【摘要】：隨著我國(guó)電力事業(yè)的快速發(fā)展,開關(guān)柜的絕緣性能也接受了巨大的挑戰(zhàn),絕緣狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法引起人們的重視和思索。長(zhǎng)久以來,我國(guó)電力部門使用定期維護(hù),離線檢修等方法來避免絕緣事故,這對(duì)于依靠電力的企業(yè)以及地市險(xiǎn)峻的地區(qū)尤為不便。最近一段時(shí)間出現(xiàn)了基于聲音識(shí)別的檢測(cè)方法。本文現(xiàn)場(chǎng)采集幾種典型開關(guān)柜絕緣部件的放電聲音,重點(diǎn)研究了短時(shí)能量、小波能量、線性預(yù)測(cè)倒譜系數(shù)及梅爾倒譜系數(shù)等特征及其提取方法,并通過深度學(xué)習(xí)的有監(jiān)督學(xué)習(xí)對(duì)放電聲音進(jìn)行識(shí)別。首先本文對(duì)采集到的開關(guān)柜放電聲音信號(hào)預(yù)處理。主要包括加重、分幀和加窗等。預(yù)加重能夠減小采集過程中放電聲音自身數(shù)量級(jí)差異,消除音量強(qiáng)弱差異對(duì)放電聲音質(zhì)量的影響,每個(gè)音段都能凸顯自身特征。分幀加窗能夠得到線性平穩(wěn)的放電聲音短時(shí)信號(hào)。其次,為了提高識(shí)別的準(zhǔn)確率,需要建增加訓(xùn)練樣本的數(shù)量。本文實(shí)驗(yàn)加入了自己錄制的模仿撞擊聲,現(xiàn)場(chǎng)錄制的背景雜音等作為干擾項(xiàng)。同時(shí)在放電發(fā)生時(shí)模擬真實(shí)環(huán)境,摻入背景噪聲,并通過本文提出的混疊聲音處理方法進(jìn)行了準(zhǔn)確的信號(hào)提取,提高整套系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性。然后針對(duì)預(yù)處理后的放電聲音信號(hào),在特征提取階段,分別在時(shí)域和頻域上提取放電聲音的小波能量分布。根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)能量的占比,確定小波能量的特征參數(shù)提取;通過使放電聲音信號(hào)抽樣值和線性預(yù)測(cè)算法結(jié)果值之間誤差的均方差達(dá)到最小值來求解預(yù)測(cè)系數(shù),該預(yù)測(cè)系數(shù)可以準(zhǔn)確代表實(shí)際放電聲音,反應(yīng)真實(shí)聲音的信號(hào)特征;模擬人耳對(duì)聲音頻率感知的特性,利用濾波器將每幀聲音信號(hào)頻譜由線性頻域?qū)?yīng)到Mel頻域。然后對(duì)濾波器輸出的Mel頻譜進(jìn)行對(duì)數(shù)變換,再通過離散余弦變換映射在倒譜域上,完成MFCC特征參數(shù)的提取。最后,根據(jù)對(duì)放電聲音提取的特征,基于深度學(xué)習(xí)理論完成放電聲音識(shí)別模型的搭建和訓(xùn)練。在訓(xùn)練階段,構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,考慮網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、卷積核大小等方面選擇合適的核函數(shù)類型,從而得到最佳的訓(xùn)練模型,完成對(duì)測(cè)試樣本所屬類別的確定。
【圖文】：

根據(jù)后面章節(jié)特征提取的需要及采集的聲音樣本特點(diǎn)，本文對(duì)放電聲音的預(yù)處理包括預(yù)加重、分幀加窗、濾波去噪以及混疊聲音提取四個(gè)步驟[36]。2.1 放電聲音樣本的采集實(shí)驗(yàn)以HZTC-101-10kVA電氣控制臺(tái)以及YDJ-10kVA/100kV油浸式變壓器作為放電和控制電壓等級(jí)的的主要裝置，裝置如圖 2.1 所示。對(duì)于聲音的采集所使用的信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備為 SB1550 聲卡，使用麥克風(fēng)型號(hào)是 TCM370，如圖 2.2 所示。錄音軟件LabVIEW2012，32 位版本，在軟件中搭建聲音采集程序，如圖 2.3 所示。聲音樣本的格式為 wav 格式，采樣頻率為 96kHz，聲道配置為單聲道，每種類型的時(shí)長(zhǎng)均在 20 秒左右�？紤]到在企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)放電類型的判斷不是很準(zhǔn)確，所以只是把采集到的聲音樣本按照不同的絕緣部件進(jìn)行保存。后期通過電腦端 GoldWave552 來對(duì)長(zhǎng)時(shí)間聲音樣本進(jìn)行隨機(jī)分段。在分段時(shí)為了之后預(yù)處理的端點(diǎn)檢測(cè)，樣本音段前后都留有一定的空白。同時(shí)考慮到聲音具有短時(shí)平穩(wěn)的特性，而且快速傅里葉變換的采樣點(diǎn)數(shù)不能過大，所以將聲音段長(zhǎng)度設(shè)置在 3 秒左右。

根據(jù)后面章節(jié)特征提取的需要及采集的聲音樣本特點(diǎn)，本文對(duì)放電聲音的預(yù)處理包括預(yù)加重、分幀加窗、濾波去噪以及混疊聲音提取四個(gè)步驟[36]。2.1 放電聲音樣本的采集實(shí)驗(yàn)以HZTC-101-10kVA電氣控制臺(tái)以及YDJ-10kVA/100kV油浸式變壓器作為放電和控制電壓等級(jí)的的主要裝置，裝置如圖 2.1 所示。對(duì)于聲音的采集所使用的信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備為 SB1550 聲卡，使用麥克風(fēng)型號(hào)是 TCM370，，如圖 2.2 所示。錄音軟件LabVIEW2012，32 位版本，在軟件中搭建聲音采集程序，如圖 2.3 所示。聲音樣本的格式為 wav 格式，采樣頻率為 96kHz，聲道配置為單聲道，每種類型的時(shí)長(zhǎng)均在 20 秒左右�？紤]到在企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)放電類型的判斷不是很準(zhǔn)確，所以只是把采集到的聲音樣本按照不同的絕緣部件進(jìn)行保存。后期通過電腦端 GoldWave552 來對(duì)長(zhǎng)時(shí)間聲音樣本進(jìn)行隨機(jī)分段。在分段時(shí)為了之后預(yù)處理的端點(diǎn)檢測(cè)，樣本音段前后都留有一定的空白。同時(shí)考慮到聲音具有短時(shí)平穩(wěn)的特性，而且快速傅里葉變換的采樣點(diǎn)數(shù)不能過大，所以將聲音段長(zhǎng)度設(shè)置在 3 秒左右。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN912.34;TP181

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本文編號(hào)：2686719