(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211041454.4 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 国网陕西省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 710054 陕西省西安市国家民用航天 产业基地 航天中路6 69号 (72)发明人 耿明昕　吕平海　鱼小兵　郭季璞　 杨彬　赵亚林　王绿　景龑　樊创　 王辰曦　唐露甜　吴子豪　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 李鹏威 (51)Int.Cl. G06V 10/74(2022.01) G06V 10/42(2022.01)G06V 10/56(2022.01) G06K 9/00(2022.01) G01M 99/00(2011.01) G01R 31/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于声场分布图的变压器机械故障诊 断方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于声场分布图的变压 器机械故障诊断方法及系统， 所述变压器机械故 障诊断方法包括以下步骤： 获取待诊断变压器的 声场分布图， 以及与所述待诊断变压器同型号的 变压器的基准声场分布图； 获取所述待诊断变压 器的声场分布图的HOG特征向量和所述基准声场 分布图的HOG特征向量； 获取所述待诊断变压器 的声场分布图的HOG特征向量和所述基准声场分 布图的HOG特征向量 之间的Pearson相关系数； 基 于获取的Pearson相关系数判断变压器机械状 态。 本发明提供的基于声场分布图的变压器机械 故障诊断方法能够采用非接触的方式实现变压 器机械故障的诊断， 且诊断过程中不需要对变压 器进行停机 。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 115439667 A 2022.12.06 CN 115439667 A 1.一种基于声场分布图的变压器机 械故障诊断方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取待诊断变压器的声场分布图， 以及与 所述待诊断变压器同型号的变压器的基准声 场分布图； 获取所述待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量和所述基准声场分布图的HOG特 征向量； 获取所述待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量和所述基准声场分布图的HOG特 征向量之间的Pearso n相关系数； 基于获取的Pearso n相关系数判断变压器机 械状态。 2.根据权利要求1所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断方法， 其特征在 于， 所述获取待诊断变压器的声场分布图， 以及与所述待诊断变压器同型号的变压器的基 准声场分布图的过程中， 获取待诊断变压器的声场分布图的步骤包括： 在变压器巡检过程中， 通过传声器阵列 检测变压器前、 后、 左、 右四个面产生的噪声， 获得多通道的噪声信号； 基于巡检过程中获得 的多通道的噪声信号绘制获得待 诊断变压器的声场分布图； 获取所述待诊断变压器同型号的变压器的基准声场分布图的步骤包括： 在变压器正常 工作过程中， 通过传声器阵列检测所述待诊断变压器同型号的变压器前、 后、 左、 右 四个面 产生的噪声信号， 获得多通道的噪声信号； 根据正常工作中获得 的多通道的噪声信号绘制 变压器不同面的声场分布图， 获得 所述待诊断变压器同型号的变压器的基准声场分布图。 3.根据权利要求2所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断方法， 其特征在 于， 通过传声器阵列检测的过程中， 传声器阵列与变压器箱体轮廓线的距离为对应的变压 器轮廓线外立 面长度的5倍。 4.根据权利要求1所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断方法， 其特征在 于， 所述获取所述待诊断变压器的声场分布图的H OG特征向量和所述基准声场分布图的H OG 特征向量的过程中， HOG特征向量提取方法包括以下步骤： (1)将输入的声场分布图的图像进行灰度化处理， 获得灰度化后图像； 其中， 进行灰度 化处理时， 灰度值计算表达式为Gray＝0.3 ×R+0.59×G+0.11×B    (1)； 式中， Gray表示灰度 化声场分布图某一像素点的灰度值； R、 G、 B分别表示源图像中对应 像素点的红、 绿、 蓝强度值； (2)计算所述灰度化后图像中每 个像素点横向及纵向的梯度及方向， 获得轮廓信息； 其中， 像素点(x， y)处梯度的计算表达式为式(2)、 (3)， Gx(x,y)＝H(x+1,y) ‑H(x‑1,y)                        (2)； Gy(x,y)＝H(x,y+1) ‑H(x,y‑1)                        (3)； 式中， Gx(x,y)、 Gy(x,y)、 H(x,y)依次分别是 水平梯度、 纵向梯度、 灰度后图像的灰度值； 其中， 像素点(x， y)处的梯度幅值和方向的计算表达式为式(4)、 (5)， 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115439667 A 2(3)基于所述轮廓信息， 将图像划分成多个元 胞， 获取每 个元胞的特征向量； (4)将预设数量的元胞组成一个block； 其 中， 每个block内所有元胞的特征向量串联得 到该block的HOG特征向量； (5)将block以一个元胞的步长遍历整个图像， 最终将图像内的所有block的HOG特征向 量串联得到图像的HO G特征向量。 5.根据权利要求4所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断方法， 其特征在 于， 所述获取所述待诊断变压器的声场分布图的H OG特征向量和所述基准声场分布图的H OG 特征向量之间的Pearso n相关系数的过程中， HOG特征向量之间的Pearso n相关系数的计算表达式为式(6)： 式中， n为HOG特征向量数据个数， Xi,Yi依次分别为待诊断变压器的声场分布图的HOG特 征向量和基准声场分布图的HOG特征向量的第i个样本， 依次分别为待诊断变压器的声 场分布图的HOG特征向量和基 准声场分布图的HOG特征向量的样本平均值， σX, σY依次分别为 待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量和 基准声场分布图的HOG特征向量的样本标准 差， PCC值域为[‑1,1]。 6.根据权利要求5所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断方法， 其特征在 于， 所述基于获取的Pearso n相关系数判断变压器机 械状态的过程中， (1)当0.95≤PCC时， 表示待诊断变压器当前声场分布图与基准声场分布图强相关， 机 械状态良好； (2)当0.85≤PCC＜0.95时， 表示待诊断变压器当前声场分布图与基准声场分布图相关 性一般， 机械状态已经 出现变动； (3)当PCC＜0.85时， 表示待诊断变压器当前声场分布图与基准声场分布图弱相关， 机 械状态已经 出现严重变动。 7.一种基于声场分布图的变压器机 械故障诊断系统， 其特 征在于， 包括： 分布图获取模块， 用于获取待诊断变压器的声场分布图， 以及与所述待诊断变压器同 型号的变压器的基准声场分布图； 特征向量获取模块， 用于获取所述待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量和所述 基准声场分布图的HO G特征向量； Pearson相关系数获取模块， 用于获取所述待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量 和所述基准声场分布图的HO G特征向量之间的Pearso n相关系数； 机械状态获取模块， 用于基于获取的Pearso n相关系数判断变压器机 械状态。 8.根据权利要求7所述的一种基于声场分布图的变压器机械故障诊断系统， 其特征在 于， 所述特征向量获取模块实现获取所述待诊断变压器的声场分布图的HOG特征向量和所 述基准声场分布图的HO G特征向量的过程中，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115439667 A 3