变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法与流程

本发明涉及变压器绕组绝缘件加工，具体为变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法。

背景技术：

1、目前，随着电网容量增大，变压器短路事故发生率已占主导地位，占全部事故的50％以上，对电力系统构成了严重威胁。绝缘件是变压器中防止短路的最重要的元件，其性能及质量直接影响变压器运行的可靠性和使用寿命。为提高抗短路能力，变压器绕线组为连续式结构，需采用绝缘件作为支撑和油气通道。因此，绕组绝缘件成为变压器制造行业关键需求产品，每台变压器需求量从几千片到几万片，需求巨大。

2、但是目前绕组绝缘件的制造设备为半自动化设备，采用人工操作和机器操作混合的工作方式，设备智能化程度低，无法进行加工参数的感知和分析处理，进料精度、加工精度等难以保证，影响产品质量，导致产品精度低和毛边等缺陷；同时系统缺乏智能故障处理能力，导致设备存在安全隐患，造成设备损害或对人员构成潜在威胁。

3、因此，需要一种可以对变压器绕组绝缘件加工进行智能感知和系统故障智能诊断的方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法。

2、本发明技术方案如下：

3、一种变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断系统，包括：数据采集模块：采集加工过程中变压器绕组绝缘件的实时图像，作为原始图像；采集加工设备的振动数据、温度变化数据、电流变化数据和电压变化数据，获得原始数据；

4、数据预处理模块：用于对原始图像依次经去噪、图像增强和颜色校正处理，得到处理后的图像；还用于对原始振动数据、温度变化数据、电流变化数据和电压变化数据进行归一化处理，得到处理后的数据；

5、特征提取模块：用于从处理后的图像中提取变压器绕组绝缘件的尺寸特征，并通过尺寸不变特征转换获得变压器绕组绝缘件的坐标信息；还用于从处理后的振动数据、温度变化数据、电流变化数据和电压变化数据提取数据特征，得到特征数据；

6、加工智能调整模块：用于基于实时获得的变压器绕组绝缘件的坐标信息，对变压器绕组绝缘件进行多个自由度上的运动控制和调整，使变压器绕组绝缘件加工过程中的位置和姿态保持在设定值偏差内；

7、缺陷检测模块：以模板图像的位姿特征为期望值，找到处理后的图像与模板图像之间的最佳对准角度，基于最佳对准角度旋转处理后的图像实现与模板图像的对准，将对准后的图像与模板图像进行特征匹配，如果特征匹配度低于设定阈值，判断存在表面缺陷，同时发送信号至加工智能调整模块，加工智能调整模块停止对变压器绕组绝缘件的加工；

8、故障诊断模块：用于将提取的数据特征与对应的变压器绕组绝缘件加工故障类型输入机器学习模型，机器学习模型学习数据特征与不同变压器绕组绝缘件加工故障之间的关联规则，并根据关联规则对应输出不同变压器绕组绝缘件加工故障标签。

9、具体地，所述加工智能调整模块对变压器绕组绝缘件进行多个自由度上的运动控制和调整基于六自由度调姿平台，六自由度调姿平台包括底部的支撑平台、顶部的加工平台、设置在支撑平台加工平台之间的若干条运动支链，

10、视觉传感器设置于加工平台的上方，振动传感器安装在加工平台、支撑平台和运动支链上，温度传感器安装在加工平台、支撑平台和运动支链上，电流传感器和电压传感器均安装在加工智能调整模块的电路上。

11、具体地，所述数据采集模块中振动数据包括振动频率、振幅。

12、具体地，所述数据采集模块为使用视觉传感器采集加工过程中变压器绕组绝缘件的实时图像，使用振动传感器采集加工智能调整模块的振动数据，使用温度传感器采集加工智能调整模块的温度变化数据，使用电流传感器采集加工智能调整模块的电流变化数据，使用电压传感器采集加工智能调整模块的电压数据。

13、进一步地，所述数据预处理模块中对采集得到的图像依次经去噪、图像增强和颜色校正处理，具体为使用高斯滤波处理噪声，使用直方图均衡化处理进行图像增强，使用白平衡进行颜色校正处理。

14、进一步地，所述缺陷检测模块中以模板图像的位姿特征为期望值，找到处理后的图像与模板图像之间的最佳对准角度，为使用平方差匹配方法将处理后的图像与模板图像进行对准，选择匹配值最小时的旋转角度为最佳对准角度。

15、进一步地，所述特征提取模块中用于从处理后的图像中提取变压器绕组绝缘件的尺寸特征，为通过计算处理后图像中像素数量与预设比例尺的比值，得到变压器绕组绝缘件在图像中的实际尺寸特征，包括长度、宽度和高度。

16、具体地，所述加工智能调整模块中使变压器绕组绝缘件加工过程中的位置和姿态保持在设定值偏差内，其中位置偏移不超过位置设定值±2毫米，姿态角度偏差不超过姿态设定值±2度。

17、具体地，所述特征提取模块中从处理后的振动数据、温度变化数据和电流变化数据提取数据特征，包括振动数据的时频域特征、温度数据的统计特征、电流数据的趋势特征。

18、进一步地，所述故障诊断模块中不同变压器绕组绝缘件加工故障标签，包括：正常运行标签、振动异常标签、温度异常标签、电气故障标签。

19、本发明的有益效果在于：

20、1、通过对变压器绕组绝缘件采集实时图像，对图像进行预处理和特征提取后，用差分相似匹配算法进行变压器绕组绝缘件表面缺陷的检测，可以及时监测到加工过程中变压器绕组绝缘件的表面缺陷，提高变压器绕组绝缘件产品精度，保证变压器绕组绝缘件生产的质量；

21、2、加工智能调整模块可以适应不同尺寸和形状的变压器绕组绝缘件，基于变压器绕组绝缘件的实时位置和姿态进行自动调整，提高了对变压器绕组绝缘件加工的智能化自动化水平，有助于提高生产效率，减少对人工操作的依赖，降低生产成本；

22、3、通过训练机器学习模型，故障诊断模块可以实现对变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断系统发生的不同类型故障进行实时监测和智能诊断，并采取报警、停机等处理方式，避免系统故障造成设备损害或对设备使用人员构成潜在威胁。

技术特征：

1.一种变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断系统，包括：

2.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述加工智能调整模块对变压器绕组绝缘件进行多个自由度上的运动控制和调整基于六自由度调姿平台，六自由度调姿平台包括底部的支撑平台、顶部的加工平台、设置在支撑平台加工平台之间的若干条运动支链，

3.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述数据采集模块中振动数据包括振动频率、振幅。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述数据采集模块为使用视觉传感器采集加工过程中变压器绕组绝缘件的实时图像，使用振动传感器采集加工智能调整模块的振动数据，使用温度传感器采集加工智能调整模块的温度变化数据，使用电流传感器采集加工智能调整模块的电流变化数据，使用电压传感器采集加工智能调整模块的电压数据。

5.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述数据预处理模块中对采集得到的图像依次经去噪、图像增强和颜色校正处理，具体为使用高斯滤波处理噪声，使用直方图均衡化处理进行图像增强，使用白平衡进行颜色校正处理。

6.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述缺陷检测模块中以模板图像的位姿特征为期望值，找到处理后的图像与模板图像之间的最佳对准角度，为使用平方差匹配方法将处理后的图像与模板图像进行对准，选择匹配值最小时的旋转角度为最佳对准角度。

7.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述特征提取模块中用于从处理后的图像中提取变压器绕组绝缘件的尺寸特征，为通过计算处理后图像中像素数量与预设比例尺的比值，得到变压器绕组绝缘件在图像中的实际尺寸特征，包括长度、宽度和高度。

8.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述加工智能调整模块中使变压器绕组绝缘件加工过程中的位置和姿态保持在设定值偏差内，其中位置偏移不超过位置设定值±2毫米，姿态角度偏差不超过姿态设定值±2度。

9.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述特征提取模块中从处理后的振动数据、温度变化数据和电流变化数据提取数据特征，包括振动数据的时频域特征、温度数据的统计特征、电流数据的趋势特征。

10.根据权利要求1所述的变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断模块中不同变压器绕组绝缘件加工故障标签，包括：正常运行标签、振动异常标签、温度异常标签、电气故障标签。

技术总结本发明涉及变压器绕组绝缘件加工技术领域，具体为一种变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断方法，基于变压器绕组绝缘件加工设备智能感知和故障诊断系统，包括：数据采集模块、数据预处理模块、特征提取模块、加工智能调整模块、缺陷检测模块和故障诊断模块，缺陷检测模块用差分相似匹配算法进行变压器绕组绝缘件表面缺陷的实时检测，加工智能调整模块可以适应不同尺寸和形状的变压器绕组绝缘件，基于变压器绕组绝缘件的实时位置和姿态进行自动调整，提高智能化自动化水平，故障诊断模块可以对不同类型故障进行实时监测和智能诊断，并采取报警、停机等处理方式，避免系统故障造成损害。技术研发人员：杨富春,何为凯,付全刚,张继杰,李强,范书龙受保护的技术使用者：泰安鑫杰机械有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29