“声纹识别” 助力打造安全高效新型电力系统

• 2023-06-12 16:11:40 来源：科技日报

科技日报记者 吴长锋

(资料图片)

前不久，在合肥高新区的中国声谷举办了一场特殊的语音识别领域竞赛。来自全国26家省级电力公司的电网算法高手正在这里进行一场主题为“电力设备声音解密”的比赛，赛题就是如何更好地利用声纹技术来诊断电网设备运行情况，筛选出识别准确率最高、识别效率最快的优秀算法。

“安徽电网是西电东送的‘大动脉’，我们一直在应用声纹技术改善对电网的监测能力，提高供电可靠性，为居民、企业用电提供‘新保险’。”赛事工作组成员国网安徽电力黄伟民详细向记者介绍了比赛的目的。

声纹识别技术为电网设备“把脉问诊”

“我和电力设备打交道十余年了，其实它们不是冰冷的机器，它们和人一样有温度，有反馈。就像老中医听诊一样，有经验的老师傅可以通过运行声音判断设备五脏六腑的情况。我们现在所做的工作就是给每一台设备配置一个24小时不休息的‘老中医’。”来自国网安徽电科院的杨海涛介绍说，“我们通过前端麦克风传感器，不间断地监听设备的声响，再通过后端的数据分析中心，及时出具体检报告，实现全程自动化。”

杨海涛介绍，建设安全高效的新型电力系统，就要对关键电力设备做到全面监测，声纹识别作为一种非接触式、高灵敏度的感知手段，它的优势就体现出来了。

电网设备大多运行在高电压、强磁场环境下。一个特高压变电站站内设备数量达到1000多个，各类设备的声波传播到同一空间里，信号之间存在复杂的耦合关系，同时混杂着外部风声、雨声等干扰，在声音的大海中找到设备最本真的声音是一个技术活。

“我们自主研发了电网宽频声纹传感器，这只耳朵的灵敏度、指向性、重复性、频率响应等指标都通过了国家第三方检验，满足了我们现场应用的需求。”声纹技术负责人、国网安徽电科院的张晨晨说，“我们的样本库里有上万个故障样本，通过机器学习，算法模型得到了充分的训练，训练的过程就像大海捞针的过程，熟能生巧，现在我们的识别速率达到了毫秒级，准确率也达到了90%。”

成果已应用到多个场景应用

张晨晨告诉记者，随着声纹技术的快速发展，基于声纹的各类衍生应用，如调令识别、线路检测、电缆沟巡视、设备状态评估等领域大显身手，在电网生产运行中渐趋流行。

在国网安徽声纹监测预警分析中心，工作人员胡啸宇正在对全省的声纹监测数据进行分析，这个平台接入了将近100个设备声纹测点数据，足不出户就可以完成对电站各级设备声音的巡查，系统一旦发现数据出现异常，就可“抽丝剥茧”对故障精准排查。

在安徽马鞍山安徽雨山区的220千伏刘村变电站，巡检工作人员汪隆臻熟练地操作着无人机巡检。这台无人机集成搭载了360度的声纹组件，可以远距离识别变电站绝缘子的局部放电。 

“通过声纹无人机的辅助巡检，我们对电力设备的运行状态心里就更有底了。”汪隆臻说。

在特高压古泉换流站，搭载声纹组件的“工业巡检机器人”正在对重要电力设备开展自主巡视。传统“机器狗”的功能价值主要体现在斜坡、草地、碎石路的越障上，但在搭载了声纹组件以后，这只“机器狗”就能发挥“机器代人”的作用，能自由地穿梭在电力设备狭窄空间内，根据预指定的监测点位，调节角度，完成声音信号的采集、上传，一次可节约巡视工作时长约2个小时。

5月30日，国内电力声纹领域的专业研讨会在合肥高新区中国声谷召开。“看到越来越多的企业、专家加入到声纹技术的研究队伍中来，我们对声纹技术在电网乃至整个工业领域的应用充满期待。”科大讯飞能源业务总经理李心说，从最初的声纹技术用于电网设备监测开始，仅仅用了五年时间，出现近百家从事声纹识别领域的企业，代表性的拳头产品有几十个。

“最早的需求往往来自我们电网生产一线，技术的源头大多来自于大学和科研院所，我们与华北电力大学、中国电科院形成产学研用团队，贯通了整个创新链。”国网安徽电科院张晨晨表示，声纹技术短短几年在电网领域全链条的创新生态模式起到了较好的样板作用。

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