怎樣振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)

3.1技術(shù)原理變壓器振動主要包括OLTC切換時的瞬態(tài)振動、電流通過繞組時電動力引起的繞組振動、硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導(dǎo)致鐵芯振動、以及冷卻裝置工作時的振動。其中，由冷卻系統(tǒng)引起的基本振動頻率小于100Hz，不作為變壓器的分析內(nèi)容。變壓器內(nèi)部的聲紋振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)等多種途徑傳播至變壓器外壁，可由安裝于外壁的聲紋振動傳感器測得。

OLTC切換過程中，分接選擇器動作、切換開關(guān)動作、動靜觸頭碰撞等機(jī)械動作產(chǎn)生聲紋振動信號，信號包含觸頭分合狀態(tài)、三相觸頭是否同期、觸頭表面是否平整、切換是否到位等信息，可反映OLTC結(jié)構(gòu)磨損、卡滯、松動、變形等故障。切換過程中若儲能彈簧性能發(fā)生改變或儲能過程中存在機(jī)構(gòu)卡塞等現(xiàn)象，必然伴隨著電機(jī)驅(qū)動力矩的變化，從而使驅(qū)動電機(jī)電流發(fā)生變化。因此，可通過監(jiān)測驅(qū)動電機(jī)電流信號與聲紋振動信號的結(jié)合分析，可更加有效的評價OLTC在線運(yùn)行狀態(tài)下的健康態(tài)勢評價與故障類型診斷。 杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)的安全性設(shè)計。怎樣振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)

GIS在帶電運(yùn)行過程中除了機(jī)械故障會導(dǎo)致異常振動外，放電性故障（如絕緣子內(nèi)部缺陷、螺絲松動、懸浮電位放電、毛刺前列放電、金屬微粒放電等）也會導(dǎo)致聲紋振動信號的產(chǎn)生。因此，通過深入研究GIS本體的聲紋振動信號特征可發(fā)現(xiàn)GIS機(jī)械性故障及放電性故障，具有監(jiān)測***、監(jiān)測結(jié)果互相補(bǔ)充的特點(diǎn)?；诼暭y振動信號的在線監(jiān)測，可在GIS帶電運(yùn)行狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，并及時預(yù)警，從而延長使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。我公司以聲紋振動信號為主，結(jié)合電流、位移等其他參量的在線監(jiān)測，開發(fā)了故障診斷算法（***軟著權(quán)）并提取相關(guān)特征參量研制完成的GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)，適用于開關(guān)設(shè)備的帶電監(jiān)測（便攜診斷式、手持巡檢式）、在線監(jiān)測（長期固定式、短期移動式）。在線聲紋振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測內(nèi)容杭州國洲電力科技有限公司的企業(yè)愿景與使命。

1.2變壓器/電抗器運(yùn)行狀態(tài)概述變壓器/電抗器（下文皆用“變壓器”簡稱）在電力系統(tǒng)中起到電壓變換、電能分配等重要作用，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關(guān)（下文皆用OLTC簡稱）、繞組及鐵芯是變壓器的重要組成部分，三者故障率總和占變壓器整體故障70%左右，而傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)有試驗(yàn)周期長、影響變壓器正常運(yùn)行、耗費(fèi)人力物力等缺點(diǎn)。開展基于聲學(xué)指紋的狀態(tài)監(jiān)測，可在在線狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的潛在故障，并及時預(yù)警，從而延長變壓器使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

3.3.1.1信號包絡(luò)分析為提高在線監(jiān)測的準(zhǔn)確度，GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機(jī)通常采用高采樣率獲取聲紋振動及驅(qū)動電機(jī)電流的信號，然而大量的數(shù)據(jù)不利于快速、準(zhǔn)確存儲與分析。因而采用包絡(luò)分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續(xù)分析與處理。傳統(tǒng)希爾伯特變換進(jìn)行包絡(luò)分析時存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號包絡(luò)分析。聲紋振動和電流的信號包絡(luò)分析如下圖3.5所示。

3.3.1.2信號包絡(luò)重合度比對分析如下圖3.6所示，信號包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號重合度比對分析，更直觀地判斷OLTC運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號重合度比對，GZAFV-01系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計算。當(dāng)實(shí)時采集的與正常狀態(tài)的信號包絡(luò)互相關(guān)系數(shù)：◆接近1時，OLTC接近正常運(yùn)行狀態(tài)?！艚咏?時，OLTC可能存在故障。 杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測功能的高精度與可靠性。

變壓器運(yùn)行時，電流通過繞組時產(chǎn)生的電動力引起繞組振動，硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導(dǎo)致鐵芯振動。由于繞組導(dǎo)體所受電動力正比于負(fù)載電流的平方，繞組的聲紋振動信號的基頻為100Hz。由于變壓器中磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于加載電壓的平方，鐵芯的聲紋振動信號的基頻也為100Hz。另外，考慮到鐵芯振動的非線性特性，聲紋振動信號還會包含頻率為100Hz整數(shù)倍的高次諧波。當(dāng)變壓器的繞組變形或鐵芯故障后，聲紋振動信號頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。因此，信號分量可以作為區(qū)別繞組故障與鐵芯故障的重要依據(jù)，采用聲紋振動監(jiān)測法可實(shí)現(xiàn)繞組及鐵芯在線運(yùn)行狀態(tài)下的健康態(tài)勢評價與故障類型診斷。綜上所述，采用聲紋振動法監(jiān)測變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態(tài)，適用于帶電監(jiān)測/在線監(jiān)測，與變壓器無電氣連接而不影響正常運(yùn)行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。我公司結(jié)合多年技術(shù)預(yù)研儲備及現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測系統(tǒng)，既有固定安裝的長期在線監(jiān)測式，也有便攜式的帶電監(jiān)測系統(tǒng)及可移動的重癥監(jiān)護(hù)式。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測服務(wù)的快速響應(yīng)機(jī)制。在線聲紋振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測內(nèi)容

GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)（開關(guān)設(shè)備）高效檢測和設(shè)備保護(hù)。怎樣振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)

3.2.1感知層的傳感器GZAFV-01系統(tǒng)的感知層如上圖3.1所示，由IED/主機(jī)、6路聲紋振動傳感器、1路電流傳感器等構(gòu)成，聲紋振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場安裝。各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示?！?路聲紋振動傳感器采集取OLTC振動信號，通過固定底座安裝在變壓器外壁，安裝位置選取平行于OLTC的垂直傳動桿方向，且盡量靠近OLTC的觸頭組處?！?路電流傳感器采集OLTC驅(qū)動電機(jī)電流信號，安裝于OLTC驅(qū)動電機(jī)電源線處?！?路聲紋振動傳感器采集變壓器繞組及鐵芯聲紋振動信號，安裝位置選取于上夾件底部、非冷卻器側(cè)油箱表面中部、油箱頂部中心點(diǎn)。為保持監(jiān)測點(diǎn)的同一性，便于后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間軸線比對，所有聲紋振動傳感器底座長期固定在變壓器外壁上。安裝示意圖如下圖3所示。（備注：傳感器安裝的數(shù)量及位置可根據(jù)被測設(shè)備的監(jiān)測需求而靈活調(diào)整）怎樣振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)