電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景

6.4 2020年11月19日，我公司獲邀南網廣西電網公司總經辦和生產技術部的邀請，委派公司技術智造中心總監(jiān)王國明博士向廣西電網公司的總經理、副總經理以及生產技術部、電力科學研究院等相關部門和直屬單位的領導做了《變壓器聲紋振動在線監(jiān)測與故障診斷技術》的專題匯報，榮獲領導和**們的稱贊與肯定。

6.5 2020年10月30日，國網公司設備部領導視察1000kV廊坊特高壓變電站已投運的1000kV電抗器運行情況（如下圖6.4所示）。通過查看我公司的GZOLM-1000T型變壓器綜合在線監(jiān)測系統（局部放電、聲紋振動、鐵芯接地電流、油中溶解氣體、電抗器空負載等運行參數）的多參量數據監(jiān)測和融合評價技術所展示的電抗器在線運行中的性能狀況），后根據評價電抗器在線運行健康態(tài)勢的診斷報告，把某一臺電抗器下線返廠維修，在廠區(qū)解體后驗證了診斷報告的準確性。 杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測服務的客戶成功案例。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景

3.2.1感知層的傳感器GZAFV-01系統的感知層如上圖3.1所示，由IED/主機、6路聲紋振動傳感器、1路電流傳感器等構成，聲紋振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉換成與之成正比的電壓信號；電流傳感器采用微型卡扣結構，便于現場安裝。各傳感器外觀及參數如下表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。◆1路電流傳感器采集OLTC驅動電機電流信號，安裝于OLTC驅動電機電源線處。◆3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、非冷卻器側油箱表面中部、油箱頂部中心點。為保持監(jiān)測點的同一性，便于后期監(jiān)測數據的時間軸線比對，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3.2所示。（備注：傳感器安裝的數量及位置可根據被測設備的監(jiān)測需求而靈活調整）開關柜振動聲學指紋在線監(jiān)測廠家價格GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統（開關設備）智能評估和故障預警。

變壓器運行時，電流通過繞組時產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致鐵芯振動。由于繞組導體所受電動力正比于負載電流的平方，繞組的聲紋振動信號的基頻為100Hz。由于變壓器中磁感應強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整數倍的高次諧波。當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，采用聲紋振動監(jiān)測法可實現繞組及鐵芯在線運行狀態(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行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點。我公司結合多年技術預研儲備及現場技術服務經驗，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測系統，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)測系統及可移動的重癥監(jiān)護式。

3.3.2繞組及鐵芯運行狀態(tài)分析下圖3.10a為變壓器運行時繞組及鐵芯的聲紋振動時域信號。為更直觀地分析繞組及鐵芯運行狀態(tài)，采用頻域法分析聲紋振動信號。如下圖3.10b所示，基于聲紋振動信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數特征參量作為分析參數。各特征參量定義及解釋如下：

3.3.2.1峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。3.3.2.2總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式：THD=i=0nVi2V1，其中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰值頻率發(fā)生偏移，總諧波畸變率變大 杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測服務的全流程支持。

目前針對GIS較成熟的監(jiān)測方法，主要有電氣法、聲測法及化學分析法三大類，以上監(jiān)測方法均針對的是放電性故障所產生的電磁、聲、光、電弧分解產物等物理量。但在GIS的運行中，除了放電性故障之外，機械性故障也是導致事故發(fā)生的一大主要原因，當GIS存在開關觸頭接觸異常、殼體對接不平衡、導桿輕微彎曲等缺陷時，在開關操作的機械力、負載電流產生的交變電動力等因素的作用下會產生機械性運動，造成設備異常振動。GIS的異常振動對其本體有很大危害，會造成SF6氣體泄露、盆式絕緣子和絕緣支柱損傷、外殼接地點懸浮等缺陷，長期發(fā)展可能導致絕緣事故的發(fā)生。因此，加強對GIS機械性故障的監(jiān)測，是保證GIS安全運行的重要手段。GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統（開關設備）監(jiān)測和綜合分析。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景

杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測技術的技術突破點。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景

GIS及開關柜的斷路器監(jiān)測技術的功能特性◆具備聲紋振動、分/合閘線圈/儲能電機電流、行程、分/合閘位置等監(jiān)測功能?！艟邆渎暭y振動、電流波形、行程曲線、壓力變化記錄及展示功能，自動計算峰值電流、電流上升速率、動作時間與時長、行程、分合閘位置與次數等參數?！鬒ED/主機支持多通道信號同步實時采集，通道數不小于8個（可定制）?！艟哂斜葘Ψ治龉δ埽嚎蓪F測與標準/歷史的監(jiān)測數據進行橫向/縱向比對分析?！艟哂袛嚯姴粊G失存儲數據，復電自動啟動/復位功能；可連續(xù)監(jiān)測、存儲及導出1000次以上斷路器動作數據?！魯嗦菲髅看蝿幼骱螅琁ED/主機主動評估斷路器運行狀態(tài)，并自動上傳分析結果。◆智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的數據庫，包絡分析后可快速實現歷史信號重合度比對開展智能分析，更直觀、快速地判斷電力設備運行狀態(tài)。為量化信號重合度比對，引入互相關系數的計算，當實時采集信號包絡分析曲線與正常狀態(tài)包絡分析曲線的互相關系數：接近1時，被測設備是接近正常狀態(tài)。接近0時，被測設備是可能存在故障的異常狀態(tài)。下圖3.5所示為斷路器典型聲紋振動和儲能電機電流的信號包絡曲線圖。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景