杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断

采用1路电流传感器获取有载分接开关驱动电机电流信号，电流传感器安装于驱动电机电源线处。采用3路振动传感器检测变压器/电抗器绕组及铁芯运行状况，传感器通常选取于上夹件底部、非冷却器侧油箱表面中部及油箱顶部中心点。为保持检测点的同一性，便于后期历史数据对比，建议所有振动传感器底座长期固定在变压器/电抗器外壁上。传感器安装示意图如下图3所示，变压器/电抗器声学指纹监测系统所有传感器单元均与变压器/电抗器本体无电气连接，安装简单方便，适用于在线监测或带电检测。（注：传感器数量及安装位置可根据具体技术规范或方案调整。）GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测包络分析。杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断

数据采集装置安装在密封箱体内，在线监测型挂壁式主机使用强力磁铁吸附在变压器/电抗器的外壁（如下图5B所示），同时采集箱外侧涂抹胶水粘合。系统各种传感器、通信模块和前端主控单元统一采用220V供电方式。采集箱外部设有5个防水接口，分别为振动传感器接入孔防水接口、电流信号防水接口、电源线缆防水接口、USB信号防水接口、采集箱进出线孔，安装防水接头、机械振动信号、电流信号引入线缆孔安装双防12-PG13.5接头、通信引入线缆采用PG16型防水接头，并内外两边涂胶处理，进入双防接头之前的线缆均套金属保护管，采集箱内部接线端子做密封保护，确保采集箱内部整体密封。杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统--GIS本体监测功能特性。

各类高压开关监测系统的技术参数类别指标名称技术指标备注振动声学指纹传感器励磁电压DC18～30V频率范围为0.5Hz～3kHz的传感器适用于GIS本体振动声学指纹监测；频率范围为0.5Hz～20kHz的传感器适用于隔离开关及断路器机械特性监测。励磁电流2～20mA灵敏度100mV/g测量范围50g频率范围0.5Hz～3kHz/20kHz数量1个电流传感器电流范围0～20A适用于隔离开关及断路器机械特性监测。频率范围10Hz～100kHz线性度＜1%误差＜1%噪声比优于80dB数量6个位移传感器测量范围0～300mm适用于断路器机械特性监测。时间分辨率优于0.1ms行程分辨率优于0.1mm数量1个IED(监测单元)采样率200kS/s采样精度16bit通道数量8（可根据监测需求定制）通讯接口RS485、RJ45、光纤、4G/5G

时频能量分布矩阵(ATF图谱)获取振动声学指纹信号时频能量分布矩阵，同时反映原始信号时域、频域特性及能量分布。将信号时频分布矩阵分为6个区间，计算各区间平均值作为特征参量，用于有载分接开关正常状态与异常状态对比。下图12为正常状态下振动声学指纹信号时频能电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第14页共29页量矩阵。图12振动声学指纹信号时频能量矩阵绕组及铁芯运行状态分析下图13(a)为变压器/电抗器运行时的绕组及铁芯振动声学指纹的时域信号。为更直观地分析绕组及铁芯运行状态，采用频域法分析振动声学指纹信号，实现在线状态下的故障监测。如下图13(b)所示，基于振动声学指纹信号的频域分布，提取峰值频率、总谐波畸变率、基频能量比、互相关系数特征参量，以作为变压器/电抗器运行状态的分析参数。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测时频能量分布矩阵(ATF图谱)。

包络分析：为提高在线监测的准确度，GZAF-1000T系统的数据采集装置通常采用高采样率获取振动声学信号及驱动电机电流信号，然而大量的数据不利于快速、准确存储与分析。因而采用包络分析，简化并反映原始信号特征，便于后续分析与处理。传统希尔伯特变换进行包络分析时存在提取深度不足、存在幅值偏差等问题，因此，GZAF-1000T系统采用小波变换和希尔伯特变换结合的信号包络分析。有载分接开关振动声学信号和驱动电机电流信号包络分析如下图8的A和B所示。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测运行状态告警。杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断

GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统概述。杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断

变压器/电抗器运行时，电流通过绕组时产生的电动力引起绕组振动，硅钢片的磁致伸缩及硅钢片接缝处与叠片之间的漏磁导致铁芯振动。由于绕组导体所受电动力正比于负载电流的平方，绕组振动信号的基频为100Hz。由于变压器/电抗器中磁感应强度正比于加载电压的平方，铁芯振动信号的基频也为100Hz。另外，考虑到铁芯振动的非线性特性，振动信号还会包含频率为100Hz整数倍的高次谐波。当变压器/电抗器的绕组变形或铁芯故障后，振动信号频谱分布将发生改变，产生谐波分量。因此，振动信号分量可以作为区别绕组变形故障与铁芯故障的重要依据，采用振动分析法可实现绕组及铁芯的故障诊断。杭州电抗器振动声学指纹在线监测故障诊断

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