变压器运行时,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,绕组的声纹振动信号的基频为100Hz。由于变压器中磁感应强度正比于加载电压的平方,铁芯的声纹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,声纹振动信号还会包含频率为100Hz整数倍的高次谐波。当变压器的绕组变形或铁芯故障后,声纹振动信号频谱分布将发生改变,产生谐波分量。因此,信号分量可以作为区别绕组故障与铁芯故障的重要依据,采用声纹振动监测法可实现绕组及铁芯在线运行状态下的健康态势评价与故障类型诊断。综上所述,采用声纹振动法监测变压器OLTC、绕组及铁芯的状态,适用于带电监测/在线监测,与变压器无电气连接而不影响正常运行,有安装方便、安全、可靠等优点。我公司结合多年技术预研储备及现场技术服务经验,成功研制出GZAFV-01型声纹监测系统,既有固定安装的长期在线监测式,也有便携式的带电监测系统及可移动的重症监护式。杭州国洲电力科技有限公司的团队介绍与技术研发实力。名优振动声学指纹在线监测售后服务
3.2.3平台层的云服务器数据经现场传感器采集并经过IED/主机处理后,通过通信模块(4G/5G无线传输或电力光纤专网)传送至云服务器进行存储及深度计算,平台层的操控计算机(含通过IEC61850通讯管理连接的远端)可通过浏览器登录云服务器随时随地查看监测数据,对变压器进行运行监测及诊断分析。云服务器采用B/S结构(浏览器/服务器模式),提供监测数据的深度计算、存储、浏览器查看等服务。
3.2GZAFV-01系统的系统架构GZAFV-01系统由感知层的声纹振动传感器、电流传感器、IED/主机,网络层的通讯管理里,平台层的数据(云)服务器、内置操控及监测数据分析软件的操控计算机、IEC61850通讯管理机等构成。 有载开关声纹振动声学指纹在线监测监测原理图杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测技术的科研合作背景。
OLTC是在励磁状态下,通过改变绕组分接位置实现电网的有载调压,起到稳定负载电压、调节无功潮流、增加电网灵活度等重要作用。它是调压变压器中***的可动部件、关键部件之一。国际大电网委员会(GIGRE)等国内外统计结果表明(下图1所示),OLTC故障占变压器总体故障的30%以上,各类故障影响变压器及整个电网的安全稳定运行,严重时更会导致大面积停电、电气火灾等事故。OLTC的故障模式有多种,具体包括传动轴断裂、选择开关触头接触不良、操作机构失灵造成的拒动或滑档现象、限位开关失灵、切换开关拒切、中止或动作滞后、内部紧固件松动和脱落、以及内部渗漏等。根据国家电网设备部发布的《设备管理重点工作任务》,2020年度需完成382台换流变OLTC隐患整改,加快消除故障隐患。因此,实施OLTC在线监测与故障诊断不仅对确保变压器及整个电网安全稳定运行具有重要的现实意义,也是今后的发展方向。
3.2.1感知层的传感器GZAFV-01系统的感知层如上图3.1所示,由IED/主机、6路声纹振动传感器、1路电流传感器等构成,声纹振动传感器集成电荷放大器,将声纹振动信号转换成与之成正比的电压信号;电流传感器采用微型卡扣结构,便于现场安装。各传感器外观及参数如下表1所示。◆3路声纹振动传感器采集取OLTC振动信号,通过固定底座安装在变压器外壁,安装位置选取平行于OLTC的垂直传动杆方向,且尽量靠近OLTC的触头组处。◆1路电流传感器采集OLTC驱动电机电流信号,安装于OLTC驱动电机电源线处。◆3路声纹振动传感器采集变压器绕组及铁芯声纹振动信号,安装位置选取于上夹件底部、非冷却器侧油箱表面中部、油箱顶部中心点。为保持监测点的同一性,便于后期监测数据的时间轴线比对,所有声纹振动传感器底座长期固定在变压器外壁上。安装示意图如下图3.2所示。(备注:传感器安装的数量及位置可根据被测设备的监测需求而灵活调整)杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测功能的高精度与可靠性。
确保采集到的振动和声学数据具有足够的准确性和分辨率,以便于识别设备的正常运行状态与异常情况,可以采取以下措施:
选择合适的传感器:根据被监测设备的特性和监测要求选择适当类型和规格的振动和声学传感器。传感器应具有高灵敏度和适当的频率响应范围。校准传感器:定期对传感器进行校准,以确保其输出与实际测量值之间的准确对应关系。优化采样频率:根据设备的动态特性和可能发生的故障类型,设置合适的采样频率,以捕捉到振动和声学信号的关键特征。减少噪声干扰:采取措施减少环境噪声和电磁干扰,如使用屏蔽电缆、设置隔振平台、选择低噪声环境进行测量等。数据预处理:采用滤波、去噪等数据预处理技术,提高信号质量,减少噪声的影响。多传感器融合:使用多个传感器并结合不同的测量位置,可以提高数据的冗余性和鲁棒性,从而增强信号的准确性。动态范围调整:根据设备的运行状态调整测量系统的动态范围,确保在设备运行在不同负载条件下都能获得清晰的信号。数据后处理和特征提取:应用高级信号处理技术,如时频分析、小波变换等,提取出反映设备状态的关键特征。 杭州国洲电力科技有限公司的企业荣誉与资质认证。国洲电力振动声学指纹在线监测监测方法
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1.2变压器/电抗器运行状态概述变压器/电抗器(下文皆用“变压器”简称)在电力系统中起到电压变换、电能分配等重要作用,其安全稳定运行对确保供电可靠性具有重要意义。有载分接开关(下文皆用OLTC简称)、绕组及铁芯是变压器的重要组成部分,三者故障率总和占变压器整体故障70%左右,而传统预防性试验有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹的状态监测,可在在线状态下及时发现变压器OLTC、绕组及铁芯的潜在故障,并及时预警,从而延长变压器使用寿命,提高电网运行的可靠性。名优振动声学指纹在线监测售后服务