變壓器運行時，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(shù)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(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)測法可實現(xiàn)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。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測技術的經(jīng)濟效益分析。開關設備聲紋振動聲學指紋在線監(jiān)測監(jiān)測原理圖

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、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(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驅動電機電流信號，安裝于OLTC驅動電機電源線處?！?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(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)被測設備的監(jiān)測需求而靈活調(diào)整）質量振動聲學指紋在線監(jiān)測監(jiān)測參數(shù)GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)（開關設備）數(shù)據(jù)可視化和遠程監(jiān)控。

GIS及敞開式的隔離開關監(jiān)測技術背景隔離開關在合閘位置時，隔離開關可承載線路額定電流及在規(guī)定時間內(nèi)的異常電流；在分閘位置時，隔離開關的觸頭間有符合要求的絕緣距離和明顯的斷開標志，確保檢修時人員和設備的安全。然而由于在材料、工藝、設計、安裝等方面存在的問題，以及頻繁動作時產(chǎn)生的電氣老化、機械磨損等缺陷，GIS及敞開式的隔離開關的故障率不斷升高，嚴重影響隔離開關和整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，實施在線監(jiān)測隔離開關聲紋振動及驅動電機電流信號，實現(xiàn)隔離開關運行狀態(tài)的***評價具有重要意義。

五、GZAFV-01系統(tǒng)的操控及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析軟件5.1遠端后臺軟件管理遠端后臺管理軟件通過云服務器賬戶登錄，選擇管理對象。5.2設備信息管理設備信息管理界面包括設備名稱、位置、編號等基本信息。5.3軟件主界面主界面包括項目管理、多通道信號同步顯示、分析及其他工具及基本分析結果顯示，可實現(xiàn)信號包絡、重合度比對、能量分布、時域信號頻譜分布等分析。5.4包絡分析聲紋振動及驅動電機電流的信號包絡分析可簡化信號，直觀反映設備運行狀態(tài)。5.5歷史數(shù)據(jù)比對實現(xiàn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)數(shù)據(jù)橫向比對、與歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)縱向比對。5.6頻譜分析進行聲紋振動監(jiān)測數(shù)據(jù)的時域信號頻譜分析，提取信號頻域特征參量。5.7運行狀態(tài)告警被測變壓器的異常狀態(tài)報警，可選擇告警發(fā)送方式。5.8報表生成功能：被測變壓器診斷結果生成報表功能。GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)（開關設備）設計和性能優(yōu)化。

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(xiàn)場技術服務經(jīng)驗，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)及可移動的在線重癥監(jiān)護式。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動傳感器、驅動電機電流傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置（在線監(jiān)測式：IED，便攜/手持式：主機；下文皆用IED/主機簡稱）、云服務器、通訊單元及供電單元構成；操控及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析軟件結合包絡分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩陣、時域信號頻譜分析等多種算法，并提取故障診斷特征參量，在線狀態(tài)下實現(xiàn)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的健康態(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指紋在線監(jiān)測服務的快速響應機制。變壓器振動聲學指紋在線監(jiān)測原理圖

杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測技術系統(tǒng)的用戶定制化服務。開關設備聲紋振動聲學指紋在線監(jiān)測監(jiān)測原理圖

1.2變壓器/電抗器運行狀態(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)定運行對確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關（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)預防性試驗有試驗周期長、影響變壓器正常運行、耗費人力物力等缺點。開展基于聲學指紋的狀態(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，并及時預警，從而延長變壓器使用壽命，提高電網(wǎng)運行的可靠性。開關設備聲紋振動聲學指紋在線監(jiān)測監(jiān)測原理圖