杭州變壓器振動聲學指紋在線監測技術產品功能

技術背景GIS運行時，電流通過高壓導體時產生的電動力引起振動，由于導體所受電動力正比于負載電流的平方，GIS本體振動產生的聲紋振動信號的基頻為100Hz。當存在機械故障時，聲紋振動信號的頻譜分布將發生改變，產生諧波分量。GIS本體機械型缺陷主要是指內部存在開關觸頭接觸異常、導電桿接觸不良、母線卡簧松動、屏蔽罩松動等異常時，在交變電場作用下發生異常振動，長期振動可能導致導電桿和絕緣件松動，易造成絕緣事故。異常振動還可能造成SF6氣體泄漏，損壞絕緣子和絕緣支柱，影響外殼接地牢固，危及GIS運行安全。GZAFV-01型聲紋振動監測系統（開關設備）監測和綜合分析。杭州變壓器振動聲學指紋在線監測技術產品功能

3.3.1.1信號包絡分析為提高在線監測的準確度，GZAFV-01系統的IED/主機通常采用高采樣率獲取聲紋振動及驅動電機電流的信號，然而大量的數據不利于快速、準確存儲與分析。因而采用包絡分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續分析與處理。傳統希爾伯特變換進行包絡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合的信號包絡分析。聲紋振動和電流的信號包絡分析如下圖3.5所示。

3.3.1.2信號包絡重合度比對分析如下圖3.6所示，信號包絡分析后可快速實現歷史信號重合度比對分析，更直觀地判斷OLTC運行狀態。為量化信號重合度比對，GZAFV-01系統引入互相關系數的計算。當實時采集的與正常狀態的信號包絡互相關系數：◆接近1時，OLTC接近正常運行狀態。◆接近0時，OLTC可能存在故障。 杭州高壓開關振動聲學指紋在線監測杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的行業培訓支持。

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生改變，產生諧波分量。因此，信號分量可以作為區別繞組故障與鐵芯故障的重要依據，采用聲紋振動監測法可實現繞組及鐵芯在線運行狀態下的健康態勢評價與故障類型診斷。綜上所述，采用聲紋振動法監測變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態，適用于帶電監測/在線監測，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型聲紋監測系統，既有固定安裝的長期在線監測式，也有便攜式的帶電監測系統及可移動的重癥監護式。

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。◆3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。為保持監測點的同一性，便于后期監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測需求而靈活調整）杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的政策支持背景。

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生改變，產生諧波分量。因此，信號分量可以作為區別繞組故障與鐵芯故障的重要依據，采用聲紋振動監測法可實現繞組及鐵芯在線運行狀態下的健康態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測功能的高精度與可靠性。杭州高壓開關振動聲學指紋在線監測傳感器

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二、遵循標準（不限于下列標準）2.1GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）。2.2DL/T860變電站通信網絡和系統。2.3DL/T1430變電設備在線監測系統技術導則。2.4DL/T1432.1變電設備在線監測裝置檢驗規范第1部分：通用檢驗規范。2.5DL/T1498.1變電設備在線監測裝置技術規范第1部分：通用技術規范。2.6DL/T1686六氟化硫高壓斷路器狀態檢修導則。2.7DL/T1687六氟化硫高壓斷路器狀態評價導則。2.8DL/T1700隔離開關及接地開關狀態檢修導則。2.9Q/GDW383智能變電站技術導則。2.10Q/GDWZ414變電站智能化改造技術規范。2.11Q/GDW561輸變電設備狀態監測系統技術導則。2.12Q/GDW739輸變電設備狀態監測主站系統變電設備在線監測I1接口網絡通信規范。2.13國家電網公司智能組合電器技術規范。杭州變壓器振動聲學指紋在線監測技術產品功能