变压器振动的在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变压器振动的在线监测系统，包括依次相连的振动传感器、动态信号采集装置和计算机，及温度计，由于与整个导电系统没有电气连接，可安全、可靠地进行在线监测。本系统的多个振动传感器设置于变压器油箱表面不同位置，从而可以通过比较确定最佳测量位置，并可以针对变压器的各种状态进行监测与分析，为变压器铁心与绕组的诊断分析提供了大量数据支持。可及时发现变压器的事故隐患、避免突发事故、提高变压器运行的安全可靠性，促进状态维修的有效实施，提高经济效益。这不仅对电力工业的科技进步有重要的科学价值，对提高电力系统运行的可靠性和科学管理水平也具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种变压器振动的在线监测系统。
技术介绍
在电力系统各种设备中变压器昂贵而重要,变压器的故障给整个电网安全运行带来了很大的威胁,根据变压器历年的统计资料表明,绕组与铁心是发生故障较多的部件。因此，积极开展变压器绕组及铁心状况的诊断工作，及时发现有故障隐患的变压器,并有计划进行吊罩验证及检修，可以减少运行成本，延长设备寿命，预防变压器突发事故的发生，带来良好的经济和社会效益。变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、绕组的位移及变形状态密切相关。从而，利用测量变压器器身的振动信号在线监测电力变压器成为可能。在线监测器身振动来反映其绕组及铁心状况的方法，最早是在并联电抗器上采用，在电力变压器上使用振动测试，美国、俄罗斯及加拿大等国已进行了多方面的研究，并给出一些相应结论，但是目前没有成熟产品投入使用。绕组轴向振动特性的研究始于70年代初期，而后一直为各国学者所关注。但是以往的研究工作都是着重于在短路条件下绕组振动的动态特性研究,没有对电力变压器在稳定运行时绕组的振动特性进行研究，而稳定运行时的振动特性是可以反映其绕组及铁心的变形及夹紧状态的，研究它对于指导利用振动法在线监测变压器绕组松动、变形、压紧不足等故障是很有意义的。国内有一些科研院所对变压器振动进行了一些研究，得到了一些振动和变压器铁心、绕组状态的相关性规律。鉴于传统的定期维修制度及离线试验所暴露出来的问题，人们开始关注变压器状态监测的研究和应用。随着电力系统自动化水平的提高，越来越多的变电站引入了变压器在线监测装置。目前在线监测项目主要包括绝缘油中气体在线监测、局部放电在线监测、介质损坏因数在线监测等。这些在线数据可以及时反映变压器运行状况，将在线数据引入到变压器的故障诊断中，可以极大地提高诊断的实时性和准确性。然而，传统的监测方法与电力系统有电气连接，操作存在危险性。振动法应用于变压器的监测最初主要是一些离线的手段，有以下两种:(1)在电力变压器绕组出口端施加－机械的冲击。由于铁心中残留有磁通，这时可以测得振动的绕组线圈切割磁力线而产生的电动势的大小。对一定大小的机械冲击，通过此电动势的大小可以判断绕组的压紧状况。(2)对变压器绕组施加－电动力冲击。在这一脉冲衰减的过程中，记录下振动的绕组两端感应电动势的大小及变化，以此来判断绕组的压紧状况。上述两种离线方法存在的主要问题是:变压器必须要退出运行；由于变压器的自振频率范围很宽，对不同大小、容量的变压器判断绕组压紧状况的标准不同；如果残留磁通很小，结果将会变得不准确、不稳定；另外这两种方法只能检测出绕组的压紧状况，而对铁心的状况无法做出判定。直到上个世纪九十年代中后期，研究人员才提出通过在线监测变压器表面振动信号来分析判断绕组及铁心状况的理论。应用振动法监测变压器工作状况的研究尚处于初级阶段，对其进行深入的研究有良好的科学发展前景和实际应用价值。近些年，有些国家将振动法应用于电力变压器的在线监测，通过对变压器器身的振动监测来达到反映变压器工作状况的目的。20世纪80年代中期，美国、俄罗斯及加拿大等国最先将振动法用于电力变压器的振动测试，并进行了大量的研究，包括电力变压器油箱表面振动信号与负载电流之间关系的研究：考虑负载电流、温度以及振动信号等参数对变压器建模；对振动信号的参数(有效值、频域上的幅值等等)的变化趋势进行研究；振动传感器安装位置的研究等方面。其研制的监测产品，不仅具有完善的监测功能，且具有较强的诊断功能，在宇航、军事、化工等方面具有广泛的应用。俄罗斯《电站》杂志1998年第6期报导，俄罗斯研制成功变压器器身振动带电监测系统并已推广应用。该系统的实用价值在于它可根据充油电力变压器在运行中的技术状态来组织安排设备的检修工作，可保证变压器运行的最大可靠性。它是一种专利产品，其商品牌号叫做“BECTA”(维斯达、灶神)。BECTA系统采用了自动适应的内部数学模型，BECTA的程序文件包中贮存了所有变压器和所测量的正常信息，供参照使用。它用4个状态系数来进行评估，即KM—绕组紧固系数，KC－有效铁心紧固系数，KK－结构元件状态系数，KTP－变压器状态综合系数。同时还对“状态劣化速度”按一个月的变化加以确定。上述所有系数均基于同一个定性原则，取整数1作为理想的状态指标。小于1作为变坏的指标：1.0～0.9为状态良好；0.9～0.8为状态尚可；0.8以下为不合格状态，随着这一指标数值的下降，应及时采取相应的措施。这种方法已在60多台大型充油电力变压器上使用。使用的实际情况证实了它可适用于各种类型的变压器，不论是自耦变压器，还是三相变压器。用这种方法诊断的结果与12台变压器吊芯检查的结果几乎完全一致；BECTA系统的准确度高达80％～90％，它完全可以实际应用。在线振动监测变压器运行尚处于研究发展阶段，由于对绕组、铁心振动的物理特性研究还不够充分，需要积累大量丰富的经验以准确判断设备运行状态。以往的研究工作中振动信号处理方法主要采用傅立叶变换获得监测数据的频域特征，提取状态信息，形式上过于简单。国内对于变压器振动在线监测方面的研究较少，仅清华大学、上海交通大学、西安交通大学等在从事此方面的研究。国内西安交通大学李彦明教授领导的课题组近年来应用振动分析法在变压器铁心松动、绕组变形状态监测技术方面作了大量的研究，取得了很多的研究成果，为变压器状态监测技术在我国的推广和使用做出了很大的贡献。从国内外的文献来看，利用振动法监测变压器铁心的故障时，一般是测量变压器在空载条件下变压器器身的振动信号，从而判断变压器铁心的状况，变压器在运行过程中撤去负载做空载运行对系统的稳定和变压器的经济运行都会有所影响。综上，目前国内外尚无可用于在线或离线监测和诊断变压器绕组状态(松动、变形等)的可靠手段。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种变压器振动的在线监测系统，包括至少一个振动传感器、动态信号采集装置、温度计和计算机；各个振动传感器分别连接动态信号采集装置，动态信号采集装置再连接计算机；各个振动传感器分别通过永磁体牢固地吸附于变压器高低压套管的油箱表面，且永磁体表面涂有绝缘漆，温度计用于测量变压器油箱表面的温度；动态信号采集装置采集各个振动传感器的振动信号，并转发给计算机，计算机对变压器不同状态下各个振动传感器的振动信号进行频谱分析与比较，结合温度计测得的温度，以及冷却装置是否启动，判断变压器铁心与绕组的状态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的变压器振动的在线监测系统与整个导电系统没有电气连接，可安全、可靠地进行在线监测。本系统的多个振动传感器设置于变压器油箱表面不同位置，从而可以通过比较确定最佳测量位置，并可以针对变压器的各种状态进行监测与分析，为变压器铁心与绕组的诊断分析提供了大量数据支持。可及时发现变压器的事故隐患、避免突发事故、提高变压器运行的安全可靠性，促进状态维修的有效实施，提高经济效益。这不仅对电力工业的科技进步有重要的科学价值，对提高电力系统运行的可靠性和科学管理水平也具有十分重要的意义。附图说明图1为本专利技术变压器振动的在线监测系统的结构示意图；图2为振动传感器在变压器油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器振动的在线监测系统，其特征在于，包括多个振动传感器、动态信号采集装置、温度计和计算机；各个振动传感器分别连接动态信号采集装置，动态信号采集装置再连接计算机；各个振动传感器分别通过永磁体牢固地吸附于变压器高低压套管的油箱表面，且永磁体表面涂有绝缘漆，温度计用于测量变压器油箱表面的温度；动态信号采集装置采集各个振动传感器的振动信号，并转发给计算机，计算机对变压器不同状态下各个振动传感器的振动信号进行频谱分析与比较，结合温度计测得的温度，以及冷却装置是否启动，判断变压器铁心与绕组的状态。

【技术特征摘要】
1.一种变压器振动的在线监测系统，其特征在于，包括多个振动传感器、动态信号采集装置、温度计和计算机；各个振动传感器分别连接动态信号采集装置，动态信号采集装置再连接计算机；各个振动传感器分别通过永磁体牢固地吸附于变压器高低压套管的油箱表面，且永磁体表面涂有绝缘漆，温度计用于测量变压器油箱表面的温度；动态信号采集装置采集各个振动传感器的振动信号，并转发给计算机，计算机对变压器不同状态下各个振动传感器的振动信号进行频谱分析与比较，结合温度计测得的温度，以及冷却装置是否启动，判断变压器铁心与绕组的状态。2.根据权利要求1所述的变压器振动的在线监测系统，其特征在于，振动传感器的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚，唐华东，陈亮，彭秀葵，叶明，李毅，谢晨煜，余忠田，蒋泽，袁国海，王恒，路亚，邱明亮，单华平，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局，
类型：发明
国别省市：贵州;52