一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，所述系统包括冲击电流发生器、可调电感、振动传感器、数据采集装置以及振动测试系统；所述冲击电流发生器串联可调电感后与电气设备的一端连接；振动传感器设于电气设备外表面，且振动传感器经数据采集装置接入振动测试系统；所述振动测试系统对振动信号进行频谱分析，识别电气设备机械缺陷的类别。本发明专利技术通过扫频冲击电流下振动信号的检测分析来判断和识别设备的机械故障类型，能够检测电气设备内部机械缺陷。本发明专利技术还公开了一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的方法。

A system and method of detecting the defect of electrical equipment with sweep frequency impulse current

【技术实现步骤摘要】
一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统及方法
本专利技术涉及电气设备缺陷检测技术，具体涉及一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统及方法。
技术介绍
电气设备的正常运行是整个电力系统稳定的关键，因此，对电气设备缺陷的检测与识别成为维持电力系统稳定的基础。在众多的电气设备缺陷中，机械结构缺陷具有一定的隐蔽性，而且如果不及时进行处理还有可能引发电气故障，影响设备正常运行，导致停电事故。电气设备机械结构缺陷通过常规的电气检测方法难以及时有效发现及识别，现有较成熟的缺陷检测方法和装置大多都针对电气设备绝缘和发热缺陷，对机械结构缺陷检测的装置及方法较少。在中国专利技术专利说明书CN101738567A中公开了一种利用恒流扫频电源激振检测变压器绕组状态的系统和方法，该方法通过对变压器注入频率可调、幅值恒定的交流电流激励绕组振动来识别绕组的变形。但上述方法存在如下问题：一是该系统输入稳态交流电流，其针对变压器绕组可以产生较大交变电磁力从而引起振动，但对于其他无绕组电气设备无法引发有效的振动响应，因此其适用性较窄。二是该系统通过检测变压器在一定频率激励信号下的稳态振动响应来识别缺陷，其频谱覆盖范围受限，检测时间长，无法及时有效获取丰富的机械结构响应信息。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统及方法，通过扫频冲击电流下振动信号的检测分析来判断和识别设备的机械故障类型，检测效率高。技术方案：本专利技术的利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，包括冲击电流发生器、可调电感、振动传感器、数据采集装置以及振动测试系统；所述冲击电流发生器串联可调电感后与电气设备的一端连接；振动传感器设于电气设备外表面，且振动传感器经数据采集装置接入振动测试系统；所述振动测试系统(5)对振动信号进行频谱分析，识别电气设备机械缺陷的类别。还包括分流器和示波器，所述冲击电流发生器通过分流器与示波器连接，以检测冲击电流的波形。所述冲击电流发生器的输出电流峰值不低于80kA，能量不低于15kJ。所述可调电感采用无铁芯线圈型式，无铁芯线圈型式能够在大电流情况下不会出现铁芯饱和。所述振动传感器灵敏度在80～200mV/g，测量范围为5-80g，中心频率范围覆盖0.1～30000Hz。数据采集装置为数据采集卡，所述数据采集卡同时采集4组以上的传感器数据，实现设备多点振动信号分析。一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的方法，包括以下步骤：(a)可调电感的感抗调节，使得冲击电流波形的振荡中心频率改变至合适值；(b)冲击电流发生器充电至预设电压，冲击电流发生器触发，产生的冲击电流施加至电气设备；(c)振动传感器采集电气设备表面的振动信号，并经振动测试系统变换后形成频谱图；(d)振动测试系统对频谱图进行分析，识别电气设备是否存在机械结构缺陷。所述步骤(d)中，振动测试系统采用熵谱法、聚类分析法对频谱图进行特征分析，识别电气设备机械缺陷的类别。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：(1)通过扫频冲击电流下振动信号的检测分析来判断和识别设备的机械故障类型，能够检测电气设备内部机械缺陷；(2)实现了电气设备内部机械结构缺陷的非侵入式诊断，提高了缺陷检测效率，节约了电气设备维护成本。附图说明图1是本专利技术的利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合具体实施方式和说明书附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，本专利技术的系统包括冲击电流发生器1、可调电感2、振动传感器3、数据采集装置4、振动测试系统5、分流器6和示波器7，冲击电流发生器1的输出端串联可调电感2后与待测电气设备8的一端连接，冲击电流发生器1、可调电感2、电气设备8串联通过铜导线构成回路；冲击电流发生器1与电气设备8均接地连接；冲击电流发生器1通过分流器6与示波器7相连，实现对放电电流波形的监测。在本实施例中，冲击电流发生器1的输出电流峰值不低于80kA，能量不低于15kJ。可调电感2的一端与冲击电流发生器1的输出端相连，另一端与电气设备8的输入端相连，通过调节可调电感2的大小来改变整个电气回路的阻尼，触发冲击电流发生器1产生特定波形的冲击电流，施加在电气设备8上；在本实施例中，可调电感2采用无铁芯线圈型式，在大电流情况下不会出现铁芯饱和，通过调节接入电路的线圈匝数来调节电感大小。振动传感器3可以通过多种方式固定于电气设备8外壳上。传感器可通过磁座磁力安装，可通过魔术带绑扎、胶水固定安装，也可通过在电气设备表面安装固定基座后用螺丝将传感器安装在基座上；振动传感器3将从电气设备8上采集的振动信号转化为电压信号，本实施例中，电气设备8同一截面的十字方向上各固定一个振动传感器3，四个振动传感器3为一组，且在轴向每隔0.5m固定一组传感器，振动传感器3的末端通过信号电缆连接数据采集装置4，在本实施例中，振动传感器3采用微型压电单轴加速度传感器，振动传感器3灵敏度在80～200mV/g，测量范围为5-80g，中心频率范围覆0.1～30000Hz。数据采集装置4为数据采集卡，数据采集卡通过光缆连接振动测试系统5，振动测试系统5可以对振动得到的时域信号进行频谱分析，并采用熵谱法、聚类分析法对频谱进行特征分析，识别电气设备机械缺陷的类别。在本实施例中，振动测试系统5为PC上位机。数据采集卡能够同时采集4组以上的传感器数据，并将采集到的信号传送到PC上位机进行频谱分析，根据频谱分析结果判断电气设备机械结构是否存在缺陷。接线时，将冲击电流发生器1一端接地连接，冲击电流发生器1输出端与可调电感2一端相连，冲击电流发生器1输出端还通过分流器6连接示波器7；可调电感2另一端与电气设备8输出端相连，且电气设备8输出端接地连接；振动传感器3安装于电气设备8表面，振动传感器3末端经数据采集装置4接入PC上位机。本专利技术的一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的方法，包括以下步骤：(a)可调电感2的感抗调节，使得冲击电流波形的振荡中心频率改变至合适值；(b)冲击电流发生器1充电至预设电压，冲击电流发生器1触发，产生的冲击电流施加至电气设备8；(c)振动传感器3采集电气设备8表面的振动信号，并经振动测试系统5变换后形成频谱图；(d)振动测试系统5对频谱图进行分析，识别电气设备8是否存在机械结构缺陷。上述步骤(d)中，振动测试系统5采用熵谱法、聚类分析法对频谱图进行特征分析，识别电气设备机械缺陷的类别。本专利技术能够通过施加冲击电流激励，引起电气设备振动响应，并检测该振动响应，通过分析振动频谱，实现设备机械缺陷的诊断与识别。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，其特征在于：所述系统包括冲击电流发生器(1)、可调电感(2)、振动传感器(3)、数据采集装置(4)以及振动测试系统(5)；所述冲击电流发生器(1)串联可调电感(2)后与电气设备(8)的一端连接；振动传感器(3)设于电气设备(8)外表面，且振动传感器(3)经数据采集装置(4)接入振动测试系统(5)；所述振动测试系统(5)对振动信号进行频谱分析，识别电气设备(8)机械缺陷的类别。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，其特征在于：所述系统包括冲击电流发生器(1)、可调电感(2)、振动传感器(3)、数据采集装置(4)以及振动测试系统(5)；所述冲击电流发生器(1)串联可调电感(2)后与电气设备(8)的一端连接；振动传感器(3)设于电气设备(8)外表面，且振动传感器(3)经数据采集装置(4)接入振动测试系统(5)；所述振动测试系统(5)对振动信号进行频谱分析，识别电气设备(8)机械缺陷的类别。


2.根据权利要求1所述的利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，其特征在于：还包括分流器(6)和示波器(7)，所述冲击电流发生器(1)通过分流器(6)与示波器(7)连接，以检测冲击电流的波形。


3.根据权利要求1所述的利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，其特征在于：所述冲击电流发生器(1)的输出电流峰值不低于80kA，能量不低于15kJ。


4.根据权利要求1所述的利用扫频冲击电流检测电气设备缺陷的系统，其特征在于：所述可调电感(2)采用无铁芯线圈型式。


5.根据权利要求1所述的利用扫频冲击电流检测电气设...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨景刚，宋思齐，刘媛，马勇，赵科，卞超，张正东，王静君，李洪涛，李玉杰，肖焓艳，汲胜昌，熊庆，刘咏飞，杨騉，郭佳豪，马径坦，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司检修分公司，西安交通大学，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32