CN104266740B - 一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统及方法 - Google Patents

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本发明公开了一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统，包括激光测振仪、数据采集卡、计算机以及用于支撑激光测振仪的支架，激光测振仪固定于所述支架上，激光测振仪发射的激光与垂直于待测变压器绕组及铁心表面的平面所呈夹角为θ，激光测振仪的输出端与数据采集卡的输入端相连接，数据采集卡的输出端与计算机的输入端相连接；本发明还提供了一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法。本发明可以准确的测量出变压器绕组及铁心表面待测位置的振动信号。

Description

一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种振动速度的检测系统，具体涉及一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统及方法。
背景技术
近年来，随着我国经济发展对电力需求的急剧膨胀，电网向着高电压、大容量的方向不断发展，而这对于电力系统的安全可靠运行则提出了更大的挑战。作为电力系统中最关键的电力设备之一，电力变压器的正常运行对电能的可靠传输、灵活分配以及安全可靠使用起着决定性的作用，因此，对电力变压器进行状态监测以及时发现故障隐患成为了热门研究方向。
由变压器理论可知，当变压器稳定运行时铁心的振动主要由硅钢片的磁致伸缩效应以及电磁吸引力产生；而绕组线圈则在负载电流的电场力作用下产生振动；绕组和铁心的本体振动通过变压器油以及铁轭传递至油箱表面，从而引发油箱表面的振动，并产生电磁噪声，传递给外界后，将和冷却系统产生的空气动力噪声相叠加，构成变压器的总体噪声。磁致伸缩引起的铁心振动以及负载电流作用下的绕组振动都是以两倍的系统频率(100Hz)为基频，可与由制冷系统以及变压器相关紧固装置产生的振动区分。而变压器油箱表面的振动信号与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关，因此基于油箱表面振动信号的变压器绕组和铁心的状态监测是可行的。
由于测试系统的强抗干扰性以及变压器本体振动对内部机械结构变化的灵敏反映，自九十年代有学者提出基于变压器振动信号的状态监测方案以来，该方案受到了越来越多的关注。振动信号测试系统主要元件是振动传感器，用于记录振动物体表面的位移、速度和加速度信号。国内外学者测量变压器表面振动信号时普遍采用基于压电式加速度传感器的振动测量系统，该系统在实施测量时需要将传感器利用磁座直接吸附在振动源表面，因此在若要对变压器内部结构(铁心及绕组)表面振动信号进行测试，为保证人员安全和定点的准确性，传感器固定和更换测量位置的过程中，必须将设备断电停运，然后进行手动操作，并且绕组及铁心表面往往带有很高的电压(几十千伏～几百千伏)，而压电式加速度传感器本身为金属材质，可能会将高电压引出造成人员伤亡，因此利用传统的基于压电式加速度传感器的振动测试系统获取变压器铁心和绕组表面振动信号的方案是不可行的。而在变压器振动理论的研究中，极为重要的一点就是变压器绕组及铁心本体振动信号的传递过程，因此对于铁心及绕组表面振动信号的研究不可或缺，但现有的技术没有针对变压器绕组及铁心表面振动信号采集的相关介绍。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统及方法，该系统及方法可以准确的测量出变压器绕组及铁心表面待测位置的振动信号。
为达到上述目的，本发明所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统包括激光测振仪、数据采集卡、计算机以及用于支撑激光测振仪的支架，激光测振仪固定于所述支架上，激光测振仪发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角为θ，激光测振仪的输出端与数据采集卡的输入端相连接，数据采集卡的输出端与计算机的输入端相连接。
所述数据采集卡的最高采样率为500kHz。
所述数据采集卡的输出端与计算机的输入端通过USB数据线相连接。
所述支架与变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离小于10m，支架的高度为1.5m。
本发明所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法包括以下步骤：
1)测量变压器绕组及铁心表面待测位置到地面的距离Htest，并测量激光测振仪的激光发射端到地面的距离HPDV，然后再测量激光测振仪的激光发射端到变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离L，根据得激光测振仪发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角θ；
2)激光测振仪测量发射激光，并接收反射回来的激光，然后根据发射的激光及反射回来的激光产生电压信号，再将所述电压信号经数据采集卡输入到计算机中，由于所述电压信号与变压器绕组及铁芯表面的振动速度成正比，计算机根据所述电压信号得到变压器绕组及铁心表面待测位置的振动测量速度V实测，并根据V真实＝V实测/cosθ得变压器绕组及铁芯表面待测位置的实际振动速度V真实，然后计算机显示所述实际振动速度V真实。
先给变压器绕组及铁心表面粘贴锡箔纸，然后让激光测振仪发射激光。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统及方法在检测过程中，以激光测振仪为基础，测量激光测振仪与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈的夹角θ，然后通过激光测振仪测量变压器绕组及铁心表面待测位置的振动测量速度V实测，然后根据所述夹角θ对所述振动测量速度V实测进行校正，从而得到精确的变压器绕组及铁心表面待测位置的实际测量速度V真实，然后通过计算机显示所述实际振动速度V真实，从而实现对变压器绕组及铁心表面振动信号的检测，结构简单，操作方便，并且测量的精度高，可用于变压器绕组振动机理分析对比、振动传递特性研究以及变压器振动测试领域。
进一步，先给变压器绕组及铁心表面粘贴锡箔纸，然后让激光测振仪发射激光，可以有效的提高激光的反射度，减少测试位置表面非水平所带来的光的散射。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明测试过程中的结构示意图。
其中，1为激光测振仪、2为数据采集卡、3为计算机、4为支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1及图2，图2中，P表示该时刻待测位置所在位置，而P’表示下一时刻待测位置所在位置，本发明所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统包括激光测振仪1、数据采集卡2、计算机3以及用于支撑激光测振仪1的支架4，激光测振仪1固定于所述支架4上，激光测振仪1发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角为θ，激光测振仪1的输出端与数据采集卡2的输入端相连接，数据采集卡2的输出端与计算机3的输入端相连接，数据采集卡2的最高采样率为500kHz，数据采集卡2的输出端与计算机3的输入端通过USB数据线相连接，所述支架4为三脚架，支架4与变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离小于10m，支架4的高度为1.5m。
本发明所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法包括以下步骤：
1)测量变压器绕组及铁心表面待测位置到地面的距离Htest，并测量激光测振仪1的激光发射端到地面的距离HPDV，然后再测量激光测振仪1的激光发射端到变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离L，根据得激光测振仪1发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角θ；
2)激光测振仪1测量发射激光，并接收反射回来的激光，然后根据发射的激光及反射回来的激光产生电压信号，再将所述电压信号经数据采集卡2输入到计算机3中，由于所述电压信号与变压器绕组及铁芯表面的振动速度成正比，计算机3根据所述电压信号得到变压器绕组及铁心表面待测位置的振动测量速度V实测，并根据V真实＝V实测/cosθ得变压器绕组及铁芯表面待测位置的实际振动速度V真实，然后计算机3显示所述实际振动速度V真实。优选的，先给变压器绕组及铁心表面粘贴锡箔纸，然后让激光测振仪1发射激光。优选的θ大于等于30°且小于等于60°。

Claims (3)

1.一种变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法，其特征在于，基于变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统，所述变压器绕组及铁心表面振动信号的检测系统包括激光测振仪(1)、数据采集卡(2)、计算机(3)以及用于支撑激光测振仪(1)的支架(4)，激光测振仪(1)固定于所述支架(4)上，激光测振仪(1)发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角为θ，激光测振仪(1)的输出端与数据采集卡(2)的输入端相连接，数据采集卡(2)的输出端与计算机(3)的输入端相连接；
所述数据采集卡(2)的最高采样率为500kHz；
所述支架(4)与变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离小于10m，支架(4)的高度为1.5m；
包括以下步骤：
1)测量变压器绕组及铁心表面待测位置到地面的距离Htest，并测量激光测振仪(1)的激光发射端到地面的距离HPDV，然后再测量激光测振仪(1)的激光发射端到变压器绕组及铁心表面待测位置的水平距离L，根据得激光测振仪(1)发射的激光与垂直于待测变压器绕组的轴线及铁心的轴线的平面所呈夹角θ；
2)激光测振仪(1)发射激光，并接收反射回来的激光，然后根据发射的激光及反射回来的激光产生电压信号，再将所述电压信号经数据采集卡(2)输入到计算机(3)中，由于所述电压信号与变压器绕组及铁芯表面的振动速度成正比，计算机(3)根据所述电压信号得到变压器绕组及铁心表面待测位置的振动测量速度V实测，并根据V真实＝V实测/cosθ得变压器绕组及铁芯表面待测位置的实际振动速度V真实，然后计算机(3)显示所述实际振动速度V真实。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法，其特征在于，先给变压器绕组及铁心表面粘贴锡箔纸，然后让激光测振仪(1)发射激光。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组及铁心表面振动信号的检测方法，其特征在于，所述数据采集卡(2)的输出端与计算机(3)的输入端通过USB数据线相连接。
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