CN106443257A - 一种基于振动的特高压变压器状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，包括信号采集模块、信号处理模块、数据存储模块和显示输出模块；信号采集模块包括振动信号采集模块和电流信号采集模块；信号处理模块包括振动信号预处理子模块、电流信号处理子模块和振动信号处理子模块；电流信号采集模块采集电流信号并传送给电流信号处理子模块，电流信号处理子模块对电流进行标幺值计算；振动信号处理子模块将消噪后的振动信号除以电流标幺值的平方，再进行频谱分析，来判断特高压变压器是否处于正常运行状态，并通过显示输出模块输出监测结果。本发明能够对特高压变压器日常运行状态进行实时在线监测，与整个特高压变压器没有直接的电气联系，安全可靠且操作方便。

Description

一种基于振动的特高压变压器状态监测系统

技术领域

本发明涉及一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，属于输变电设备的在线监测技术领域。

背景技术

我国能源资源分布与电力需求总体呈逆向分布，客观上需要能源在大范围内进行优化配置。特高压输电具有远距离、大容量、低损耗和节约土地资源等突出优势，发展特高压对于保障国家能源安全，实现更大范围优化配置资源，促进节能减排政策实施和低碳经济发展具有十分重要的意义。作为联系整个电力系统的骨架，特高压输电的安全可靠运行对于全系统的稳定运行起着决定性的作用，因而对其主设备保护的性能和可靠性要求极高。

1000kV特高压变压器作为特高压输电网中重要的电气主设备，它的安全运行直接关系到整个特高压电网安全稳定地工作。目前国内的变压器在线监测技术在超高压系统中，已经积累了丰富的、成熟的经验，但由于特高压系统等级极高，且我国1000kV特高压交流试验示范工程中的特高压变压器结构特殊，采用分体调压方式，其铁心材料和绕组结构，短路阻抗和损耗，互感器的配置等方面也有一定的特殊性，因而其继电保护配置与超高压变压器都有所不同。目前我国在特高压变压器在线监测这方面的经验并不成熟，现有的低压脉冲法、频响分析法、短路阻抗法等电气方法存在着各自的不足，难以实现在线监测。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，能够对特高压变压器日常运行状态进行实时在线监测，实现简单，与整个特高压变压器没有直接的电气联系，安全可靠且操作方便。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，包括信号采集模块、信号处理模块、数据存储模块和显示输出模块；信号采集模块包括振动信号采集模块和电流信号采集模块；信号处理模块包括振动信号预处理子模块、电流信号处理子模块和振动信号处理子模块；振动信号采集模块采集振动信号并传送给振动信号预处理子模块，所述振动信号预处理子模块对振动信号进行消噪预处理；电流信号采集模块采集变压器负荷电流信号并传送给电流信号处理子模块，所述电流信号处理子模块对当前电流进行标幺值计算；振动信号处理子模块先将消噪后的振动信号除以电流标幺值的平方，然后再进行FFT变换或者小波包重构；当进行FFT变换后得到的频率分布情况或者小波包重构得到的频带能量分布情况与振动数据库存储的正常状态下频率分布或频带能量分布情况有差别时，则判断当前特高压变压器处于非正常运行状态，否则判断当前特高压变压器处于正常运行状态；振动信号处理子模块通过显示输出模块输出特高压变压器运行状态的监测结果；振动信号预处理子模块输出的振动信号和电流信号处理子模块输出的电流信号都将传送给所述数据存储模块进行储存；同时，特高压变压器的运行状态监测结果也将通过相应的信号线传送给所述数据存储模块从而建立特高压变压器振动数据库。

上述振动信号采集模块具体采用的是多个振动传感器。

多个上述振动传感器通过磁座吸附在特高压变压器表面。

一部分上述振动传感器固定在特高压变压器油箱顶部表面，用于测量特高压变压器的轴向振动信号；各个所述振动传感器分别位于各相中压侧套管与低压侧套管之间的主铁芯柱夹件的正上方位置，并成平行四边形布置；从而使所测振动信号幅值更大，准确性更高。另外一部分所述振动传感器固定在特高压变压器油箱侧面表面，用于测量特高压变压器的径向振动信号；各个所述振动传感器分别与主铁芯柱位置相对应。

本发明的有益效果如下：

一、本发明不需要与特高压变压器进行直接的电气联系，可实现特高压变压器运行状态的实时在线监测；

二、本发明结构简单，易于工程实现，实现成本较低；

三、本发明将采集的振动信号和电流信号以及相应的运行状态监测结果进行储存，建立特高压变压器振动数据库，为基于振动的特高压变压器故障诊断建立基础。

附图说明

图1是本发明的特高压变压器状态监测系统结构示意图；

图2是本发明的A相6个振动传感器的安装位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明的一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，包括四个模块：信号采集模块、信号处理模块、数据存储模块以及显示输出模块。信号采集模块包括振动信号采集和电流信号采集。信号处理模块包括振动信号预处理子模块、电流信号处理子模块以及振动信号处理子模块。振动传感器采集振动信号并将之传送给振动信号预处理子模块，该子模块对振动信号进行消噪等预处理。电流传感器采集电流信号并将之传送给电流信号处理子模块，该子模块对当前输出电流进行标幺值计算。振动信号处理子模块先将消噪后的振动信号进行电流归算，即以消噪后的振动信号除以电流标幺值的平方，然后再进行频谱分析等处理，以此来判断特高压变压器是否处于正常运行状态，并通过显示输出模块输出监测结果。振动信号预处理子模块输出的振动信号和电流信号处理子模块输出的电流信号都将传送给数据存储模块进行储存，同时，特高压变压器的运行状态监测结果也将通过相应的信号线传送给数据存储模块从而建立特高压变压器振动数据库。

因此，A相振动传感器3安装位置如图2所示(B相安装位置与A相完全相同)。振动传感器3为12个，安装在A、B两相中，每相6个振动传感器3。其中8个(A、B相各4个)固定于特高压变压器油箱顶部表面，分别位于各相中压侧套管2与低压侧套管1之间的主铁芯柱夹件的正上方位置，成平行四边形布置。另外4个(A、B相各2个)固定于特高压变压器油箱侧面表面，分别与主铁芯柱位置相对应。将振动传感器安装在A、B两相是为了进行对比分析，以排除运行环境等因素的干扰。

本实施例中，振动传感器3采用型号为CTCAC102-1A的振动加速度传感器，通过磁座吸附在特高压变压器表面。由于振动信号通常与特高压变压器的工作电流有关，为了保证测量精度，本发明还包括用于采集特高压变压器输出电流信号的电流传感器，以及与电流传感器连接的电流信号处理子模块，电流信号子处理模块的输出端与数据存储模块连接。振动信号处理子模块根据电流传感器所采集到的特高压变压器输出电流对振动信号进行修正。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于振动的特高压变压器状态监测系统，其特征在于，包括信号采集模块、信号处理模块、数据存储模块和显示输出模块；

所述信号采集模块包括振动信号采集模块和电流信号采集模块；

所述信号处理模块包括振动信号预处理子模块、电流信号处理子模块和振动信号处理子模块；

所述振动信号采集模块采集振动信号并传送给振动信号预处理子模块，所述振动信号预处理子模块对振动信号进行消噪预处理；

所述电流信号采集模块采集变压器负荷电流信号并传送给电流信号处理子模块，所述电流信号处理子模块对当前电流进行标幺值计算；

所述振动信号处理子模块先将消噪后的振动信号除以电流标幺值的平方，然后再进行FFT变换或者小波包重构；当进行FFT变换后得到的频率分布情况或者小波包重构得到的频带能量分布情况与振动数据库存储的正常状态下频率分布或频带能量分布情况有差别时，则判断当前特高压变压器处于非正常运行状态，否则判断当前特高压变压器处于正常运行状态；

所述振动信号处理子模块通过显示输出模块输出特高压变压器运行状态的监测结果；

所述振动信号预处理子模块输出的振动信号和电流信号处理子模块输出的电流信号都将传送给所述数据存储模块进行储存；同时，特高压变压器的运行状态监测结果也将通过相应的信号线传送给所述数据存储模块从而建立特高压变压器振动数据库。

2.根据权利要求1所述的基于振动的特高压变压器状态监测系统，其特征在于，所述振动信号采集模块具体采用的是多个振动传感器。

3.根据权利要求2所述的基于振动的特高压变压器状态监测系统，其特征在于，多个所述振动传感器通过磁座吸附在特高压变压器表面。

4.根据权利要求2所述的基于振动的特高压变压器状态监测系统，其特征在于，一部分所述振动传感器固定在特高压变压器油箱顶部表面，用于测量特高压变压器的轴向振动信号；

各个所述振动传感器分别位于各相中压侧套管与低压侧套管之间的主铁芯柱夹件的正上方位置，并成平行四边形布置；

另外一部分所述振动传感器固定在特高压变压器油箱侧面表面，用于测量特高压变压器的径向振动信号；各个所述振动传感器分别与主铁芯柱位置相对应。