CN110361088B - 变压器机械稳定故障监测诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变压器机械稳定故障监测诊断系统。属于变压器监测技术领域，该系统能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。传感器层包括吸附或固定连接在油箱外表面上的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上的中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；ICP传感器、负荷电流传感器和中性点接地电流传感器分别与AD数据采集模块相连接，高速信号分析模块分别与AD数据采集模块和边缘计算模块信号连接；边缘计算模块与变压器故障监控平台通信连接。

Description

变压器机械稳定故障监测诊断系统

技术领域

本发明涉及变压器监测技术领域，尤其涉及变压器机械稳定故障监测诊断系统。

背景技术

变压器是电力系统中最重要的设备，利用它可以把不同电压等级的电网联结在一起，组成复杂而庞大的输变电网络。

变压器在长期运行过程中，受外界环境因素的影响，不可避免地会出现各种故障，一旦发生故障将直接影响电网的安全运行。铁芯和绕组是变压器的主要部件，磁致伸缩与漏磁引起的铁芯叠片振动，以及绕组的电流电动力是引起变压器机械振动的主要原因，当绕组发生变形或铁心出现松动等机械稳定性故障时，变压器会产生异常振动，若不及时发现会导致故障演变加重，最终变压器出现严重故障，引起设备损毁甚至大面积停电事故。国内外都出现过因变压器异常振动故障导致的重大经济损失，因此通过监测变压器异常振动来预防电网突发事故，对电网安全运行具有重要意义。

现在对变压器的异常振动的检测一般都是通过人工去现场停电检修，人工现场检修使得管理者不易提前预知变压器出现异常振动而及时进行维护的问题，对变压器异常振动的反应不易察觉，现场检修需停电从而影响变压器的变压供电。

发明内容

本发明是为了解决现在不易对变压器的异常振动进行监测的不足，提供一种能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在的变压器机械稳定故障监测诊断系统。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层、数据汇聚层、网络层和管理层；其特征在于，传感器层包括吸附或固定连接在变压器的油箱外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上检测变压器中性点接地电流的1个中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接。

传感器层的各个ICP传感器将各自监测到的机械振动信号数据、各个负荷电流传感器将各自监测到的负荷电流信号数据和中性点接地电流传感器的中性点接地电流信号数据分别上传给数据汇聚层的AD数据采集模块；

数据汇聚层的AD数据采集模块对这些汇聚的数据依次进行磁耦合隔离、调理放大、自动量程切换、16bit5M模数转换和数字滤波的信号处理后再被送到高速信号分析模块进行存储和时频分析，并将时频分析结果送入到网络层的边缘计算模块；

网络层的边缘计算模块对时频分析结果进行边缘计算和规律学习，深度挖掘变压器机械振动信号中的异常振动特征量，从而得出与异常振动特征量相关的诊断报告，并根据诊断报告的故障严重程度研判出变压器的健康状态；并将变压器的故障信息和健康状态信息通过通边缘计算模块的讯模块上传给管理层的变压器故障监控平台。

管理层的变压器故障监控平台即可根据从网络层上传来的变压器的故障信息和健康状态信息及时做出相应处理。

本方案能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

作为优选，ICP传感器包括面贴、螺栓、圆环磁铁、硬铝套管、ICP传感探头、防水堵头、波纹管卡头和波纹管；硬铝套管包括后套管、前套管和中心设有孔的隔片；前套管的管腔直径大于后套管的管腔直径，后套管的前端面密闭一体连接在隔片的后表面上，前套管的后端面密闭一体连接在隔片的前表面上；在ICP传感探头的前端面上固定连接有螺母；ICP传感探头的前端朝前活动放置在后套管的管腔内，圆环磁铁活动放置在前套管的管腔内，螺栓的螺杆前端依次穿过圆环磁铁和隔片的孔后螺旋固定连接在螺母上；面贴的内表面粘贴固定连接在圆环磁铁的前表面上；防水堵头的内圈密闭套设在ICP传感探头的侧表面后端，防水堵头的外边沿密闭挤压连接在后套管的后管腔内壁面上；波纹管卡头转动连接在波纹管的前端，波纹管卡头螺旋连接在后套管的后端，ICP传感器的信号引出线从波纹管向外引出后与AD数据采集模块相连接；面贴的外表面粘贴固定连接在变压器的油箱的外表面上。

传感器层采用ICP传感器贴到变压器的油箱外表面上，从而感知变压器内部铁心及绕组产生的机械振动信号，并将监测到的机械振动信号数据上传给数据汇聚层的AD数据采集模块。ICP传感器对振动信号的检测灵敏度高，响应快，可靠性好。ICP传感器为加速度传感器。

作为优选，ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧外表面上。

通过改变变压器低压侧和高压侧的电压状况来对变压器的油箱内的振动状况进行检测，高低压侧分别用三个ICP传感器是为了取一个振动加速度信号的平均值，可靠性高。

作为优选，变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括变压器故障监控平台、控制器、存储器、无线模块、一个呈喇叭状的聚声罩和一个噪声传感器，在聚声罩的喇叭口所正对的喇叭罩的后端面上设有聚声孔，并且聚声罩的喇叭口直径大于聚声孔直径；聚声罩的喇叭口边沿密闭吸附或固定连接在油箱的外表面上，噪声传感器设置在聚声罩的聚声孔内，存储器和噪声传感器与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

噪声传感器检测变压器的油箱内响声的振动大小，从而得到变压器里的振动强度。

作为优选，在聚声罩的聚声孔内还设有声音传感器，声音传感器与控制器相连接。

声音传感器检测变压器的油箱内的响声种类，从而能使得变压器故障监控平台易于判断变压器里的响声是什么种类的响声。

作为优选，变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括变压器故障监控平台、竖直管，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在竖直管内的控制器、存储器、无线模块、垫圈、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边和呈喇叭状的鼓膜；

垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳、下表面为水平反光面的圆锥块、定向照射灯、一号凸透镜、设有一号地址编码器的一号光电传感器、二号凸透镜和设有二号地址编码器的二号光电传感器；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

当变压器的油箱内部出现上下振动时，因弹性悬边具有弹性作用，鼓膜在油箱内振动声波的作用下就会上下振动，鼓膜上下振动就会带动一号吊绳上下移动，一号吊绳上下移动就会带动圆锥块上下移动，圆锥块上下移动就会改变定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置；

圆锥块越向上移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面右端；圆锥块越向下移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面左端；

在同一个时间断面内，定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜和二号凸透镜这两个凸透镜之中的其中一个凸透镜上并被其对应的光电传感器检测到相应的信息后上传给控制器；

如果在设定时间段内控制器多次交替收到上述这两个光电传感器上传的信息，并且在这个设定时间段内控制器交替收到的上述这两个光电传感器上传的信息次数大于设定次数，则说明在这个设定时间段内变压器的油箱内具有异常振动状态故障，说明变压器的健康状态不好；控制器将变压器存在的故障信息和健康状态不好的信息通过无线模块上传给变压器故障监控平台，由变压器故障监控平台及时做出相应处理；

如果在设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则控制器判定在这个设定时间段内变压器的油箱内部没有异常振动，说明此时的变压器健康状态良好，并由控制器将此时变压器健康状态良好的信息上传给变压器故障监控平台。

变压器健康状态的良好程度由在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数的多少来确定；如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越多则说明变压器的油箱内部异常振动越频繁，变压器此时的健康状态越差；

反之，如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越少或者在这个设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则说明变压器此时的健康状态良好。

本发明能够达到如下效果：

本发明能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种系统原理示意图。

图2为本发明实施例1的3个ICP传感器安装在变压器的油箱的高压侧的一种分布示意图。

图3为本发明实施例1中性点接地电流传感器、负荷电流传感器安装在变压器上的一种位置分布示意图。

图4为本发明实施例1的6个ICP传感器分布安装在变压器的油箱的高低压侧的一种分布示意图。

图5为本发明实施例1ICP传感器的一种分解连接结构示意图。

图6为本发明实施例1ICP传感器的一种装配连接结构示意图。

图7为本发明实施例2定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到二号凸透镜上被二号凸透镜聚焦后再被二号光电传感器检测到，并且聚声罩设置在变压器的油箱的侧表面上的一种位置布置连接结构示意图。

图8为本发明实施例2的一种电路原理连接结构示意框图。

图9为本发明实施例2定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜上被一号凸透镜聚焦后再被一号光电传感器检测到，并且聚声罩设置在变压器的油箱的侧表面上的一种位置布置连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1，参见图1-6所示。变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层51、数据汇聚层52、网络层53和管理层54；传感器层包括吸附或固定连接在变压器17的油箱38外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器19、设置在变压器的负荷端42并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器43和设置在变压器的中性点扁铁41上检测变压器中性点接地电流的一个中性点接地电流传感器44；数据汇聚层包括AD数据采集模块47和高速信号分析模块48；网络层包括边缘计算模块49；管理层包括变压器故障监控平台50；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接。

ICP传感器包括面贴1、螺栓2、圆环磁铁3、硬铝套管4、ICP传感探头9、防水堵头11、波纹管卡头12和波纹管13；硬铝套管包括后套管7、前套管5和中心设有孔15的隔片6；前套管的管腔14直径大于后套管的管腔16直径，后套管的前端面密闭一体连接在隔片的后表面上，前套管的后端面密闭一体连接在隔片的前表面上；在ICP传感探头前端面上固定连接有螺母8；ICP传感探头的前端朝前活动放置在后套管的管腔内，圆环磁铁活动放置在前套管的管腔内，螺栓的螺杆前端依次穿过圆环磁铁和隔片的孔后螺旋固定连接在螺母上；面贴的内表面粘贴固定连接在圆环磁铁的前表面上；防水堵头的内圈密闭套设在ICP传感探头的侧表面后端，防水堵头的外边沿密闭挤压连接在后套管的后管腔内壁面上；波纹管卡头转动连接在波纹管的前端，波纹管卡头螺旋连接在后套管的后端，ICP传感器的信号引出线10从波纹管向外引出后与AD数据采集模块相连接；面贴的外表面粘贴固定连接在变压器的油箱的外表面上。

ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧40外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧39外表面上。ICP传感器共有6个。

变压器有一个中性点，对应设置1个中性点接地电流传感器。

变压器的负荷端42有A、B、C三个相电，对应有3个负荷电流传感器43。这3个负荷电流传感器分别监测变压器的三个相电上的负荷电流。

传感器层的ICP传感器采用ICP传感器贴到变压器的油箱外表面上，从而感知变压器内部铁心及绕组产生的机械振动信号，并将监测到的机械振动信号数据上传给数据汇聚层的AD数据采集模块。ICP传感器对振动信号的检测灵敏度高，响应快，可靠性好。ICP传感器为加速度传感器。ICP传感器的芯片可采用扬州熙源电子科技有限公司的型号为A11D10的通用单轴PE型加速度传感器的芯片。

通过改变变压器低压侧和高压侧的电压状况来对变压器的油箱内的振动状况进行检测，高低压侧分别用三个ICP传感器是为了取一个振动加速度信号的平均值，可靠性高。

传感器层的各个ICP传感器将各自监测到的机械振动信号数据、各个负荷电流传感器将各自监测到的负荷电流信号数据和中性点接地电流传感器的中性点接地电流信号数据分别上传给数据汇聚层的AD数据采集模块；

数据汇聚层的AD数据采集模块对这些汇聚的数据依次进行磁耦合隔离、调理放大、自动量程切换、16bit5M模数转换和数字滤波的信号处理后再被送到高速信号分析模块进行存储和时频分析，并将时频分析结果送入到网络层的边缘计算模块；

网络层的边缘计算模块对时频分析结果进行边缘计算和规律学习，深度挖掘变压器机械振动信号中的异常振动特征量，从而得出与异常振动特征量相关的诊断报告，并根据诊断报告的故障严重程度研判出变压器的健康状态；并将变压器的故障信息和健康状态信息通过通边缘计算模块的讯模块上传给管理层的变压器故障监控平台。

管理层的变压器故障监控平台即可根据从网络层上传来的变压器的故障信息和健康状态信息及时做出相应处理。

本实施例能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

实施例2，参见图7-图9所示，实施例2与实施例1的不同如下：

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括变压器故障监控平台50、竖直管23，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口24；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在竖直管内的控制器55、存储器56、无线模块57、垫圈20、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边21和呈喇叭状的鼓膜22；

垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔45；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳25、下表面为水平反光面的圆锥块26、定向照射灯33、一号凸透镜31、设有一号地址编码器58的一号光电传感器30、二号凸透镜28和设有二号地址编码器59的二号光电传感器29；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束32斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

定向照射灯、一号光电传感器和二号光电传感器均设置在垫圈所包围的油箱的上表面上。一号凸透镜和二号凸透镜都通过支架46分别与一号光电传感器的外壳和二号光电传感器的外壳固定连接。

入射光线32和反射光线27之间的夹角为90度。

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括一个呈喇叭状的聚声罩34和一个噪声传感器37，在聚声罩的喇叭口所正对的喇叭罩的后端面上设有聚声孔35，并且聚声罩的喇叭口直径大于聚声孔直径；聚声罩的喇叭口边沿密闭吸附或固定连接在油箱的外表面上，噪声传感器设置在聚声罩的聚声孔内，噪声传感器与控制器相连接。在聚声罩的聚声孔内还设有声音传感器36，声音传感器与控制器相连接。

噪声传感器检测变压器的油箱内响声的振动大小，从而得到变压器里的振动强度。

声音传感器检测变压器的油箱内的响声种类，从而能使得变压器故障监控平台易于判断变压器里的响声是什么种类的响声。可靠性高。

在变压器的油箱的外表面上还设有能检测油箱温度的温度传感器60，温度传感器与控制器相连接。

当变压器的油箱内部出现上下振动时，因弹性悬边具有弹性作用，鼓膜在油箱内振动声波的作用下就会上下振动，鼓膜上下振动就会带动一号吊绳上下移动，一号吊绳上下移动就会带动圆锥块上下移动，圆锥块上下移动就会改变定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置；

圆锥块越向上移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面右端；圆锥块越向下移动则定向照射灯的光束斜照射在圆锥块的下表面上的位置就越靠近圆锥块的下表面左端；

在同一个时间断面内，定向照射灯的光束经圆锥块的下表面反射后只能被反射到一号凸透镜和二号凸透镜这两个凸透镜之中的其中一个凸透镜上并被其对应的光电传感器检测到相应的信息后上传给控制器；

如果在设定时间段内控制器多次交替收到上述这两个光电传感器上传的信息，并且在这个设定时间段内控制器交替收到的上述这两个光电传感器上传的信息次数大于设定次数，则说明在这个设定时间段内变压器的油箱内具有异常振动状态故障，说明变压器的健康状态不好；控制器将变压器存在的故障信息和健康状态不好的信息通过无线模块上传给变压器故障监控平台，由变压器故障监控平台及时做出相应处理；

如果在设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则控制器判定在这个设定时间段内变压器的油箱内部没有异常振动，说明此时的变压器健康状态良好，并由控制器将此时变压器健康状态良好的信息上传给变压器故障监控平台。

变压器健康状态的良好程度由在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数的多少来确定；如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越多则说明变压器的油箱内部异常振动越频繁，变压器此时的健康状态越差；

反之，如果在设定时间段内控制器收到上述这两个光电传感器交替上传给控制器的信息次数越少或者在这个设定时间段内控制器只收到上述这两个光电传感器中的其中一个光电传感器上传的信息，则说明变压器此时的健康状态良好。

另外，为了防止误判，如果噪声传感器检测变压器的油箱内响声的振动强度是否大于设定值，如果响声的振动前端大于设定值则再通过声音传感器检测变压器的油箱内的响声种类，声音种类由变压器故障监控平台端的工作人员进行辨别，如果声音种类是由油箱内的振动导致的，则确定变压器的油箱内出现了异常响动，需要派人到现场进行维护。误判率较低，可靠性好。

为了防止误判，当ICP传感器检测到的机械振动信号值大于或等于设定的振动阈值时，则通过噪声传感器检测变压器的油箱内响声的振动强度是否大于设定值，如果响声的振动前端大于设定值则再通过声音传感器检测变压器的油箱内的响声种类，声音种类由变压器故障监控平台端的工作人员进行辨别，如果声音种类是由油箱内的振动导致的，则确定变压器的油箱内出现了异常响动，需要派人到现场进行维护。误判率较低，可靠性好。还通过一号光电传感器和二光电传感器对油箱内是否有向上振动进行检测。并同时通过温度传感器检测油箱的温度，如果温度过高就需要立即进行维护，如果温度在设定温度以下，则可以缓些时候再派人去维护。多种异常检测相结合能够大大降低误判率，可靠性高。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (5)

1.变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层、数据汇聚层、网络层和管理层；其特征在于，传感器层包括吸附或固定连接在变压器的油箱外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上检测变压器中性点接地电流的1个中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括竖直管，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在竖直管内的控制器、存储器、无线模块、垫圈、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边和呈喇叭状的鼓膜；

垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳、下表面为水平反光面的圆锥块、定向照射灯、一号凸透镜、设有一号地址编码器的一号光电传感器、二号凸透镜和设有二号地址编码器的二号光电传感器；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。

2.根据权利要求1所述的变压器机械稳定故障监测诊断系统，其特征在于，ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧外表面上。

3.根据权利要求1所述的变压器机械稳定故障监测诊断系统，其特征在于，变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括一个呈喇叭状的聚声罩和一个噪声传感器，在聚声罩的喇叭口所正对的喇叭罩的后端面上设有聚声孔，并且聚声罩的喇叭口直径大于聚声孔直径；聚声罩的喇叭口边沿密闭吸附或固定连接在油箱的外表面上，噪声传感器设置在聚声罩的聚声孔内，噪声传感器与控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的变压器机械稳定故障监测诊断系统，其特征在于，在聚声罩的聚声孔内还设有声音传感器，声音传感器与控制器相连接。

5.变压器机械稳定故障监测诊断系统，其特征在于，包括变压器故障监控平台、竖直管，竖直管的下管口密闭固定连接在变压器的油箱的上表面上；竖直管的上管口朝下弯折形成管口朝下布置的防雨口；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在竖直管内的控制器、存储器、无线模块、垫圈、截面呈拱形且为圆环形的弹性悬边和呈喇叭状的鼓膜；

垫圈的下表面密闭固定连接在竖直管的下管口所包围的油箱的上表面上；弹性悬边的开口朝下布置，弹性悬边的外边缘密闭固定连接垫圈的上表面上，鼓膜的喇叭口密闭固定连接在弹性悬边的内边缘上，从而在鼓膜与垫圈所包围的油箱的上表面之间形成膜腔；

变压器机械稳定故障监测诊断系统还包括分别设置在膜腔内的一号吊绳、下表面为水平反光面的圆锥块、定向照射灯、一号凸透镜、设有一号地址编码器的一号光电传感器、二号凸透镜和设有二号地址编码器的二号光电传感器；

一号吊绳的上端固定连接在鼓膜的内顶面上，圆锥块的锥尖固定连接在一号吊绳的下端，并且圆锥块的下表面始终与水平面平行；定向照射灯设置在位于圆锥块左侧下方的膜腔内，定向照射灯与鼓膜之间为不接触设置；并且定向照射灯的光束斜向上成45度角倾斜照射在圆锥块的下表面上；

一号凸透镜和二号凸透镜布置在位于圆锥块下方的膜腔内，并且一号凸透镜的右端面与二号凸透镜的左端面接触连接；

一号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角为90度，二号凸透镜的中心线与定向照射灯的光束的中心线之间的夹角也为90度；

一号光电传感器的感光面设置在位于一号凸透镜下方的一号凸透镜的焦点处；二号光电传感器的感光面设置在位于二号凸透镜下方的二号凸透镜的焦点处；

一号凸透镜的中心线、二号凸透镜的中心线和照射灯的光束的中心线均落在同一个竖直平面内；定向照射灯的控制端、一号光电传感器、二号光电传感器、存储器、无线模块、一号地址编码器和二号地址编码器分别与控制器相连接，控制器通过无线模块与变压器故障监控平台无线连接。