CN110823361A - 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法 - Google Patents

一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110823361A
CN110823361A CN201911227783.6A CN201911227783A CN110823361A CN 110823361 A CN110823361 A CN 110823361A CN 201911227783 A CN201911227783 A CN 201911227783A CN 110823361 A CN110823361 A CN 110823361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
transformer
ultrasonic
unit
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911227783.6A
Other languages
English (en)
Inventor
宣茜凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Nantong Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd filed Critical Nantong Power Supply Co of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
Priority to CN201911227783.6A priority Critical patent/CN110823361A/zh
Publication of CN110823361A publication Critical patent/CN110823361A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，所述变压器振动检测系统包括信号注入单元、信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元；所述变压器振动检测系统对所述变压注入超声波信号，根据反射超声波信号计算出所述变压器振动速度，进而判断所述变压器振动是否正常，保证所述变压器安全可靠工作。本发明提供一种基于超声波注入的变压器振动检测系统和方法，实现对变压器振动信号的测量。

Description

一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法。
背景技术
随着科技的不断发展，人们对电能的使用越来越多。电力变压器作为电力系统的重要组成部分，安全可靠地工作对电力系统和用户都起着非常重要的作用。变压器工作环境多样化，同时容易受到环境的影响，需要进行有效的检测以保证其工作可靠性。
振动信号是变压器检测的项目之一，本发明提出一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，对所述变压器注入超声波信号，并采集反射超声波信号，实现对所述变压器振动信号的准确、及时测量。
发明内容
本发明提供一种基于超声波注入的变压器振动检测系统和方法，实现对变压器振动信号的测量。
本发明具体为一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，所述变压器振动检测系统包括信号注入单元、信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号注入单元、所述信号采集单元分别与所述变压器相连接，所述控制处理单元分别与所述信号调理单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变压器振动检测系统对所述变压注入超声波信号，根据反射超声波信号计算出所述变压器振动速度，进而判断所述变压器振动是否正常，保证所述变压器安全可靠工作。
所述信号注入单元包括函数发生器、发射电路、超声波发射探头，所述函数发生器输出频率为40KHz的超声波信号，经过所述发射电路、所述超声波发射探头将所述超声波信号发送至所述变压器。
所述信号采集单元采用超声波接收探头接收经过所述变压的反射超声波信号。
所述信号调理单元包括信号放大模块、滤波模块、A/D转换模块，所述信号放大模块采用放大电路对采集的信号进行放大处理，输出符合所述A/D转换模块输入要求的信号；所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变压器振动检测系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括振动速度报警值。
所述报警单元采用声光报警器，当所述变压器振动异常时能够及时发出声光报警信号。
所述通信单元采用无线通信技术将所述变压器振动检测系统的检测信息上传至监控中心，同时所述通信单元还能够对所述变压器振动检测系统进行远程操作。
本发明还提供一种基于超声波注入的变压器振动检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：控制所述函数发生器输出所述超声波信号；
步骤(2)：通过所述发射电路将所述超声波信号传输至所述超声波发射探头；
步骤(3)：经过所述超声波发射探头将所述超声波信号发射至所述变压器；
步骤(4)：所述超声波接收探头接收经过所述变压器的所述反射超声波信号；
步骤(5)：经过所述信号放大模块进行信号放大处理；
步骤(6)：经过所述滤波模块滤除干扰信号；
步骤(7)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换；
步骤(8)：所述控制处理单元将所述反射超声波信号转换为AM-FM信号x(n)＝Ar·cos[φ(n)]，Ar为所述反射超声波幅值，
Figure BDA0002302713080000021
ω为所述反射超声波频率，h为所述变压器的振动位移，
Figure BDA0002302713080000022
为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，L为平衡状态的所述变压器与所述超声波接收探头之间的直线距离；
步骤(9)：将所述AM-FM信号x(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x1(n)＝cos[φ(n)]；
步骤(10)：计算所述纯调频信号x1(n)的对称差分信号
Figure BDA0002302713080000023
步骤(11)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x2(n)＝sin[φ(n)]；
步骤(12)：构造复信号z(n)＝x1(n)+jx2(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；
步骤(13)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψd[z(n)]＝ψd[x1(n)]+ψd[x2(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψd[x1(n)]＝x1 2(n)-x1(n-1)x1(n+1)＝cos2[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψd[x2(n)]＝x2 2(n)-x2(n-1)x2(n+1)＝sin2[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]
步骤(14)：计算所述AM-FM信号x(n)瞬时频率
Figure BDA0002302713080000031
所述瞬时频率ω(n)；
步骤(15)：计算所述被测物体的振动速度信号
Figure BDA0002302713080000032
步骤(16)：将所述振动速度信号与所述振动速度报警值进行比较，若大于所述振动速度报警值，通过所述报警单元、所述显示单元发出报警信号；若不大于，返回步骤(4)；
步骤(17)：通过所述通信单元将检测信息上传至所述监控中心。
与现有技术相比，有益效果是：所述变压器振动检测系统对所述变压器注入超声波信号，并采集反射超声波信号，实现对所述变压器振动信号的测量，当出现振动异常时，能够及时发出报警。
附图说明
图1为本发明一种基于超声波注入的变压器振动检测系统的结构示意图。
图2为本发明一种基于超声波注入的变压器振动检测系统检测方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于超声波注入的变压器振动检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的变压器振动检测系统包括信号注入单元、信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号注入单元、所述信号采集单元分别与所述变压器相连接，所述控制处理单元分别与所述信号调理单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变压器振动检测系统对所述变压注入超声波信号，根据反射超声波信号计算出所述变压器振动速度，进而判断所述变压器振动是否正常，保证所述变压器安全可靠工作。
所述信号注入单元包括函数发生器、发射电路、超声波发射探头，所述函数发生器输出频率为40KHz的超声波信号，经过所述发射电路、所述超声波发射探头将所述超声波信号发送至所述变压器。
所述信号采集单元采用超声波接收探头接收经过所述变压的反射超声波信号。
所述信号调理单元包括信号放大模块、滤波模块、A/D转换模块，所述信号放大模块采用放大电路对采集的信号进行放大处理，输出符合所述A/D转换模块输入要求的信号；所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变压器振动检测系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括振动速度报警值。
所述报警单元采用声光报警器，当所述变压器振动异常时能够及时发出声光报警信号。
所述通信单元采用无线通信技术将所述变压器振动检测系统的检测信息上传至监控中心，同时所述通信单元还能够对所述变压器振动检测系统进行远程操作。
如图2所示，本发明还提供一种基于超声波注入的变压器振动检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：控制所述函数发生器输出所述超声波信号；
步骤(2)：通过所述发射电路将所述超声波信号传输至所述超声波发射探头；
步骤(3)：经过所述超声波发射探头将所述超声波信号发射至所述变压器；
步骤(4)：所述超声波接收探头接收经过所述变压器的所述反射超声波信号；
步骤(5)：经过所述信号放大模块进行信号放大处理；
步骤(6)：经过所述滤波模块滤除干扰信号；
步骤(7)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换；
步骤(8)：所述控制处理单元将所述反射超声波信号转换为AM-FM信号x(n)＝Ar·cos[φ(n)]，Ar为所述反射超声波幅值，
Figure BDA0002302713080000041
ω为所述反射超声波频率，h为所述变压器的振动位移，
Figure BDA0002302713080000042
为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，L为平衡状态的所述变压器与所述超声波接收探头之间的直线距离；
步骤(9)：将所述AM-FM信号x(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x1(n)＝cos[φ(n)]；
步骤(10)：计算所述纯调频信号x1(n)的对称差分信号
Figure BDA0002302713080000043
步骤(11)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x2(n)＝sin[φ(n)]；
步骤(12)：构造复信号z(n)＝x1(n)+jx2(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；
步骤(13)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψd[z(n)]＝ψd[x1(n)]+ψd[x2(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψd[x1(n)]＝x1 2(n)-x1(n-1)x1(n+1)＝cos2[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψd[x2(n)]＝x2 2(n)-x2(n-1)x2(n+1)＝sin2[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]
步骤(14)：计算所述AM-FM信号x(n)瞬时频率
Figure BDA0002302713080000051
所述瞬时频率ω(n)；
步骤(15)：计算所述被测物体的振动速度信号
Figure BDA0002302713080000052
步骤(16)：将所述振动速度信号与所述振动速度报警值进行比较，若大于所述振动速度报警值，通过所述报警单元、所述显示单元发出报警信号；若不大于，返回步骤(4)；
步骤(17)：通过所述通信单元将检测信息上传至所述监控中心。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述变压器振动检测系统包括信号注入单元、信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号注入单元、所述信号采集单元分别与所述变压器相连接，所述控制处理单元分别与所述信号调理单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变压器振动检测系统对所述变压注入超声波信号，根据反射超声波信号计算出所述变压器振动速度，进而判断所述变压器振动是否正常，保证所述变压器安全可靠工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号注入单元包括函数发生器、发射电路、超声波发射探头，所述函数发生器输出频率为40KHz的超声波信号，经过所述发射电路、所述超声波发射探头将所述超声波信号发送至所述变压器。
3.根据权利要求2所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号采集单元采用超声波接收探头接收经过所述变压的反射超声波信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括信号放大模块、滤波模块、A/D转换模块，所述信号放大模块采用放大电路对采集的信号进行放大处理，输出符合所述A/D转换模块输入要求的信号；所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变压器振动检测系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括振动速度报警值。
6.根据权利要求5所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述报警单元采用声光报警器，当所述变压器振动异常时能够及时发出声光报警信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述通信单元采用无线通信技术将所述变压器振动检测系统的检测信息上传至监控中心，同时所述通信单元还能够对所述变压器振动检测系统进行远程操作。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于超声波注入的变压器振动检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：控制所述函数发生器输出所述超声波信号；
步骤(2)：通过所述发射电路将所述超声波信号传输至所述超声波发射探头；
步骤(3)：经过所述超声波发射探头将所述超声波信号发射至所述变压器；
步骤(4)：所述超声波接收探头接收经过所述变压器的所述反射超声波信号；
步骤(5)：经过所述信号放大模块进行信号放大处理；
步骤(6)：经过所述滤波模块滤除干扰信号；
步骤(7)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换；
步骤(8)：所述控制处理单元将所述反射超声波信号转换为AM-FM信号x(n)＝Ar·cos[φ(n)]，Ar为所述反射超声波幅值，
Figure FDA0002302713070000021
ω为所述反射超声波频率，h为所述变压器的振动位移，
Figure FDA0002302713070000022
为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，L为平衡状态的所述变压器与所述超声波接收探头之间的直线距离；
步骤(9)：将所述AM-FM信号x(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x1(n)＝cos[φ(n)]；
步骤(10)：计算所述纯调频信号x1(n)的对称差分信号
Figure FDA0002302713070000023
步骤(11)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x2(n)＝sin[φ(n)]；
步骤(12)：构造复信号z(n)＝x1(n)+jx2(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；
步骤(13)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψd[z(n)]＝ψd[x1(n)]+ψd[x2(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψd[x1(n)]＝x1 2(n)-x1(n-1)x1(n+1)＝cos2[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψd[x2(n)]＝x2 2(n)-x2(n-1)x2(n+1)＝sin2[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]
步骤(14)：计算所述AM-FM信号x(n)瞬时频率
Figure FDA0002302713070000024
所述瞬时频率ω(n)；
步骤(15)：计算所述被测物体的振动速度信号
Figure FDA0002302713070000025
步骤(16)：将所述振动速度信号与所述振动速度报警值进行比较，若大于所述振动速度报警值，通过所述报警单元、所述显示单元发出报警信号；若不大于，返回步骤(4)；
步骤(17)：通过所述通信单元将检测信息上传至所述监控中心。
CN201911227783.6A 2019-12-04 2019-12-04 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法 Pending CN110823361A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911227783.6A CN110823361A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911227783.6A CN110823361A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110823361A true CN110823361A (zh) 2020-02-21

Family

ID=69543707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911227783.6A Pending CN110823361A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110823361A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114166286A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种配电变压器温度和振动在线监测系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143245A (zh) * 2018-09-18 2019-01-04 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种基于超声波的非接触式振动信号测量系统及其测量方法
CN109270336A (zh) * 2018-10-30 2019-01-25 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统及其监测方法
CN109269621A (zh) * 2018-09-18 2019-01-25 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种基于超声波的非接触式振动信号测量报警系统及其测量报警方法
CN109490722A (zh) * 2018-10-30 2019-03-19 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种干式电流互感器绝缘检测系统及其检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143245A (zh) * 2018-09-18 2019-01-04 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种基于超声波的非接触式振动信号测量系统及其测量方法
CN109269621A (zh) * 2018-09-18 2019-01-25 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种基于超声波的非接触式振动信号测量报警系统及其测量报警方法
CN109270336A (zh) * 2018-10-30 2019-01-25 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种地下敷设配电线路电缆电流监测系统及其监测方法
CN109490722A (zh) * 2018-10-30 2019-03-19 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种干式电流互感器绝缘检测系统及其检测方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114166286A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种配电变压器温度和振动在线监测系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203732133U (zh) 基于gsm报警的超声波液位测量系统
CN206177890U (zh) 一种具有远程报警功能的可燃气体浓度检测装置
CN102840927B (zh) 适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统
CN100386645C (zh) 用雷达电波探测江河湖泊表面流速的方法及其雷达系统
KR20110110525A (ko) 무선 전력 전송 장치 및 방법
CN109596856B (zh) 应用在雷达波流速仪的流速测量方法及雷达波流速仪
CN104483036A (zh) 一种配网设备无源无线温度巡检装置及其实现方法
CN109269621A (zh) 一种基于超声波的非接触式振动信号测量报警系统及其测量报警方法
CN203894408U (zh) 一种基于多普勒效应的微波探测器
CN110823361A (zh) 一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法
CN110763954A (zh) 一种基于信号注入的电力电缆故障检测系统及方法
CN111024342B (zh) 一种高温环境下电力设备振动检测系统及其检测方法
CN102763142B (zh) 侵入物识别装置
CN206559372U (zh) 考场无线作弊信号检测装置
CN205374734U (zh) 具有自检功能的测速雷达系统
CN109188441B (zh) 一种四维连续波超声雷达及四维信息测量方法
CN203299376U (zh) 便携式地面监视雷达射频前端设备
CN203719733U (zh) 连续波k波段雷达煤仓料位计
CN110703235A (zh) 一种超声波测量系统及其方法
CN106052839A (zh) 大型桥梁结构振动的多普勒雷达测量装置及方法
CN105809979B (zh) 一种基于互联网的车辆超速监测提醒系统
CN102253119B (zh) 乳化液浓度在线检测系统及其超声波接收电路
CN213336458U (zh) 一种谐振频率检测系统
CN207335911U (zh) 一种变电站超温报警系统
CN214473455U (zh) 燃气检测设备和燃气系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200221

RJ01 Rejection of invention patent application after publication