CN111580016A - 一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法 - Google Patents

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徐建源
林莘
曹辰
高歌
刘一潼
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Abstract

本发明提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法，涉及电力变压器的直流偏磁检测技术领域。本发明的本发明的变压器直流偏磁检测装置，包括振动信号检测传感器、BK信号采集装置、电压检测单元、计算机，能够对变压器直流偏磁状态进行测量，可靠性高，成本低，确保变压器的稳定运行。由于交流传输线路出现直流量的时候，流入变压器中性点的时候，变压器会出现直流偏磁状态，导致变压器振动加剧、噪声增大、损耗增加、局部过热等影响，与传统检测变压器的运行状态往往采用线下检测相比，本发明采用测量振动信号的方法检测变压器的直流偏磁状态能够更准确、更方便。

Description

一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法
技术领域
本发明涉及电力变压器的直流偏磁检测技术领域，尤其涉及一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法。
背景技术
直流输电尤其是特高压直流输电具有输送距离长、容量大、控制灵活、调度方便、损耗低、输电走廊占地少等诸多优点，在我国得到推广应用。但是当太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的“地磁风暴”或者直流输电单极大地方式运行时会让变压器出现直流偏磁现象。
对于远距离输电的双端直流系统，通常是双极运行方式。但当单极线路检修时往往会采用单极大地回路方式运行，或者在直流输电系统建设初期，为了提高经济效益，往往建好一极后即投入运行，这时高达几千安培的直流电流从直流接地极直接注入大地会通过变压器的接地中性点进入交流电网，导致变压器的励磁电流中增加了直流分量。该直流分量会导致变压器的铁芯半周磁饱和，铁芯的高度饱和会使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热，破坏绝缘，影响变压器的寿命。这种变压器的非正常工作状态还会产生大量谐波，增加变压器的无功消耗，并可能影响继电保护。同时，直流偏磁还会导致变压器铁芯磁致伸缩更加严重，从而使变压器振动加剧、噪声加大，影响变压器的正常运行。
为了避免电力变压器产生直流偏磁问题，防止由此引发的一系列电磁效应，能够及时有效地测量出变压器的运行状态，对电力系统的稳定运行尤为重要。变压器中性点接电流表或者通过测量噪声来检测变压器的运行状态是比较常见的方案，但传统的方案不能做到长时间监测变压器的运行状态并且易受外界环境的干扰，例如在大型工厂附近会产生大量的噪声，这对通过测量噪声的方法来检测变压器的运行状态会产生干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法，本装置能够测量变压器直流偏磁状态下的振动信号，可靠性高，成本低，确保变压器的稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置，包括振动信号检测传感器、BK信号采集装置、电压检测单元、计算机；
所述振动信号检测传感器设置于待测变压器油箱外壁上，所述振动信号检测传感器的输出端与所述BK信号采集装置的输入端相连接；所述BK信号采集装置的输出端通过网线与计算机相连接；
所述电压检测单元由电容钳形万用表和示波器组成，所述万用表的表笔一端接在待测变压器的输出端，另一个表笔接在待测变压器的中性点；所述示波器的表针一端接在待测变压器的输出端，另一个表针接在待测变压器的中性点；
另一方面，本发明提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测方法，通过所述的一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置实现，包括如下步骤：
步骤1：将振动信号检测传感器设置在待测变压器的油箱表面，采集待测变压器产生的振动信号；
步骤2：电脑参数设置，做好测试前的准备，将传感器与BK信号采集装置信号接收端进行连接，BK信号采集装置信号输出端与计算机连接；
步骤3：接通电压检测单元和示波器，实时检测线路中的直流电压量；
步骤4：通过使用时间数据记录软件进行振动数据采集；
步骤5：通过使用振动分析软件将采集到的振动数据导入到Excel中；
步骤6：通过使用傅里叶时/频域分析方法生成时/频域波形图，通过生成的波形图对变压器直流偏磁现象进行判断。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提供的一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置及方法，本装置能够对变压器直流偏磁状态进行测量，可靠性高，成本低，确保变压器的稳定运行。由于交流传输线路出现直流量的时候，流入变压器中性点的时候，变压器会出现直流偏磁状态，这会导致变压器振动加剧、噪声增大、损耗增加、局部过热等影响。所以能够及时有效地检测出变压器的直流偏磁状态对变压器的安全稳定运行尤为重要。与传统技术相比，传统检测变压器的运行状态往往采用线下的检测，本发明采用测量振动信号的方法检测变压器的直流偏磁状态能够更准确、更方便。这样能够在不影响变压器的工作的时候去检测变压器的运行状态，及时锁定故障类型，为运维人员提供科学有效的参考依据，增加了电网运行的可靠性。本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的变压器直流偏磁检测装置示意图；
图2为本发明实施例提供的变压器直流偏磁检测方法流程图；
图3为本发明实施例变压器正常状态的振动信号图；
其中图(a)为变压器正常状态的时域振动信号图，图(b)为变压器正常状态的频域振动信号图；
图4为本发明实施例变压器发生直流偏磁时的振动信号图；
其中图(a)为变压器发生直流偏磁时的时域振动信号图，图(b)为变压器发生直流偏磁时的频域振动信号图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一方面，本发明提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置，如图1所示，包括振动信号检测传感器、BK信号采集装置、电压检测单元、计算机；
所述振动信号检测传感器设置于待测变压器油箱外壁上，所述振动信号检测传感器的输出端与所述BK信号采集装置的输入端相连接；所述BK信号采集装置的输出端通过网线与计算机相连接；
所述电压检测单元由BM823A电容钳形万用表和示波器组成，所述万用表的表笔一端接在待测变压器的输出端，另一个表笔接在待测变压器的中性点；所述示波器的表针一端接在待测变压器的输出端，另一个表针接在待测变压器的中性点；
另一方面，本发明提供一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测方法，通过所述的一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置实现，其流程图如图2所示，包括如下步骤：
步骤1：将四个采集振动信号的传感器安置在变压器的油箱表面，因为该装置采用的传感器为朗斯牌LC0154J型振动加速度传感器，其尾部有磁体装置，可以直接吸附在油箱表面，传感器的安放位置分别为变压器的顶端、上端、中端、底端，传感器通过10-32UNF同轴电缆与JP0145转接BNC接口和3050-A前端相连。因为该传感器与BK信号采集装置的连接线长度为五米左右，采集振动信号的相关人员与变压器有一定距离，这样避免了操作人员的走动或者产生的噪声对采集信号产生的干扰；
步骤2：打开电脑的网络和共享中心，点开本地连接，将Internet协议版本4设置成自动获得IP地址。将BK信号采集装置(3050-A前端)接通电源，并且与电脑通过网线进行连接，将采集振动信号的传感器与BK信号采集装置(3050-A前端)上的插孔按顺序连接好，传感器上的编码要与BK信号采集装置(3050-A前端)上的插孔编码要一一对应，若不对应时，BK信号采集装置(3050-A前端)上的插孔等会变为红色，显示连接错误，3050-A前端有供电、滤波、A/D信号转换等作用。相应器材连接完成后，进行采集装置的IP地址添加，在笔记本电脑程序中查找Front-end Setup选项，点击该选项，点击Browse选项，然后在弹出来的窗口中把左上角的空白处点成青蓝色，之后点击右下角Add，然后把窗口最小化，这样软件与BK采集装置的连接IP地址设置完成；
步骤3：接通电压检测单元，将BM823A电容钳形万用表的表笔一端接在待测变压器的输出端，另一个表笔接在待测变压器的中性点。将示波器事先调节好，将表针一端接在待测变压器的输出端，另一个表针接在待测变压器的中性点；
步骤4：在笔记本电脑程序中查找Time Data Recorder选项，点击该选项，在弹出来的窗口中的每一栏单击右键，在弹出的菜单栏单击Select Transducer，进行传感器参数选择，每栏前面的数字对应为传感器的编码，在窗口上面的菜单栏中选择Record选项，选择setup，进行数据的存储路径的选择，采样频率选择为3.2kHz；然后对带有直流量的装置中的变压器进行振动信号的采集，该采集方法中采集振动信号的时间设置为10秒，这样每组振动数据的时域最大值为10，以10秒为一个时间段记录不同组的数据；
步骤5：该步骤为将采集的振动数据生成Excel格式，本实施例中因为通过TimeData Recorde软件测量到的振动数据文件是.pti后缀名的格式，只能在Time DataRecorde软件中打开振动数据文件，所以通过Reflex软件将.pti文件导入到Excel中，这样方便观看振动数据，也使后续步骤中傅里叶算法的源数据的输入更为方便。在笔记本电脑程序中查找Reflex选项，点击该选项，在弹出来的窗口中点击Core选项，然后在弹出来的窗口中点击最左面的小箭头符号，进行数据导入，选择想要导出的数据，因为在步骤4中已经设置了采集数据的存储路径的选择，所以在选择想要导出的数据时，在步骤4中设置的存储路径中找，之后把要导出的数据拖到生成的窗口中的右边的空白栏中，然后进行信号段选取，选取时选择振动波形较为平稳的时域段，选取1～2秒即可。在选取的信号段中单击右键，选择导入Excel选项，这样把采集到的振动数据生成Excel格式；
步骤6：采用傅里叶时/频域分析方法对Excel格式的振动数据生成频域波形图，通过生成的波形图对变压器直流偏磁现象进行判断，由于本实施例步骤4中设置的采样频率为3.2kHz，这样1秒采样的点数为8192个点，这样采用的傅里叶时/频域分析算法设置的采样阈值为8192，该算法带有一个滤波的子程序，能够先进行滤波之后再将采样的点数分成时域和频域波形图，将采样的点数以波形的形式表示出来，能够更直观的观测到采集的结果。
因为变压器以正常状态运行时，振动信号的频域波形图以基频的偶数倍数为主(变压器工作电压的频率为50Hz)，所以振动信号的频域波形图主要为100Hz，200Hz，300Hz等。但是当变压器发生直流偏磁状态时，由于变压器铁芯半周期饱和，所以其振动信号在原有偶数倍数的基础上又增加了奇数倍数，振动信号频域图表现为50Hz，100Hz，150Hz，200Hz等，这样通过生成的变压器振动信号频域图就能判断出变压器是否发生直流偏磁现象。如图3、图4所示为变压器正常状态的振动信号图和发生直流偏磁时的振动信号图。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置，其特征在于：包括振动信号检测传感器、BK信号采集装置、电压检测单元、计算机；
所述振动信号检测传感器设置于待测变压器油箱外壁上，所述振动信号检测传感器的输出端与所述BK信号采集装置的输入端相连接；所述BK信号采集装置的输出端通过网线与计算机相连接；
所述电压检测单元由电容钳形万用表和示波器组成，所述万用表的表笔一端接在待测变压器的输出端，另一个表笔接在待测变压器的中性点；所述示波器的表针一端接在待测变压器的输出端，另一个表针接在待测变压器的中性点。
2.一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测方法，通过权利要求1所述一种通过振动信号分析的变压器直流偏磁检测装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将振动信号检测传感器设置在待测变压器的油箱表面，采集待测变压器产生的振动信号；
步骤2：电脑参数设置，做好测试前的准备，将传感器与BK信号采集装置信号接收端进行连接，BK信号采集装置信号输出端与计算机连接；
步骤3：接通电压检测单元和示波器，实时检测线路中的直流电压量；
步骤4：通过使用时间数据记录软件进行振动数据采集；
步骤5：通过使用振动分析软件将采集到的振动数据导入到Excel中；
步骤6：通过使用傅里叶时/频域分析方法生成时/频域波形图，通过生成的波形图对变压器直流偏磁现象进行判断。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116755001A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 杭州博洲电器有限公司 一种平面变压器的检测方法及其设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101246043A (zh) * 2008-03-28 2008-08-20 清华大学 受直流偏磁影响交流电力变压器振动与噪声在线监测方法
CN102520373A (zh) * 2011-12-21 2012-06-27 绍兴电力局 一种基于振动分析的电力变压器直流偏磁的判别方法
CN108957183A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 北京国网富达科技发展有限责任公司 变压器直流偏磁监测方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101246043A (zh) * 2008-03-28 2008-08-20 清华大学 受直流偏磁影响交流电力变压器振动与噪声在线监测方法
CN102520373A (zh) * 2011-12-21 2012-06-27 绍兴电力局 一种基于振动分析的电力变压器直流偏磁的判别方法
CN108957183A (zh) * 2018-07-05 2018-12-07 北京国网富达科技发展有限责任公司 变压器直流偏磁监测方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余长厅: "基于声纹及振动的变压器故障诊断技术研究", 《高压电器》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116755001A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 杭州博洲电器有限公司 一种平面变压器的检测方法及其设备

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