CN203479944U - 变压器诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变压器诊断系统，包括变压器、传感器、模拟滤波模块、电源模块、RS232收发模块、PC上位机、采样控制模块、电池和DC-DC电路。本实用新型在20Hz-10kHz频率范围内通过检测变压器故障时产生的声学特征来比对诊断变压器运行状况，而且采用磁力安装的振动或声学传感器，紧贴在变压器表面进行信号监听，其信噪比高、受外界干扰小，同时安装方便，不影响变压器正常运行，不损害变压器结构。

Description

变压器诊断系统

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，具体为一种变压器诊断系统。

背景技术

声波、振动波的回声定位技术在电力行业有广泛的应用前景，特别是变压器类设备在正常运行时，由于交流电通过变压器的绕组在铁芯中产生周期性变化的交变磁通，引起铁芯的振动，会发出均匀的嗡嗡声，一旦变压器内铁芯绕组有故障或发生电弧放电时，其声学特征也会随之发生改变，并呈现出一定的固有特性。因此，变压器类设备的声学特征信号可以表征变压器的运行状态。

目前，电力设备的检测方法主要是离线法。但是，离线检测法需要停电进行，停电后设备的状态与运行状态不同，影响判断准确度且不能反映工况状态，尤其不能反映机械性能，而且离线检测法为周期性的定期实验，不是连续的实时、工况监测，对设备的运行状态缺乏更多的可靠信息，因而，给检测时带有较大的盲目性和局限性，造成了较大的人力、物力、财力浪费，甚至造成不必要的设备损坏，例如：停电时做电力设备绝缘预防性试验，检测的主要项目是介质损耗、电容量、绝缘电阻、泄漏电流、直流电阻、绝缘油检测等，主要缺点是不在工况条件下检测，所获得数据还要进行综合判断，并在运行中认真巡视，还要合理确定下一个停电检修周期。据统计电力变压器在运行中由于绕组、铁芯故障而造成设备损坏的占70%以上。国际电力标准(IEC)的电力设备停电试验方法很多，通常需要在停电条件下实施，不能反映工况条件下可能产生的电弧放电和异常振动状态，缺点是沿用至今仍不能杜绝事故，每年都会发生多起变压器损坏事故。国内外电力设备在线试验方法也很多，超声波局放法在实践中效果不明显且在线检测仍在探讨中；绝缘油色谱在线法仅限于在化学分析和绝缘油的状况；红外成像测温法局限于温度异常，不能检测设备内部缺陷；容性变电设备在线介损法目前仍未能解决互感型式传感器采样信号的“失真”问题等，这些方法虽然都具有很好的实时性等优点，但由于反映绝缘缺陷的宏观特征量太小，易受现场电场与磁场等的干扰，或者由于变压器结构复杂，都严重影响了测量的精度，使得这些方法的监测结果可信度大打折扣。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种结构简单、操作方便的变压器诊断系统。

本实用新型的目的是通过如下措施来达到的：变压器诊断系统包括变压器、传感器、模拟滤波器、电源、RS232收发器、PC上位机、采样控制器、电池和DC-DC电路，所述电池与DC-DC电路的输入端相连，所述DC-DC电路的输出端分别与传感器、模拟滤波器和电源相连，所述模拟滤波器和电源的输出端均与采样控制器相连，所述电源的输出端还与RS232收发器相连，所述采样控制器与RS232收发器相连，所述RS232收发器与PC上位机相连。

本实用新型在20Hz-10kHz频率范围内通过检测变压器故障时产生的声学特征来比对诊断变压器运行状况，而且采用磁力安装的振动或声学传感器，紧贴在变压器表面进行信号监听，其信噪比高、受外界干扰小，同时安装方便，不影响变压器正常运行，不损害变压器结构。为科学检修提供依据，为设备安全运行提供决策数据。此外采用以STM32芯片为核心的嵌入式系统进行采样、计算、控制，具有精度高、速度快、可靠性好等优点，通过辨识声学特征作为电力变压器检测与保护的全新手段，为科学检修提供依据，为设备安全运行提供决策数据，可称为电力变压器“听诊器”。

附图说明

图1为本实用新型变压器诊断系统结构示意图。

图中1.变压器，2.传感器，3.模拟滤波器，4.电源，5.RS232收发器，6.PC上位机，7.采样控制器，71.ADC转换器，72.随机存储器，73.串口，8.电池，9.DC-DC电路。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：本实用新型变压器诊断系统，它包括变压器1、传感器2、模拟滤波器3、电源4、RS232收发器5、PC上位机6、采样控制器7、电池8和DC-DC电路9，所述电池8与DC-DC电路9的输入端相连，所述DC-DC电路9的输出端分别与传感器2、模拟滤波器3和电源4相连，所述模拟滤波器3和电源4的输出端均与采样控制器7相连，所述电源4的输出端还与RS232收发器5相连，所述采样控制器7与RS232收发器5相连，所述RS232收发器5与PC上位机6相连。所述采样控制器7以STM32为核心的嵌入式系统，所述采样控制器7包括ADC转换器71、随机存储器72和串口73，所述ADC转换器71、随机存储器72和串口73依顺次相连，所述模拟滤波器3的输出端与ADC转换器71的输入端相连，所述串口73与RS232收发器5相连。所述传感器2为振动传感器或声学传感器。

本实用新型变压器诊断方法包括以下步骤：信号采集，将传感器紧贴变压器箱体表面采集变压器振动—声学信号；信号处理，将采集到的振动—声学信号经过处理后传送至PC上位机；信号分析，PC上位机对处理后的数据信号进行分析后判断是否存在故障，如果存在故障由系统向工作人员报警。所述信号处理的步骤包括：将采集到的振动—声学信号传送至模拟模拟滤波器，模拟模拟滤波器将信号处理成高频信号、低频信号和全频段信号三种输入方式，分三个通道输入ADC转换器进行AD转换；将AD转换后数字信号输入串口，转化为RS232串口信号后传输到PC上位机。所述信号分析的步骤包括：根据反应变压器不同运行状况所对应的振动—声学信号特征，建立数据库系统；将得到的振动—声学变压器信号与数据库中的特征信号进行比对，从而识别出变压器目前的运行状况；若变压器目前的运行出现故障，则通过系统向工作人员发出报警。

电池提供的9VDC经过DC/DC电路之后转换为24VDC、±12VDC以及5VDC三种电压，其中24VDC转为传感器供电，±12VDC与5VDC为采样控制器供电。传感器通电运行后，即进行信号采集工作，采样数据传入PC上位中，经过数字滤波，进而进行频谱分析和特征提取。通过快速傅里叶变换、短时傅里叶变换等方法做出频率谱、功率谱，使用小波变换等方法提取其中特征分量。通过理论推导、试验分析以及现场测量收集反应变压器不同运行状况的振动—声学信号特征，建立数据库系统。将收集到的变压器信号与数据库中的特征信号进行对比，实现模式识别，从而诊断出变压器目前的运行状况。一旦信号特征表现为超出正常运行对应的范围，则认为变压器中已经产生较为严重的故障，因而由系统向工作人员报警。主要是看否存在内部放电及绕组变形、机械异常位移振动类等严重缺陷，并利用回声定位原理查明故障部位。该系统可以制作成电力变压器便携式巡检仪器，也可制作成实时、在线检测系统，必要时可将电力变压器做断电即跳闸处理，从而避免了变压器的损坏。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变压器诊断系统，其特征在于：包括变压器（1）、传感器（2）、模拟滤波器（3）、电源（4）、RS232收发器（5）、PC上位机（6）、采样控制器（7）、电池（8）和DC-DC电路（9），所述电池（8）与DC-DC电路（9）的输入端相连，所述DC-DC电路（9）的输出端分别与传感器（2）、模拟滤波器（3）和电源（4）相连，所述模拟滤波器（3）和电源（4）的输出端均与采样控制器（7）相连，所述电源（4）的输出端还与RS232收发器（5）相连，所述采样控制器（7）与RS232收发器（5）相连，所述RS232收发器（5）与PC上位机（6）相连。

2.根据权利要求1所述的变压器诊断系统，其特征在于所述采样控制器（7）包括ADC转换器（71）、随机存储器（72）和串口（73），所述ADC转换器（71）、随机存储器（72）和串口（73）依顺次相连，所述模拟滤波器（3）的输出端与ADC转换器（71）的输入端相连，所述串口（73）与RS232收发器（5）相连。

3.根据权利要求1或2所述的变压器诊断系统，其特征在于所述传感器（2）为振动传感器或声学传感器。

Images