CN203785784U - 用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置 - Google Patents
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Abstract
用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，振动传感器与信号调理模块连接，信号调理模块与主控模块之间并联连接有触发模块、多通道同步A/D转换器；所述的主控模块分别与光纤/以太网接口及静态随机存储器连接；触发模块包括相互连接的D/A转换器和比较器；振动传感器主要把变压器外壳上的振动信号转变成电信号；信号调理模块为振动传感器提供恒定电流，使传感器正常工作，同时隔离传感器输出信号中的直流分量；光纤/以太网接口为标准通讯接口，完成振动监测智能电子设备与其他系统的通讯连接。本实用新型通过监测主激励频率二倍频及其谐波分量的幅值变化来判断变压器绕组机械状态，并实时显示出来。
Description
技术领域
本实用新型属于智能电网在线监测设备领域，特别涉及一种基于变压器绕组轴向振动建模的在线监测振动监测装置。
背景技术
变压器的异常振动导致的绕组移位或者变形，会破坏变压器的绝缘结构，严重时会导致绕组的坍塌，变压器的振动是由变压器本体（铁芯和绕组）的振动和冷却装置的振动引起的，其根源在于：（1）硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动，所谓磁致伸缩就是铁芯励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸要增加，而垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸要缩小，这种尺寸的变化称为磁致伸缩，磁致伸缩使得铁芯随着励磁频率的变化而周期性的振动；（2）硅钢片接缝处和叠片之间存在因漏磁而产生的电磁吸引力，从而引起铁芯的振动；（3）当绕组中有负载电流通过时，在绕组间、线饼间、线匝间产生动态电磁力，引起绕组的振动；（4）漏磁引起油箱壁(包括磁屏蔽等)的振动；（5）对于带有气隙的铁芯电抗器来说，还有心柱气隙中非磁性材料垫片处的漏磁引起的铁芯振动等。
发明内容
本实用新型的目的是克服以上所述的问题。
本实用新型的目的是这样实现的：用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，包括振动传感器、信号调理模块、触发模块、多通道同步 A/D 转换器、主控模块、光纤/以太网接口，其特征在于：所述的振动传感器与信号调理模块连接，信号调理模块与主控模块之间并联连接有触发模块、多通道同步 A/D 转换器；所述的主控模块分别与光纤/以太网接口及静态随机存储器连接。
所述的触发模块包括相互连接的D /A转换器和比较器。
所述的振动传感器主要把变压器外壳上的振动信号转变成电信号。
所述的信号调理模块为振动传感器提供恒定电流，使传感器正常工作，同时隔离传感器输出信号中的直流分量。
所述的触发模块根据实际情况动态设定振动信号采集的阀值，当振动信号超过阀值电压时触发主控模块并启动振动信号采集流程。
所述的多通道同步 A/D 转换器完成智能电子设备中各通道振动信号的同步数字转换；主控模块完成整个系统的数据采集、分析，并将分析结果显示到液晶屏上，同时以IEC61850 标准格式送出。
所述的光纤/以太网接口为标准通讯接口，完成振动监测智能电子设备与其他系统的通讯连接。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型通过监测主激励频率二倍频及其谐波分量的幅值变化来判断变压器绕组机械状态，并实时显示出来。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
图2 本实用新型仿真所示的绕组振动响应曲线的示意图。
图 3为图2 Fourier 变换后的幅频图。
图 4为借助于仿真计算得到相应的幅频图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，包括振动传感器、信号调理模块、触发模块、多通道同步 A/D 转换器、主控模块、光纤/以太网接口，振动传感器与信号调理模块连接，信号调理模块与主控模块之间并联连接有触发模块、多通道同步 A/D 转换器；所述的主控模块分别与光纤/以太网接口及静态随机存储器连接；触发模块包括相互连接的D /A转换器和比较器；振动传感器主要把变压器外壳上的振动信号转变成电信号；信号调理模块为振动传感器提供恒定电流，使传感器正常工作，同时隔离传感器输出信号中的直流分量；触发模块根据实际情况动态设定振动信号采集的阀值，当振动信号超过阀值电压时触发主控模块并启动振动信号采集流程；多通道同步 A/D 转换器完成智能电子设备中各通道振动信号的同步数字转换；主控模块完成整个系统的数据采集、分析，并将分析结果显示到液晶屏上，同时以IEC61850 标准格式送出；光纤/以太网接口为标准通讯接口，完成振动监测智能电子设备与其他系统的通讯连接。
具体实施时，本实用新型用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置使用ARM和单片机的处理模式，将监测数据和分析结果实时显示在装置的液晶屏上，同时具备光纤通信端口，将数据按IEC61850协议上传至电站控制室；带液晶屏显示使得装置作为便携式仪器在现场使用，带数据上传端口将装置作为在线监测设备长期使用。
仿真过程中，以 50Hz 的电流对绕组进行激励，通过计算，得到如图 2 所示的绕组振动响应曲线，随着预紧力的减小，绕组的振动幅值逐渐增大；对图2中的加速度响应信号进行 Fourier 变换，得到如图 3所示的幅频图，由 50Hz 电流激励产生的 100Hz 电动力响应幅值随预紧力的降低而增大；另外，由于绕组垫块的非线性影响，导致响应信号中存在谐波分量，其谐波分量的变化规律与 100Hz的不相同，但谐波分量会随预紧力的松动而波动；分别以 350Hz和 600Hz的恒定电流对绕组进行激励，借助于仿真计算得到相应的幅频图，如图4所示，随着预紧力的变动，对应电动力频率的响应幅值也都发生了变化，只是各自电动力响应幅值的变化规律表现各不相同；当变压器遭受短路冲击使得绕组的预紧力松动时，其绕组动力学特性也将发生改变，从而在其激励频率对应的响应幅值的变化上得到反映，其振动响应幅值的改变主要集中在激励频率二倍频及其谐波分量上，因此在变压器在线监测中，通过监测主激励频率二倍频及其谐波分量的幅值变化来判断变压器绕组机械状态。
本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改型和改变，因此，本实用新型覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
Claims (7)
1.用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，包括振动传感器、信号调理模块、触发模块、多通道同步 A/D 转换器、主控模块、光纤/以太网接口，其特征在于：所述的振动传感器与信号调理模块连接，信号调理模块与主控模块之间并联连接有触发模块、多通道同步 A/D 转换器；所述的主控模块分别与光纤/以太网接口及静态随机存储器连接。
2.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的触发模块包括相互连接的D /A转换器和比较器。
3.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的振动传感器主要把变压器外壳上的振动信号转变成电信号。
4.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的信号调理模块为振动传感器提供恒定电流，使传感器正常工作，同时隔离传感器输出信号中的直流分量。
5.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的触发模块根据实际情况动态设定振动信号采集的阀值，当振动信号超过阀值电压时触发主控模块并启动振动信号采集流程。
6.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的多通道同步 A/D 转换器完成智能电子设备中各通道振动信号的同步数字转换；主控模块完成整个系统的数据采集、分析，并将分析结果显示到液晶屏上，同时以IEC61850 标准格式送出。
7.如权利要求1所述的用于变压器振动便携式和在线监测两用的智能电子装置，其特征在于：所述的光纤/以太网接口为标准通讯接口，完成振动监测智能电子设备与其他系统的通讯连接。
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| CN106019092A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-10-12 | 江苏麟派电力科技有限公司 | 一种配电变压器的综合在线监测装置 |
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