CN204330981U - 一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，主要包括传感模块和在线检测主机。其中传感模块非侵入式地安装在变压器上进行机械振动信号和驱动电机电流信号检测，传感模块的输出端与在线检测主机的信号调理模块相连接并传输放大后的模拟传感信号，信号处理模块对模拟传感信号进行数字信号转换，数字信号输出至控制分析模块，同时控制分析模块输出控制指令至显示模块，通过显示模块显示检测数据和图谱。本实用新型可以在不拆解变压器的情况下，获得变压器有载开关动作过程的状态信号，实现非侵入式检测、诊断有载开关的运行状态。

Description

一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，其可以在不拆解变压器的情况下，获得变压器有载开关动作过程的状态信号，实现非侵入式检测、诊断有载开关的运行状态。

背景技术

110kV及以上的电力变压器大多数都安装了有载开关，其是变压器完成有载调压的关键部件。但随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载调压开关的故障也在增加。因此，对有载开关的性能进行检测，对于减少有载开关故障，保证有载调压变压器的安全运行具有重要意义。

机械因素是造成有载调压分接开关故障的主要原因之一。目前，国内有载开关机械故障的检测主要采用停电的定期维修方式（如过渡阻抗测量、吊罩检查），且无专门用于机械故障诊断的手段，其主要存在以下局限性：

(1) 无法真实了解机械机构运行状态，满足不了状态检测的需要。由于检测是在停电状态下进行的，与变压器实际运行状况总会又所差别。因此，对于一些只有在现场运行环境下才能体现出来的缺陷，在停电状态下无法发现，可能造成变压器潜在的机械缺陷。

(2) 定期预防性试验和检修没有考虑到调压开关的差异性，对于发生在两次试验或两次检修之间的分接开关状态变化无能为力，不能及时发现和掌握一些短期内变化较大的潜伏缺陷，而这些潜伏缺陷一旦发展成为故障，同样对电网运行的可靠性构成极大的威胁。

(3) 可判断的故障类型少。传统检测方法只能发现有载调压开关常见故障中少数的故障类型，不能掌握有载调压开关整体运行性能。

鉴于以上局限性，有必要发明一种非侵入式能在线检测变压器有载开关机械故障的检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，其可以在不拆解变压器的情况下，获得变压器有载开关动作过程的状态信号，实现非侵入式检测、诊断有载开关的运行状态。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，包括传感模块和在线检测主机，传感模块非侵入式地安装在变压器上进行机械振动信号和驱动电机电流信号检测，在线检测主机包括依次电连接的信号调理模块、信号处理模块、控制分析模块和显示模块；传感模块的输出端与信号调理模块相连接并传输放大后的模拟传感信号，信号处理模块接收模拟传感信号并进行数字信号转换，数字信号输出至控制分析模块，同时控制分析模块输出控制指令至显示模块，通过显示模块显示检测数据和图谱。

传感模块包括机械振动传感器和钳式电流传感器；该机械振动传感器固定在垂直于有载开关的变压器油箱表面，非侵入式地检测机械振动信号变化；该钳式电流传感器夹在驱动电机任意一相的电源线上，非侵入式地检测电流信号变化。

变压器有载开关在动作的过程中会产生相应的振动信号，振动信号通过静触头传给接线端子，再通过变压器油传到变压器外箱体。机械振动信号是一个丰富的信息载体，开关机座、外壳上的振动是内部多种现象激励的响应。不同振动事件产生的机械振动信号在时域上形成一个振动信号的时间序列，因此可采用非侵入式的振动传感器记录振动信号的波形，判断有载开关机械故障。有载开关另一个重要的动作过程即是弹簧储能。必然伴随有驱动力矩和驱动电机电流的变化。有载开关驱动电机机构为有载开关选择、切换提供机械能，若储能弹簧性能改变或储能过程中存在异常情况，将会导致驱动电机电流信号的变化，因此可采用电流传感器获取电流信号判断机械故障。

基于这样的原理，采用上述技术方案后，本实用新型的在线检测装置可在变压器运行状态下非侵入式地同时检测两种信号，一种是通过振动传感器检测有载开关动作时的机械振动信号，另一种是通过钳式电流传感器检测驱动电机的电流信号。该机械振动传感器可将振动信号转换为成正比的电压信号，该钳式电流传感器可将电流信号转换成正比的电压信号。本实用新型通过对这两种信号的检测可以发现多种有载开关的机械故障隐患，及时采取预防措施，避免电力事故的发生。

本实用新型中，机械振动传感器和钳式电流传感器的固定方式与变压器无任何的电气连接，现场接线简单、安全，且能在不影响变压器正常运行功能的条件下，有效获取反映有载开关运行状况的状态信号，使得机械状态特征的提取更加有效。

附图说明

图1为一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置原理示意图。

示意图中各标号说明：

11有载调压变压器  12有载开关  13驱动电机  21机械振动传感器  22电流传感器  31振动信号调理模块  32电流信号调理模块  33信号处理模块  34控制分析模块  35显示模块。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施方式来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型涉及一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，主要包括传感模块和在线检测主机。该传感模块包括机械振动传感器21和钳式电流传感器22；该在线检测主机包括振动信号调理模块31、电流信号调理模块32、信号处理模块33、控制分析模块34和显示模块35。机械振动传感器21通过凝胶或者磁性底座固定在与有载调压变压器11中有载开关12垂直的油箱表面，用于获取有载开关12动作过程产生的机械振动信号；钳式电流传感器22将钳口夹在驱动电机任意一相电源线上，用于获取有载开关12动作过程产生的驱动电机电流信号。机械振动传感器21和钳式电流传感器22获取的机械振动信号和驱动电机电流信号分别通过振动信号调理模块31和电流信号调理模块32进行信号调理，获得有效的电压信号，满足信号处理模块的要求；该电压信号通过信号处理模块33进行信号转换、数字运算、自适应抗干扰等信号处理，得到有效的机械振动和驱动电机电流信号特征数据。控制分析模块34对机械振动和驱动电机电流信号特征数据通过分析算法将其转换成包络曲线和功率谱，使得原来复杂的原始信号转换成易于特征识别的分析曲线。同时控制分析模块34可将包络曲线进行跟随度计算，使得能够实现有载开关机械状态趋势变化分析及判断。显示模块35将转换后的包络曲线、功率谱及计算的跟随度结果展示在显示屏上，使得操作者能直观查看结果。

该机械振动传感器21和电流传感器22两个传感模块固定方式与变压器无任何的电气连接，现场接线简单、安全，且能在不影响变压器正常运行功能的条件下，有效获取反映有载开关运行状况的状态信号，使得机械状态特征的提取更加有效。

该控制分析模块34通过包络转换、功率谱转换、跟随度计算，将原始信号中与有载开关运行状态判断无关的信号滤去，并用简单明了的曲线显示有载开关主要的动作曲线。通过曲线可对有载开关的触头磨损、三相不同步、制动失效等机械问题进行有效的分析、诊断，从而有利于掌握有载开关机械故障隐患及状态变化趋势。

本实用新型中，信号处理模块33根据有载开关机械状态特点采用常规的方式进行信号转换、数字运算、自适应抗干扰等信号处理。控制分析模块34采用常规的方式对机械振动和驱动电机电流信号特征数据进行包络转换、跟随度计算、功率谱分析，获得分析诊断数据和图谱。

以上所述的实施方案和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (2)

1.一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，包括传感模块和在线检测主机，传感模块非侵入式地安装在变压器上进行机械振动信号和驱动电机电流信号检测，在线检测主机包括依次电连接的信号调理模块、信号处理模块、控制分析模块和显示模块；传感模块的输出端与信号调理模块相连接并传输放大后的模拟传感信号，信号处理模块接收模拟传感信号并进行数字信号转换，数字信号输出至控制分析模块，同时控制分析模块输出控制指令至显示模块，通过显示模块显示检测数据和图谱。

2.根据权利要求1所述的一种非侵入式变压器有载开关机械故障在线检测装置，其特征在于：传感模块包括机械振动传感器和钳式电流传感器；该机械振动传感器固定在垂直于有载开关的变压器油箱表面，非侵入式地检测机械振动信号变化；该钳式电流传感器夹在驱动电机任意一相的电源线上，非侵入式地检测电流信号变化。