CN205333190U - 一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，包括振动传感器、电荷放大器、信号采集卡、工控机及外设模块，振动传感器通过磁铁固定在变压器铁芯柱上铁轭正对应的油箱壁上，振动传感器的信号通过同轴电缆传输至电荷放大器处理，通过数据采集卡传输至工控机保存；本实用新型通过预分析确定安装位置，采集变压器运行过程中的铁芯低频振动，对数据进行分析并及时预警，避免因直流偏磁异常振动损坏变压器和事故跳闸等重大事故，克服了监测变压器振动时安装传感器的盲目性，能采集变压器多个位置的振动，优先采集变压器铁芯振幅较大处的信号；对于综合评定变压器在直流偏磁情况下的运行状态与各部位受到的影响程度有很大的帮助。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气设备安全监测领域，具体是一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，可用于监测和分析变压器直流偏磁时铁芯的振动幅度与可能危害。
背景技术
变压器是电力系统中的核心设备，其振动的主要原因包括：1)变压器本体的振动，其中铁芯磁致伸缩振动为主要来源，振动效果远大于绕组的振动；2)冷却装置的振动，其引起的振动情况基本不变化；3)发生直流偏磁现象时的异常振动，具体表现为信号强度、频率和频谱的不同；铁芯振动的低频分量振动能量较大，传递到油箱表面正对位置的响应基本一致；通过油箱表面的传感器监测变压器运行时的铁芯振动情况可以一定程度上反映设备的运行情况；而由于变压器各位置处的振动特征会因内部结构、所处位置不同而有所区别；目前多数的变压器振动监测装置安装点不明确、无法显示出完全的变压器振动状况，需要一种更优越的，能够监测变压器振动情况，分析变压器直流偏磁振动的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，使其克服监测变压器振动时安装传感器的盲目性，通过预分析确定安装位置，再采集变压器运行过程中的铁芯低频振动，对数据进行分析并及时预警，避免因直流偏磁异常振动损坏变压器和事故跳闸等重大事故。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，包括振动传感器、电荷放大器、信号采集卡、工控机及外设模块；所述振动传感器通过磁铁固定在变压器铁芯柱上铁轭正对应的油箱壁上，振动传感器的信号通过同轴电缆传输至电荷放大器处理后，通过数据采集卡传输至工控机保存，工控机与外设模块连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述振动传感器安装在变压器铁芯振幅最大位置处正对应的变压器油箱壁上。
作为本实用新型再进一步的方案：所述振动传感器安装在变压器油箱壁的油箱加强筋上。
作为本实用新型再进一步的方案：所述振动传感器为INV9818低频压电式加速度传感器。
作为本实用新型再进一步的方案：所述电荷放大器选用DLF-3型电荷积分滤波放大器。
作为本实用新型再进一步的方案：所述数据采集卡为研华PCM-3718HG高精度数据采集卡，采集200Hz以下的频率振动幅值。
作为本实用新型再进一步的方案：所述工控机在分析发现振动信号频谱出现50Hz、150Hz以及以50Hz的奇数倍频率振动成分时触发预警信号。
作为本实用新型再进一步的方案：所述外设模块包括LCD屏幕、键盘、鼠标。
本实用新型通过初步分析得到铁芯振幅的监测位置，并将振动传感器置于该位置在变压器油箱壁表面的正对应处，利用置于变压器油箱壁上多个位置的振动传感器采集变压器本体的振动信号，经电荷放大器处理，再经数据采集卡将采集的信号送入工控机进行分析，工控机在分析发现振动信号相位大幅变化时给出GIC判断，相位变化不大时给出HVDC判断，通过分析信号的变化特征，给出直流偏磁发生的时间、对变压器的影响程度等评估结果，并在变压器运行状态发生畸变时发出预警信号。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能采集变压器不同位置的振动，优先采集变压器铁芯振幅较大处的信号；对于综合评定变压器在直流偏磁情况下的运行状态与各部位受到的影响程度有很大的帮助；通过预分析确定安装位置，再采集变压器运行过程中的铁芯低频振动，对数据进行分析并及时预警，避免因直流偏磁异常振动损坏变压器和事故跳闸等重大事故。
附图说明
图1为本实用新型的硬件结构框图。
图2为本实用新型中变压器铁芯的结构示意图。
图3为本实用新型中振动传感器的安装位置侧视图。
图4为本实用新型中振动传感器的安装位置正视图。
其中，1-振动传感器；2-电荷放大器；3-数据采集卡；4-工控机；5-外设模块；6-变压器油箱壁；7-油箱加强筋；8-变压器铁芯；9-ODFPS-500000/750变压器铁芯。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，包括振动传感器1、电荷放大器2、数据采集卡3、工控机4和外设模块5，所述振动传感器1通过磁铁固定在变压器铁芯柱上铁轭正对应的油箱壁上，振动传感器1的信号通过同轴电缆传输至电荷放大器2处理后，通过数据采集卡3传输至工控机4保存，工控机4与外设模块5连接。
所述振动传感器1安装在变压器铁芯8振幅最大位置处正对应的变压器油箱壁6上。
所述振动传感器1安装在变压器油箱壁6的油箱加强筋7上。
本实用新型中，所述振动传感器采用INV9818低频压电式加速度传感器,主要参数为：灵敏度≈4～5pC/ms-2；横向灵敏度比<3%；使用频率范围0.2Hz～1500Hz；温度响应系数0.25%/℃20～100℃、0.08%/℃-40～20℃；质量≈20g；外形尺寸：六方对边×高＝15.4×22mm，带有磁铁，可吸附于变压器器身上，具有良好的低频响应性，可有效采集低于200Hz的低频振动信号。
本实用新型中，所述电荷放大器选用DLF-3型电荷积分滤波放大器,可同时实现电荷的输入放大、积分、抗混叠滤波处理的功能，处理压电式加速度传感器输出的电荷量信号。最后通过研华PCM-3718HG高精度数据采集卡将信号送入工控机中保存。
所述数据采集卡3为研华PCM-3718HG高精度数据采集卡，采集200Hz以下的频率振动幅值。
所述工控机4在分析发现振动信号频谱出现50Hz、150Hz以及以50Hz的奇数倍频率振动成分时触发预警信号。
另外，本实用新型以嵌入式系统作为控制核心；外设模块5具有大屏幕彩色LCD实时显示监测数据；具有大容量存储介质存储数据；支持鼠标、键盘操作，在现场操作方便。
以ODFPS-500000/750变压器为具体实施例，图2为变压器ODFPS-500000/750的变压器铁芯结构图，此变压器为由三个单相四柱变压器组成的三相组式变压器，每台变压器铁芯为双柱双旁轭结构，即铁芯有两个芯柱和两个旁轭，绕组连接采用双柱并联带旁柱调压，铁芯中间两个芯柱为双柱并联结构，两个柱上可套装两套高、中、低压绕组。
通过有限元模拟分析可得到，变压器振动位移最大位置出现在连接两芯柱的上铁轭面和连接芯柱与旁柱的上铁轭面，变压器铁芯底侧铁轭的振动位移最小,这是由于底座对铁芯的固定作用造成的。
图3-4是本实用新型以ODFPS-500000/750变压器为例的振动传感器安装位置图，分别位于变压器连接ODFPS-500000/750变压器铁芯9两芯柱的上铁轭面和连接芯柱与旁柱的上铁轭面正对变压器油箱6的位置，以及变压器油箱壁6和油箱加强筋7等位置，随着变压器电压等级和容量的增大，可在铁轭或铁芯柱与铁轭的交接处增设监测点。
本实用新型的工作原理：采用本实用新型的装置进行变压器振动监测及直流偏磁现象分析时，步骤如下：
1）在没有直流偏磁现象时，对变压器进行一定周期内的200Hz以下的低频振动监测，以记录该监测点无直流偏磁时变压器本体振动的主要特征数据，其铁芯的振动信号的频谱只包含100Hz及其整数倍频率的振动成分；
2）当发生直流偏磁状态后，将观测到明显和持续的变化趋势；铁芯振动信号频谱出现了50Hz、150Hz等50Hz的奇数倍频率的振动成分,各低频振动分量的幅值随侵入电流幅值的增大而增加，此时装置给出预警信号；
3）可根据监测得到的振动信号频谱中的50Hz、150Hz振动分量的相位是否大幅变化分别判断为GIC作用或HVDC入地电流：
a.相位大幅变化为GIC作用导致；
b.相位变化不大为HVDC入地电流导致；
4）若长期出现预警情况，则给出需要对变压器本体进行进一步检测的信号，怀疑变压器内部结构可能出现问题；否则，认为变压器运行状态保持良好。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，包括振动传感器（1）、电荷放大器（2）、信号采集卡（3）、工控机（4）及外设模块（5）；其特征在于：所述振动传感器（1）通过磁铁固定在变压器铁芯柱上铁轭正对应的油箱壁上，振动传感器（1）的信号通过同轴电缆传输至电荷放大器（2）处理后，通过数据采集卡（3）传输至工控机（4）保存，工控机（4）与外设模块（5）连接。
2.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述振动传感器（1）安装在变压器铁芯（8）振幅最大位置处正对应的变压器油箱壁（6）上。
3.根据权利1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述振动传感器（1）安装在变压器油箱壁（6）的油箱加强筋（7）上。
4.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述振动传感器（1）为INV9818低频压电式加速度传感器。
5.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述数据采集卡（3）为研华PCM-3718HG高精度数据采集卡，采集200Hz以下的频率振动幅值。
6.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述工控机（4）在分析发现振动信号频谱出现50Hz、150Hz以及以50Hz的奇数倍频率振动成分时触发预警信号。
7.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述电荷放大器（2）选用DLF-3型电荷积分滤波放大器。
8.根据权利要求1所述的基于铁芯振幅的变压器直流偏磁振动监测装置，其特征在于，所述外设模块（5）包括LCD屏幕、键盘、鼠标。
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