CN208296972U - 一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置，包括电流互感器、电压互感器、加速度传感器、数据就地处理设备和电气箱柜；加速度传感器采用磁吸方式安装于变压器箱体两侧外壁，并通过屏蔽铠装电缆将数据传输到数据就地处理设备；电压互感器、电流互感器安装于变电站；加速度传感器的输入端采集变压器箱壁振动信号；数据就地处理设备安装于电气箱柜中并就地安装于变压器旁边，数据就地处理设备包括电气箱柜以及设置于电气箱柜内的开关电源、除湿器、信号调理器。本实用新型能有效采集监测变压器的实时运行的信号，用于变压器绕组故障状态振动监测，解决了无法实时监测的弊端，能够降低人工巡检成本和提高变压器运行安全性。

Description

一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及电力变压器，具体地，涉及一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置。

背景技术

电力变压器作为电力系统上游关键设备，承担着电压变换、电能分配和传输的重要任务，是电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。尽管变压器的生产质量不断提高，但由于变压器长期运行，故障和事故不可能完全避免。

变压器的故障主要分为内部故障和外部故障。外部故障为变压器油箱，绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，包括变压器外部冷却设备损坏，油箱密封不良导致漏油，套管断裂等。而变压器内部故障则主要包括变压器铁心及绕组的松动、变形，绕组与铁心过热，绝缘老化，局部放电等。在众多故障类型中，内部故障发生几率较高且对变压器的安全运行影响大。据国际大电网工作组统计，大型电力变压器故障中，26.6％的故障属于绕组故障。而绕组故障中的53％属于机械故障，31％属于电气故障。

对电力设备的实时状态进行有效监测以评估其运行状态、发现并判别设备故障是对电力设备进行合理检修的重要依据，也是保证电力设备长时间正常工作的前提条件，因此具有及其重要的工程实践意义。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置，能够有效监测变压器的实时运行状况。

根据本实用新型的目的，提供一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置，包括电流互感器、电压互感器、加速度传感器、数据就地处理设备以及电气箱柜；其中：

所述加速度传感器用于采集变压器绕组的振动信号，采用磁吸方式安装于变压器箱体两侧外壁侧，所述加速度传感器分别设置于每个变压器的三相绕组对应的箱体两侧，所述箱体的每侧对应各相绕组的上部、下部各安装一个加速度传感器，共计12个加速度传感器，所有加速度传感器信号通过屏蔽铠装电缆数据传输；

所述电压互感器、电流传感器安装于变电站，用于同步采集变压器的三相电流、三相电压信号；

所述电流互感器、电压互感器、加速度传感器输出端均通过屏蔽电缆连接到数据就地处理设备，将采集的信号输出到所述数据就地处理设备；

数据就地处理设备，安装在所述电气箱柜中，并就地安装在变压器旁边，其输入端连接所述数据采集装置，输出端以光纤连接到服务器；所述数据就地处理设备将所述数据采集装置采集的三相电流、三相电压信号以及振动信号，就地转换为数字量信号后传输到后端服务器，并利用光纤传输线具备的光电隔离功能实现所述数据就地处理设备与后端服务器；

所述电气箱柜，用于安装所述数据就地处理设备，所述电气箱柜中还安装有除湿器。

优选地，所述电压互感器包括两个绕组即一次绕组、二次绕组，两个绕组都装在或绕在铁心上，两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘层，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。

优选地，所述电气箱柜采用不锈钢制成的电气箱柜。

优选地，所述除湿器连接湿度传感器，所述湿度传感器实时监测所述电气箱柜内的湿度。

更优选地，所述湿度传感器连接不同颜色的显示灯，所述不同颜色的显示灯对应不同的湿度等级。

优选地，所述电流互感器、电压互感器、加速度传感器为多个，它们均为能够人工调整阈值的设定和复位的传感器。

本实用新型中，所述数据就地处理设备，具备光纤传输能力，能够将就地的模拟信号以数字信号的方式传输出去，实现可靠的光电隔离，提高数据采集的精确度、抗干扰能力。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型上述的检测装置，能够有效监测变压器的实时运行状况，解决了离线检测手段周期性长，无法实时监测的弊端。

本实用新型上述的检测装置得到的监测数据，能够用于有效判断故障原因和故障可能性部位，对发生故障的变压器做出故障判断。

使用本实用新型上述的检测装置进行变压器绕组故障状态振动监测，能够降低人工巡检成本和提高变压器运行安全性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例的结构图；

图2为本实用新型一较优实施例中数据就地处理设备的电气箱柜结构示意图；

图3为本实用新型一较优实施例中数据就地处理设备的开关电源接线图；

图中：电流互感器101、电压互感器102、加速度传感器103、光纤或电缆104、数据就地处理设备2、电气箱柜201、开关电源202、除湿器203、信号调理器204、服务器3。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

参照图1所述，本实用新型提供的变压器绕组故障状态振动信号采集装置的一实施例结构图，包括：电流互感器101、电压互感器102、加速度传感器103以及数据就地处理设备2、电气箱柜201，其中：

所述加速度传感器103采用磁吸方式安装于变压器箱体两侧外壁，在箱体正、背两侧，各安装有6个加速度传感器，每个加速度传感器分别安装三相绕组相应箱体位置的上部及下部，采集的振动信号通过屏蔽铠装电缆进行数据传输；所述电流互感器101、电压互感器102安装于变电站；所述电流互感器101、电压互感器102的输入端分别采集变压器的三相电流、三相电压信号；所述电流互感器101、电压互感器102、加速度传感器103的输出端均通过屏蔽信号电缆连接到数据就地处理设备2；

数据就地处理设备2，就地安装在变压器旁边，

数据就地处理设备，安装在所述电气箱柜201中并就地安装在变压器旁边，以最大限度的降低电压、电流、振动信号的衰减，提供信号输入的准确性；其输入端连接所述电流互感器101、电压互感器102、加速度传感器103的输出端；输出端以光纤连接到后端服务器；所述数据就地处理设备将所述数据采集装置采集的三相电流、三相电压信号以及振动信号，就地转换为数字量信号后传输到后端服务器，并利用光纤传输线具备的光电隔离功能实现所述数据就地处理设备与后端服务器；一方面可以显著提高数据采集的精度，并有效提高数据的抗干扰能力，保证数据的精确；另一方面，可以通过光电隔离的方式，实现监测装置的就地部分与服务器的可靠隔离、互不影响；

所述电气箱柜，用于安装所述数据就地处理设备，所述电气箱柜中还安装有除湿器，为数据就地处理设备提供基本的运行环境保护。

如图2所示，在本实用新型的一实施例中，所述电气箱柜201内还可以进一步设置开关电源202、信号调理器204，其中：所述开关电源202为所述数据就地处理设备2供电，所述信号调理器204设置于所述除湿器203附近，所述数据就地处理设备2采集到的三相电流、三相电压信号以及振动信号经所述信号调理器204就地转换为数字量信号后，经光纤传输到服务器端。

在本实用新型部分实施例中，所述加速度传感器103由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件组成。加速度传感器103在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。变压器在正常工作和发生故障时，其振动特性会发生变化，通过在变压器箱壁上加装加速度传感器，可以测得变压器工况下的箱壁加速度数据，以此来初步判断变压器的工作状态。在一具体实施例中，所述加速度传感器可以采用CTC公司的AC102-2C型加速度传感器。加速度传感器103通过磁吸方式置于变压器箱壁外侧，安装方便，且便于拆卸和维修。

电流互感器在电力设备电气参数监测中应用广泛，电流互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态，输出电压很低。在本实用新型中，通过电流互感器101采集电流信号，与加速度传感器103采集到的加速度信号进行交叉比对，作为辅助判据来判断变压器发生的故障类型。

电压互感器102与电流互感器103相同，也是电力系统电气参数在线监测中非常重要的电气器件。电压互感器的基本结构和变压器很相似，它也有两个绕组，一个叫一次绕组，一个叫二次绕组，两个绕组都装在或绕在铁心上，两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。电压互感器102在运行时，一次绕组并联接在线路上，二次绕组并联接仪表或继电器。在本实用新型中，电压互感器102采集到的电压信号也可以进一步作为判断变压器故障类型的辅助判据与加速度信号、电流信号交叉比对使用。

参照图2所示，所述电气箱柜201可以采用不锈钢机箱。数据就地处理设备2安装在控制室外变压器旁，不锈钢电气柜设计满足防凝露、耐高温，通风等防护工况要求。

图2中还显示了交流空气开关Q1、电流端子X1、接地端子PE，参照图3所示，开关电源202即U1、除湿器203即CSQ等连接的电路图。所述除湿器连接湿度传感器，所述湿度传感器实时监测电气箱柜内的湿度，转换为可视化的红、黄、黑三种颜色的灯光，提示湿度等级，当电气箱柜201内部湿度超过设定值时，所述除湿器开机工作，保证电气箱柜内湿度符合电气元器件工作条件。具体的，可以依据预设的温湿度范围，适时启动除湿器，完成自动除湿，保证所述数据就地处理设备的运行环境安全。

图中所示的开关电源U1，使用220VAC/24VDC为数据就地处理设备供电，取电220VAC取自变压器就地侧的电气柜。开关电源用于对数据就地处理单元的供电。

信号调理器204可以采用现有器件实现，比如由嵌入式模块和FPGA器件组成等，其主要作用在于就地接收各传感器的数字信号，并转换成模拟信号，最后将其上传给外围的服务器即可，从而完成信号采集，并能及时处理信号，避免由于长距离传输时造成信号的失真和不准确。

本实用新型上述的检测装置，能够有效监测变压器的实时运行状况，解决了离线检测手段周期性长，无法实时监测的弊端，能够降低人工巡检成本和提高变压器运行安全性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (7)

1.一种变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于：包括电流互感器、电压互感器、加速度传感器、数据就地处理设备、电气箱柜；其中：

所述加速度传感器用于采集变压器绕组的振动信号，采用磁吸方式安装于变压器箱体两侧外壁侧，所述加速度传感器分别设置于每个变压器的三相绕组对应的箱体两侧，所述箱体的每侧对应各相绕组的上部、下部各安装一个加速度传感器，共计12个加速度传感器，所有加速度传感器信号通过屏蔽铠装电缆数据传输；

所述电压互感器、电流传感器安装于变电站，用于同步采集变压器的三相电流、三相电压信号；

所述电流互感器、电压互感器、加速度传感器输出端均通过屏蔽电缆连接到数据就地处理设备，将采集的信号输出到所述数据就地处理设备；

数据就地处理设备，安装在所述电气箱柜中，并就地安装在变压器旁边，其输入端连接所述数据采集装置，输出端以光纤连接到服务器；所述数据就地处理设备将所述数据采集装置采集的三相电流、三相电压信号以及振动信号，就地转换为数字量信号后传输到后端服务器，并利用光纤传输线具备的光电隔离功能实现所述数据就地处理设备与后端服务器；

所述电气箱柜，用于安装所述数据就地处理设备，所述电气箱柜中还安装有除湿器。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述加速度传感器采用CTC公司的AC102-2C型加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述电压互感器包括两个绕组即一次绕组、二次绕组，两个绕组都装在或绕在铁心上，两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘层，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电气隔离。

4.根据权利要求1所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述电气箱柜采用不锈钢制成的电气箱柜。

5.根据权利要求4所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述除湿器连接湿度传感器，所述湿度传感器实时监测所述电气箱柜内的湿度，完成自动除湿。

6.根据权利要求5所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述湿度传感器连接不同颜色的显示灯，所述不同颜色的显示灯对应不同的湿度等级。

7.根据权利要求1-6任一项所述的变压器绕组故障状态振动信号采集装置，其特征在于，所述电流互感器、电压互感器、加速度传感器为多个，它们均为能够人工调整阈值的设定和复位的传感器。