CN209927283U - 一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，包括低频振动加速度传感器、数据采集仪、电压电流分析仪和计算机；低频振动加速度传感器为多个，以分布式方式固定在换流变压器油箱侧面，低频振动加速度传感器的输出端与数据采集仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与计算机连接，电压电流分析仪与换流变压器电连接，电压电流分析仪的输出端与机算机连接。本实用新型通过确定换流变压器振动信号测试时布置传感器的位置，以实现有效监测换流变压器的实际振动状况和振动特征量，可重复性高，避免了多次测量时需要重复标记相同测试位置，提高测试效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置。
背景技术
换流变压器是直流输电工程中的关键设备之一，其运行状况直接关系到系统的安全稳定运行。由统计数据发现，换流变压器运行故障多由铁芯缺陷和绕组变形引发，换流变压器运行工况复杂，铁芯缺陷和绕组变形具有隐蔽性、累加性，如果不能及时发现，存在潜在故障的换流变在承受较小的短路冲击电流或遭受过电压时便有可能发生故障，因此及时准确了解换流变压器铁芯和绕组状态是极其重要的，对换流变压器铁芯和绕组的状态进行检测具有重大意义。
因铁芯和绕组压紧松动、铁芯多点接地及绕组变形等引起的故障是换流变压器故障的主要组成部分。铁芯多点接地故障、铁芯和绕组压紧松动、绕组变形的监测方法有限，铁芯多点接地故障通常采用铁芯夹件绝缘测试、长时空载试验，绕组变形通常采用短路阻抗法、频率响应法和低压脉冲法。但是，这些监测方法均需换流变压器退出运行，增加了不必要的停电检修，造成巨大损失。
基于振动信号分析的换流变状态监测方法，是换流变压器状态监测体系的一个有力补充和完善，可在不同时刻、不同位置利用传感器获取换流变压器运行过程中的振动信号，提取振动信号的时域、频域特征信息，实现对变压器铁芯和绕组的状态监测，可提供实时的运行信息，评估铁芯、绕组工作状态，预测可能发生的短路引起的绕组变形以及铁芯绕组等结构件松动等故障，制定相应的换流变压器状态检修策略。
同时，换流变压器体积较大，工作时铁芯和绕组各位置的振动皆不相同，由于油箱结构的不一致性和振动传播过程的复杂性，油箱表面上的振动并不都能有效地体现变压器铁芯和绕组的状况，目前一般是根据工程经验选择传感器的布置位置，因此合理地选择传感器的测量位置对实现换流变压器振动在线状态监测和故障诊断也是至关重要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，对换流变压器开展振动信号测试和运行状态评估。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，包括低频振动加速度传感器、数据采集仪、电压电流分析仪和计算机；低频振动加速度传感器为多个，以分布式方式固定在换流变压器油箱侧面，低频振动加速度传感器的输出端与数据采集仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与计算机连接，电压电流分析仪与换流变压器电连接，电压电流分析仪的输出端与机算机连接。
进一步地，所述的低频振动加速度传感器的数量及分布位置根据油箱侧面长方向尺寸L和高方向尺寸H确定，其中，换流变压器油箱侧面长方向传感器分布为：
换流变压器油箱侧面高方向传感器分布为：
同时，在绕组对应的油箱侧面位置，沿高度方向布置2～3个传感器。
进一步地，所述的低频振动加速度传感器的外壳材料为厚度5mm橡胶绝缘材料，且外壳底部内设置永磁体磁性材料。通过磁吸方式贴设于邮箱壁上，便于布置。
进一步地，所述的低频振动加速度传感器的频带在0～3kHz，测试范围为±1g。
进一步地，所述的计算机可连接8个数据采集仪，每个数据采集仪可连接16个频振动加速度传感器。
进一步地，所述的低频振动加速度传感器的布置位置需避开油箱侧面的加强筋面。
进一步地，所述的低频振动加速度传感器在长方向左右对称，在高方向上下对称。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、低频振动加速度传感器外壳材料为橡胶绝缘材料，外壳底部内设置永磁体磁性材料，实现了传感器牢固贴合换流变压器，并且避免了外部磁场在金属外壳产生涡流而影响振动信号测量结果。
2、低频振动加速度传感器测量频带和测试幅值范围适合于换流变压器振动信号小于kHz频谱范围、振动幅值小的场合。
3、低频振动加速度传感器采用分布式形式，可满足多台换流变压器、多位置测量的场合，节省了测试时间、提高了工作效率。
4、明确给出了换流变压器振动信号测试时的传感器布置方式，可重复性高，避免了多次测量时需要重复标记相同测试位置，提高了工作效率，能有效反映换流变压器的实际振动状况和特征量，传感器布置位置以油箱侧面为主，并避开加强筋面，避免因加强筋造成振动信号的衰减。
附图说明
图1为本实用新型换流变压器振动信号测试和状态监测装置的结构示意图；
图2为换流变压器油箱侧面的结构图；
图3为油箱侧面(除去绕组对应位置)的传感器布置图；
图4为绕组对应的油箱侧面位置的传感器布置图；
图5为总的传感器布置图；
附图标记说明：1-换流变压器；2-低频振动加速度传感器；3-数据采集仪；4-电压电流分析仪；5-计算机；6-平板面；7-加强筋面；8-绕组对应的油箱侧面位置。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
请参照图1所示，本实用新型的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，包括低频振动加速度传感器2、数据采集仪3、电压电流分析仪4和计算机5。低频振动加速度传感器2采用压电式加速度传感器ICP 601A系列，数据采集仪3采用CS3062SV型号24位监测型采集仪，电压电流分析仪4采用FLUKE 1760型号，计算机5采用ThinkPad X250并安装DASP数据分析软件。
低频振动加速度传感器2固定在换流变压器1油箱侧面，具体布置后续介绍。低频振动加速度传感器2测取振动信号通过光纤传输至数据采集仪3，数据采集仪3对信号进行采集、放大和模数转换，通过无线局域网络将数据传输至计算机5，通过计算机5内安装的数据分析软件对振动信号进行时域和频域分析。电压电流分析仪4测量换流变压器1运行中的电压、电流波形，通过无线局域网传输至计算机5，通过数据分析软件对电压、电流信号进行时域和频域分析。根据换流变压器1空载运行时电压频谱图与振动信号频谱图的关系，分析判断换流变压器1铁芯的状态；根据换流变压器1负载运行时电流频谱图与振动信号频谱图的关系，分析判断换流变压器1绕组的状态。这两种分析均为现有技术，在此不再赘述其技术原理。
低频振动加速度传感器2的数量及分布位置根据换流变压器1油箱侧面长方向尺寸L和高方向尺寸H确定。图2为换流变压器1油箱侧面的结构图，平板面6和加强筋面7交替分布，绕组对应的油箱侧面位置8为2个矩形面。低频振动加速度传感器2的分布按照下面的表1和表2进行确定。
表1：换流变压器油箱侧面长方向传感器分布表
表2：换流变压器油箱侧面高方向传感器分布表
同时，在绕组对应的油箱侧面位置8，沿高度方向布置2～3个传感器。
本实施例中，油箱侧面长度10m，高4.5m，根据表1、表2可知，长方向传感器数量为5个、高方向传感器数量为3个，整体传感器数量15个，如图3所示。再考虑在绕组对应的油箱侧面位置8各布置3个传感器，如图4所示。一共布置传感器21个，具体布置情况和传感器编号如图5所示。
综上所述，本实用新型通过确定换流变压器振动信号测试时布置传感器的位置，以实现有效监测换流变压器的实际振动状况和振动特征量，可重复性高，避免了多次测量时需要重复标记相同测试位置，提高测试效率；能有效反映换流变压器的实际振动状况和特征量，传感器布置位置以油箱侧面为主，并避开加强筋，避免因加强筋造成振动信号的衰减；具备传感器布置的可行性和安全性，由于换流变压器的油箱顶部靠近高压带电体，考虑到作业安全，不在油箱顶部布置传感器。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (7)
1.一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：包括低频振动加速度传感器、数据采集仪、电压电流分析仪和计算机；低频振动加速度传感器为多个，以分布式方式固定在换流变压器油箱侧面，低频振动加速度传感器的输出端与数据采集仪的输入端连接，数据采集仪的输出端与计算机连接，电压电流分析仪与换流变压器电连接，电压电流分析仪的输出端与机算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的低频振动加速度传感器的数量及分布位置根据油箱侧面长方向尺寸L和高方向尺寸H确定，其中，换流变压器油箱侧面长方向传感器分布为：
换流变压器油箱侧面高方向传感器分布为：
同时，在绕组对应的油箱侧面位置，沿高度方向布置2～3个传感器。
3.根据权利要求1所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的低频振动加速度传感器的外壳材料为厚度5mm橡胶绝缘材料，且外壳底部内设置永磁体磁性材料。
4.根据权利要求1所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的低频振动加速度传感器的频带在0～3kHz，测试范围为±1g。
5.根据权利要求1所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的计算机可连接8个数据采集仪，每个数据采集仪可连接16个频振动加速度传感器。
6.根据权利要求2所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的低频振动加速度传感器的布置位置需避开油箱侧面的加强筋面。
7.根据权利要求2所述的一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置，其特征在于：所述的低频振动加速度传感器在长方向左右对称，在高方向上下对称。
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| CN201920720531.6U CN209927283U (zh) | 2019-05-17 | 2019-05-17 | 一种换流变压器振动信号测试和状态监测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112304369A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-02 | 中国电力科学研究院有限公司 | 换流变压器多状态参量在线监测系统及监测方法 |
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2019
- 2019-05-17 CN CN201920720531.6U patent/CN209927283U/zh active Active
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