CN210426758U - 一种变压器机械稳定故障监测诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变压器机械稳定故障监测诊断系统。属于变压器监测技术领域，该系统能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。传感器层包括吸附或固定连接在油箱外表面上的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上的中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；ICP传感器、负荷电流传感器和中性点接地电流传感器分别与AD数据采集模块相连接，高速信号分析模块分别与AD数据采集模块和边缘计算模块信号连接；边缘计算模块与变压器故障监控平台通信连接。

Description

一种变压器机械稳定故障监测诊断系统

技术领域

本实用新型涉及变压器监测技术领域，尤其涉及一种变压器机械稳定故障监测诊断系统。

背景技术

变压器是电力系统中最重要的设备，利用它可以把不同电压等级的电网联结在一起，组成复杂而庞大的输变电网络。

变压器在长期运行过程中，受外界环境因素的影响，不可避免地会出现各种故障，一旦发生故障将直接影响电网的安全运行。铁芯和绕组是变压器的主要部件，磁致伸缩与漏磁引起的铁芯叠片振动，以及绕组的电流电动力是引起变压器机械振动的主要原因，当绕组发生变形或铁心出现松动等机械稳定性故障时，变压器会产生异常振动，若不及时发现会导致故障演变加重，最终变压器出现严重故障，引起设备损毁甚至大面积停电事故。国内外都出现过因变压器异常振动故障导致的重大经济损失，因此通过监测变压器异常振动来预防电网突发事故，对电网安全运行具有重要意义。

现在对变压器的异常振动的检测一般都是通过人工去现场停电检修，人工现场检修使得管理者不易提前预知变压器出现异常振动而及时进行维护的问题，对变压器异常振动的反应不易察觉，现场检修需停电从而影响变压器的变压供电。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现在不易对变压器的异常振动进行监测的不足，提供一种能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在的一种变压器机械稳定故障监测诊断系统。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

一种变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层、数据汇聚层、网络层和管理层；其特征在于，传感器层包括吸附或固定连接在变压器的油箱外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上检测变压器中性点接地电流的1个中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接。

传感器层的各个ICP传感器将各自监测到的机械振动信号数据、各个负荷电流传感器将各自监测到的负荷电流信号数据和中性点接地电流传感器的中性点接地电流信号数据分别上传给数据汇聚层的AD数据采集模块；

数据汇聚层的AD数据采集模块对这些汇聚的数据依次进行磁耦合隔离、调理放大、自动量程切换、16bit5M模数转换和数字滤波的信号处理后再被送到高速信号分析模块进行存储和时频分析，并将时频分析结果送入到网络层的边缘计算模块；

网络层的边缘计算模块对时频分析结果进行边缘计算和规律学习，深度挖掘变压器机械振动信号中的异常振动特征量，从而得出与异常振动特征量相关的诊断报告，并根据诊断报告的故障严重程度研判出变压器的健康状态；并将变压器的故障信息和健康状态信息通过通边缘计算模块的讯模块上传给管理层的变压器故障监控平台。

管理层的变压器故障监控平台即可根据从网络层上传来的变压器的故障信息和健康状态信息及时做出相应处理。

本方案能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

作为优选，ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧外表面上。

通过改变变压器低压侧和高压侧的电压状况来对变压器的油箱内的振动状况进行检测，高低压侧分别用三个ICP传感器是为了取一个振动加速度信号的平均值，可靠性高。

作为优选，油箱的高压侧外表面上的三个ICP传感器和低压侧外表面上的三个ICP传感器一对一正对布置。正对布置的六个ICP传感器检测的可靠性高。

本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种系统原理示意图。

图2为本实用新型实施例的3个ICP传感器安装在变压器的油箱的高压侧的一种分布示意图。

图3为本实用新型实施例中性点接地电流传感器、负荷电流传感器安装在变压器上的一种位置分布示意图。

图4为本实用新型实施例的6个ICP传感器分布安装在变压器的油箱的高低压侧的一种分布示意图。

图5为本实用新型实施例ICP传感器的一种分解连接结构示意图。

图6为本实用新型实施例ICP传感器的一种装配连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例，参见图1-6所示。一种变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层51、数据汇聚层52、网络层53和管理层54；传感器层包括吸附或固定连接在变压器17的油箱38外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器19、设置在变压器的负荷端42并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器43和设置在变压器的中性点扁铁41上检测变压器中性点接地电流的一个中性点接地电流传感器44；数据汇聚层包括AD数据采集模块47和高速信号分析模块48；网络层包括边缘计算模块49；管理层包括变压器故障监控平台50；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接。

ICP传感器包括面贴1、螺栓2、圆环磁铁3、硬铝套管4、ICP传感探头9、防水堵头11、波纹管卡头12和波纹管13；硬铝套管包括后套管7、前套管5和中心设有孔15的隔片6；前套管的管腔14直径大于后套管的管腔16直径，后套管的前端面密闭一体连接在隔片的后表面上，前套管的后端面密闭一体连接在隔片的前表面上；在ICP传感探头前端面上固定连接有螺母8；ICP传感探头的前端朝前活动放置在后套管的管腔内，圆环磁铁活动放置在前套管的管腔内，螺栓的螺杆前端依次穿过圆环磁铁和隔片的孔后螺旋固定连接在螺母上；面贴的内表面粘贴固定连接在圆环磁铁的前表面上；防水堵头的内圈密闭套设在ICP传感探头的侧表面后端，防水堵头的外边沿密闭挤压连接在后套管的后管腔内壁面上；波纹管卡头转动连接在波纹管的前端，波纹管卡头螺旋连接在后套管的后端，ICP传感器的信号引出线10从波纹管向外引出后与AD数据采集模块相连接；面贴的外表面粘贴固定连接在变压器的油箱的外表面上。

ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧40外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧39外表面上。ICP传感器共有6个。

油箱的高压侧外表面上的三个ICP传感器和低压侧外表面上的三个ICP传感器一对一正对布置。

变压器有一个中性点，对应设置1个中性点接地电流传感器。

变压器的负荷端42有A、B、C三个相电，对应有3个负荷电流传感器43。这3个负荷电流传感器分别监测变压器的三个相电上的负荷电流。

传感器层的ICP传感器采用ICP传感器贴到变压器的油箱外表面上，从而感知变压器内部铁心及绕组产生的机械振动信号，并将监测到的机械振动信号数据上传给数据汇聚层的AD数据采集模块。ICP传感器对振动信号的检测灵敏度高，响应快，可靠性好。ICP传感器为加速度传感器。ICP传感器的芯片可采用扬州熙源电子科技有限公司的型号为A11D10的通用单轴PE型加速度传感器的芯片。

通过改变变压器低压侧和高压侧的电压状况来对变压器的油箱内的振动状况进行检测，高低压侧分别用三个ICP传感器是为了取一个振动加速度信号的平均值，可靠性高。

传感器层的各个ICP传感器将各自监测到的机械振动信号数据、各个负荷电流传感器将各自监测到的负荷电流信号数据和中性点接地电流传感器的中性点接地电流信号数据分别上传给数据汇聚层的AD数据采集模块；

数据汇聚层的AD数据采集模块对这些汇聚的数据依次进行磁耦合隔离、调理放大、自动量程切换、16bit5M模数转换和数字滤波的信号处理后再被送到高速信号分析模块进行存储和时频分析，并将时频分析结果送入到网络层的边缘计算模块；

网络层的边缘计算模块对时频分析结果进行边缘计算和规律学习，深度挖掘变压器机械振动信号中的异常振动特征量，从而得出与异常振动特征量相关的诊断报告，并根据诊断报告的故障严重程度研判出变压器的健康状态；并将变压器的故障信息和健康状态信息通过通边缘计算模块的讯模块上传给管理层的变压器故障监控平台。

管理层的变压器故障监控平台即可根据从网络层上传来的变压器的故障信息和健康状态信息及时做出相应处理。

本实施例能对变压器的异常振动进行远程监测和故障诊断，并能及时发现变压器异常振动的故障所在。便于工作人员及时对变压器的故障做出相应处理。克服了传统停电检修变压器的不足，灵敏度高，响应快，可靠性好。

上面结合附图描述了本实用新型的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。

Claims (2)

1.一种变压器机械稳定故障监测诊断系统，包括传感器层、数据汇聚层、网络层和管理层；其特征在于，传感器层包括吸附或固定连接在变压器的油箱外表面上并能独立检测变压器机械振动信号的若干个ICP传感器、设置在变压器的负荷端并能同步检测变压器负荷电流的若干个负荷电流传感器和设置在变压器的中性点扁铁上检测变压器中性点接地电流的1个中性点接地电流传感器；数据汇聚层包括AD数据采集模块和高速信号分析模块；网络层包括边缘计算模块；管理层包括变压器故障监控平台；所述ICP传感器、所述负荷电流传感器和所述中性点接地电流传感器分别与所述AD数据采集模块相连接，所述高速信号分析模块分别与所述AD数据采集模块和所述边缘计算模块信号连接；所述边缘计算模块与所述变压器故障监控平台通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器机械稳定故障监测诊断系统，其特征在于，ICP传感器共有六个，其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的低压侧外表面上，另外其中三个ICP传感器设置在变压器的油箱的高压侧外表面上。

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