CN215833561U - 一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变压器监测技术领域，公开了一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，包括监测系统本体，所述监测系统本体包括内含数种传感器的数据采集模块、与数据采集模块的信号输出端电性连接的数据传输模块、与数据传输模块的信号输出端信号连接的数据分析模块以及与数据分析模块的信号输出端电性连接的数据存储及管理模块，所述数据采集模块包括机械振动监测模块、局部过热高频噪声信号监测模块、驱动电机电流监测模块和驱动电机旋转角度监测模块，所述数据分析模块包括振动信号时域频域分析模块、驱动电机电流信号包络提取模块、角度信号一阶导数包络线模块和角度信号瞬态频率模块，监测效率高。

Description

一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种换流变分接开关状态监测装置，具体是一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，属于变压器监测技术领域。

背景技术

超特高压直流输电技术是解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的重要手段。换流变压器是交、直流输电系统中换流和逆变两端接口的核心设备，其可靠安全运行直接关系到交、直流系统的稳定性。换流变分接开关作为换流变压器的主要部件，一旦发生故障，将严重影响换流变的安全运行。目前运行的换流变压器普遍采用多台分接开关的并联工作，动作时承受巨大的机械和电流冲击易引起触头电弧、零部件松动及卡涩等机械故障。

根据调查显示，由于换流变分接开关异常工作引起的事故约占换流变压器总事故的20%以上，且触头、驱动机构等部件的机械故障约占换流变分接开关总故障的95%以上。目前，国内普通变压器分接开关机械状态的检测主要针对单分接开关进行设计，通过测量过渡时间、过渡波形、过渡电阻和同期性等参数，实现对有载分接开关的故障检测；但是对于采用双有载分接开关并联运行的换流变分接开关，由于测量接线条件的限制，普通变压器分接开关机械状态的检测方法将不能正确测量双分接开关的相关参数并进行故障检测。

因此针对智能电网建设的要求，需要研究合理有效的换流变分接开关机械振动信号采集与特征识别，及时诊断被监测分接开关的隐患和故障，支撑换流变分接开关的运行维护是换流变分接开关状态检修发展的必然趋势。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，以解决上述背景中提出的针对智能电网建设的要求，需要研究合理有效的换流变分接开关机械振动信号采集与特征识别，及时诊断被监测分接开关的隐患和故障，支撑换流变分接开关的运行维护的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下方案：

一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，包括监测系统本体，所述监测系统本体包括内含数种传感器的数据采集模块、与数据采集模块的信号输出端电性连接的数据传输模块、与数据传输模块的信号输出端信号连接的数据分析模块以及与数据分析模块的信号输出端电性连接的数据存储及管理模块，所述数据采集模块包括机械振动监测模块、局部过热高频噪声信号监测模块、驱动电机电流监测模块和驱动电机旋转角度监测模块，所述数据分析模块包括振动信号时域频域分析模块、驱动电机电流信号包络提取模块、角度信号一阶导数包络线模块和角度信号瞬态频率模块。

作为优选的，所述数据采集模块包含用于监测机械振动的振动加速度传感器、用于监测局部过热高频噪声信号的温度传感器和音频传感器、用于监测驱动电机电流信号的电流传感器和用于监测驱动电机旋转角度信号的角度传感器。

作为更优选的，所述振动加速度传感器有多个且底部设有磁吸附件，振动加速度传感器通过磁吸附件固定在不同的位置上。

作为优选的，所述数据传输模块设有用于连接到远程主机的以太网的网络接口。

作为优选的，所述数据分析模块在单芯片多核处理器上实现，还包括故障预警模块以及状态评估模块，与之匹配连接的还有提醒故障预警的警示机构和能够显示评估结果的显示屏。

作为优选的，所述数据存储及管理模块包括存储状态数据的服务器以及备份数据的硬盘。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，可实现对超特高压直流输电工程中的换流变分接开关的状态在线监测及运维策略的评估，提高换流变压器运行和维护水平，有利于交、直流输电系统可靠稳定的运行。

附图说明

图1为本实用新型的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，包括监测系统本体，所述监测系统本体包括内含数种传感器的数据采集模块、与数据采集模块的信号输出端电性连接的数据传输模块、与数据传输模块的信号输出端信号连接的数据分析模块以及与数据分析模块的信号输出端电性连接的数据存储及管理模块，所述数据采集模块包括机械振动监测模块、局部过热高频噪声信号监测模块、驱动电机电流监测模块和驱动电机旋转角度监测模块，通过与之对应的传感器对换流变分解开关的状态进行监测，实时反馈数据，所述数据分析模块包括振动信号时域频域分析模块、驱动电机电流信号包络提取模块、角度信号一阶导数包络线模块和角度信号瞬态频率模块，用于处理个传感器反馈的数据，并形成模型后与特征模型进行对比，从而判断是否存在问题以及是否需要预警。

所述数据采集模块包含用于监测机械振动的振动加速度传感器、用于监测局部过热高频噪声信号的温度传感器和音频传感器、用于监测驱动电机电流信号的电流传感器和用于监测驱动电机旋转角度信号的角度传感器，各传感器与模块对应，方便监测。

所述振动加速度传感器有多个且底部设有磁吸附件，振动加速度传感器通过磁吸附件固定在不同的位置上，方便监控，同时减小数据的误差，多点排查。

所述数据传输模块设有用于连接到远程主机的以太网的网络接口，各种传感器监测到的数据通过数据传输模块直接上传到以太网上，并通过远程的单芯片多核处理器进行分析。

所述数据分析模块在单芯片多核处理器上实现，还包括故障预警模块以及状态评估模块，与之匹配连接的还有提醒故障预警的警示机构和能够显示评估结果的显示屏，方便随意查询状态，保证及时警示。

所述数据存储及管理模块包括存储状态数据的服务器以及备份数据的硬盘，保证数据安全，方便更新故障的特征值数据库。

本实用新型的工作原理：本实用新型提供一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，根据基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统需求分析，明确系统的设计目标及实现功能，将在线监测系统划分为数据采集、数据传输、数据分析及数据存储管理等模块，其中数据分析模块主要包括预警和诊断评估功能。

（1）数据采集模块：根据安装在换流变分接开关上的振动传感器及电参数传感器等，利用电、磁学等手段实时采集设备的特征参量数据；

（2）数据传输模块：接收到数据采集模块的原始数据后，启动WEB端系统发布功能，将原始数据通过互联网高速实时发布，装有客户端软件的计算机即可实现远程数据采集功能；

（3）数据分析模块：针对采集的振动信号、驱动电机电流信号、旋转角度及局部过得高频噪声信号等原始数据进行分析处理，并根据所得各项指标对换流变分接开关进行预警和综合诊断评估；

预警功能：求取电机驱动电流信号包络线，对各振动信号、热噪声信号及电机驱动电流信号设定相应的阈值，一旦参数越限，系统预警功能启动；

诊断评估：通过对采集接收到的电机驱动电流信号，旋转角度信号，热噪声信号及振动信号预处理及分析，提取电机驱动电流值、开关切换动作发生时刻及动作持续时间、电机旋转角度的一阶倒数、热噪声幅值、振动峰值、均方根值、峰值因素等指标作为诊断评估特征量，采用模糊综合评判方法综合评估换流变分接开关的运行状态；

（4）数据管理存储模块：将接收到得原始数据及相应的分析处理计算结果存入实时数据库中，针对每一次检测数据及相应的分析结果创建一条记录，方便数据管理与查询，同时可任意查询已记录在数据库中的历史数据及相应分析结果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：包括监测系统本体，所述监测系统本体包括内含数种传感器的数据采集模块、与数据采集模块的信号输出端电性连接的数据传输模块、与数据传输模块的信号输出端信号连接的数据分析模块以及与数据分析模块的信号输出端电性连接的数据存储及管理模块，所述数据采集模块包括机械振动监测模块、局部过热高频噪声信号监测模块、驱动电机电流监测模块和驱动电机旋转角度监测模块，所述数据分析模块包括振动信号时域频域分析模块、驱动电机电流信号包络提取模块、角度信号一阶导数包络线模块和角度信号瞬态频率模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：所述数据采集模块包含用于监测机械振动的振动加速度传感器、用于监测局部过热高频噪声信号的温度传感器和音频传感器、用于监测驱动电机电流信号的电流传感器和用于监测驱动电机旋转角度信号的角度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：所述振动加速度传感器有多个且底部设有磁吸附件，振动加速度传感器通过磁吸附件固定在不同的位置上。

4.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：所述数据传输模块设有用于连接到远程主机的以太网的网络接口。

5.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：所述数据分析模块在单芯片多核处理器上实现，还包括故障预警模块以及状态评估模块，与之匹配连接的还有提醒故障预警的警示机构和能够显示评估结果的显示屏。

6.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的换流变分接开关状态在线监测系统，其特征在于：所述数据存储及管理模块包括存储状态数据的服务器以及备份数据的硬盘。

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