一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置的制作方法

本发明属于电力设备状态监测与故障诊断研究技术领域，尤其涉及一种运行中三相分体式电力变压器振幅波谱特征参量采集装置。

背景技术：

电力变压器的绕组变形及其引起的抗短路能力下降是严重的设备隐患，会威胁到电网的安全运行。传统的频率响应分析法能够在变压器不吊罩的情况下检测电力变压器绕组是否变形，具有较高的检测灵敏度和准确性；但是该方法仅适用于在电力变压器停电情况下开展测试，不利于持续跟踪分析设备运行状态，且影响输变电设备可靠性。

运行中变压器振幅（声响）波谱信号的特征向量是表征工况的重要参量。变压器运行时的磁致伸缩和漏磁将引起铁芯叠片及绕组之间振幅，并通过绝缘油和铁芯垫脚将振幅波谱信号传递至变压器本体（油箱）表面。正常状态下，空载时的振幅主要来源于激磁电流作用下的铁心振幅；负载时则叠加了负载电流作用下的绕组振幅。行业内的运行经验及研究结果已经表明，设备器身的振幅与其绕组及铁心的压紧程度、绕组的位移及变形密切相关。针对此问题，电力设备预防性试验规程（q/csg114002-2011）也已明确要求当油浸式电力变压器在必要时测量其箱壳振幅。因此，可通过监测油箱表面的振幅波谱信号而评估绕组及铁芯的压紧状况、绕组的位移及变形状态。但是同一振幅传感器在变压器不同位置测量到的振幅信号差别很大，而且频域内各个频段的响应也有很大不同；所以要准确判别故障，一定要选择好最优传感器安装位置，应用合适的振幅波谱特征参量采集装置，获得更丰富的振幅信息。

鉴于此，有必要研制测量电力变压器振幅波谱信号的采集装置，经采集、跟踪设备的振幅波谱信号，分析其绕组及铁心状态的嬗变过程。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置，将其紧贴在变压器油箱外壳上，采集信号，即能初判不同负载电流下的振幅主要因素来源及其程度，优化三相分体式变压器振幅波谱特征参量采集装置的安装位置和振幅波谱特征参量的采集方式。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置，包括变压器器身正面振幅波谱采集单元、变压器器身背面振幅波谱采集单元以及中央采集控制器；所述的器身正面振幅波谱采集单元通过信号电缆与所述的器身背面振幅波谱采集单元进行连接，所述的器身背面振幅波谱采集单元通过电缆与所述的中央采集控制器进行连接；所述的器身正面振幅波谱采集单元，用于采集三相分体式变压器的器身正面的振幅波谱；所述的器身背面振幅波谱采集单元，用于采集三相分体式变压器的器身背面的振幅波谱；所述的中央采集控制器，用于控制所述的器身正面振幅波谱采集单元和器身背面振幅波谱采集单元启动并同步采集，同时对所述的器身正面振幅波谱采集单元和器身背面振幅波谱采集单元采集到的振幅波谱进行处理、分析并显示结果。

进一步的，所述的器身正面振幅波谱采集单元包括器身正面振幅波谱采集板、第一电缆接线端子、器身正面振幅波谱电缆接线端子、器身正面上部振幅波谱采集传感器、器身正面中部振幅波谱采集传感器、器身正面下部振幅波谱采集传感器以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器；所述的器身正面振幅波谱采集板分别与第一电缆接线端子、器身正面上部振幅波谱采集传感器、器身正面中部振幅波谱采集传感器、器身正面下部振幅波谱采集传感器以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器的一端连接；所述的器身正面振幅波谱电缆接线端子分别与器身正面上部振幅波谱采集传感器、器身正面中部振幅波谱采集传感器、器身正面下部振幅波谱采集传感器以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器的另一端连接。

进一步的，所述的器身正面振幅波谱采集板为12信号通道采集板，所述的器身正面上部振幅波谱采集传感器、器身正面中部振幅波谱采集传感器、器身正面下部振幅波谱采集传感器以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器分别为3个，并分别水平并排的安装在变压器器身正面的上部、中部以及下部，且与12信号通道采集板对应连接。

进一步的，所述的器身正面振幅波谱电缆接线端子设有12对端口，分别为器身正面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口，器身正面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口，器身正面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口，器身正面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口和器身正面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口；其中，所述的器身正面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口和器身正面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身正面上部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身正面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口和器身正面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身正面中部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身正面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口和器身正面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身正面下部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身正面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口、器身正面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口和器身正面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器的另一端连接。

进一步的，所述的器身正面振幅波谱采集单元还包括第一参考验证传感器，所述的第一参考验证传感器与所述的器身正面振幅波谱采集板连接；所述第一参考验证传感器，用于验证所述的器身正面上部振幅波谱采集传感器、器身正面中部振幅波谱采集传感器、器身正面下部振幅波谱采集传感器以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器测量是否正常。

进一步的，所述的器身背面振幅波谱采集单元包括器身背面振幅波谱采集板、第二电缆接线端子、器身背面振幅波谱电缆接线端子、器身背面上部振幅波谱采集传感器、器身背面中部振幅波谱采集传感器、器身背面下部振幅波谱采集传感器以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器；所述的器身背面振幅波谱采集板分别与第二电缆接线端子、器身背面上部振幅波谱采集传感器、器身背面中部振幅波谱采集传感器、器身背面下部振幅波谱采集传感器以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器的一端连接；所述的器身背面振幅波谱电缆接线端子分别与器身背面上部振幅波谱采集传感器、器身背面中部振幅波谱采集传感器、器身背面下部振幅波谱采集传感器以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器的另一端连接。

进一步的，所述的器身背面振幅波谱采集板为12信号通道采集板，所述的器身背面上部振幅波谱采集传感器、器身背面中部振幅波谱采集传感器、器身背面下部振幅波谱采集传感器以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器分别为3个，并分别水平并排的安装在变压器器身背面的上部、中部以及下部，且与12信号通道采集板对应连接。

进一步的，所述的器身背面振幅波谱电缆接线端子设有12对端口，分别为器身背面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口，器身背面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口，器身背面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口，器身背面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口和器身背面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口；其中，所述的器身背面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口和器身背面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身背面上部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身背面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口和器身背面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身背面中部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身背面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口和器身背面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身背面下部振幅波谱采集传感器的另一端连接；所述的器身背面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口、器身背面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口和器身背面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口分别与三个器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器的另一端连接。

进一步的，所述的器身背面振幅波谱采集单元还包括第二参考验证传感器，所述的第二参考验证传感器与所述的器身背面振幅波谱采集板连接；所述第二参考验证传感器，用于验证所述的器身背面上部振幅波谱采集传感器、器身背面中部振幅波谱采集传感器、器身背面下部振幅波谱采集传感器以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器测量是否正常。

与现有技术相比，本发明所提供的一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置，通过器身正面振幅波谱采集单元和器身背面振幅波谱采集单元对运行中的变压器正面和背面不同位置的振幅波谱特征参量进行采集，从而分析判断运行中变压器异常的性质、类别、程度、部位以及原因；该振幅波谱特征参量采集装置运行稳定，能够采集不同时刻、不同位置的振幅波谱时域波形及频谱等特征参量，为进一步应用振动测量技术来评估变压器绕组及铁芯的压紧状况、绕组的位移以及变形状态提供了丰富的数据支撑；采用了参考验证传感器，及时比对异常信号，避免了变压器器身正面或背面振幅波谱采集传感器故障时的误告警，提高了识别和判断变压器（铁芯、绕组）异常性质、类别、程度、部位和原因的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置的结构示意图；

图2是本发明器身正面振幅波谱采集单元的结构示意图；

图3是本发明器身背面振幅波谱采集单元的结构示意图；

图4是本发明器身正面振幅波谱电缆接线端子的接线示意图；

图5是本发明器身背面振幅波谱电缆接线端子的接线示意图；

其中：1为器身正面振幅波谱采集单元，2为器身背面振幅波谱采集单元，3为中央采集控制器，4为器身正面振幅波谱采集传感器，5为器身背面振幅波谱采集传感器，1-1为器身正面振幅波谱采集板，1-2为第一参考验证传感器，1-3为第一电缆接线端子，1-4为器身正面振幅波谱电缆接线端子，1-5为器身正面上部振幅波谱采集传感器，1-6为器身正面中部振幅波谱采集传感器，1-7为器身正面下部振幅波谱采集传感器，1-8为器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器，2-1为器身背面振幅波谱采集板，2-2为第二参考验证传感器，2-3为第二电缆接线端子，2-4为器身背面振幅波谱电缆接线端子，2-5为器身背面上部振幅波谱采集传感器，2-6为器身背面中部振幅波谱采集传感器，2-7为器身背面下部振幅波谱采集传感器，2-8为器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器，1-4-1为器身正面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-2为器身正面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-3为器身正面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-4为器身正面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-5为器身正面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-6为器身正面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-7为器身正面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-8为器身正面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-9为器身正面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-10为器身正面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-11为器身正面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口，1-4-12为器身正面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-1为器身背面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-2为器身背面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-3为器身背面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-4为器身背面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-5为器身背面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-6为器身背面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-7为器身背面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-8为器身背面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-9为器身背面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-10为器身背面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-11为器身背面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口，2-4-12为器身背面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所提供的一种运行中电力变压器振幅波谱特征参量采集装置，包括变压器器身正面振幅波谱采集单元1、变压器器身背面振幅波谱采集单元2以及中央采集控制器3；器身正面振幅波谱采集单元1通过信号电缆与器身背面振幅波谱采集单元2进行连接，器身背面振幅波谱采集单元2通过电缆与中央采集控制器3进行连接。

如图2所示，器身正面振幅波谱采集单元1包括器身正面振幅波谱采集板1-1、第一电缆接线端子1-3、器身正面振幅波谱电缆接线端子1-4、器身正面上部振幅波谱采集传感器1-5、器身正面中部振幅波谱采集传感器1-6、器身正面下部振幅波谱采集传感器1-7以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器1-8；器身正面振幅波谱采集板1-1分别与第一电缆接线端子1-3、器身正面上部振幅波谱采集传感器1-5、器身正面中部振幅波谱采集传感器1-6、器身正面下部振幅波谱采集传感器1-7以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器1-8的一端连接；器身正面振幅波谱电缆接线端子1-4分别与器身正面上部振幅波谱采集传感器1-5、器身正面中部振幅波谱采集传感器1-6、器身正面下部振幅波谱采集传感器1-7以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器1-8的另一端连接。

器身正面振幅波谱采集板1-1为12信号通道采集板，器身正面上部振幅波谱采集传感器1-5、器身正面中部振幅波谱采集传感器1-6、器身正面下部振幅波谱采集传感器1-7以及器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器1-8分别为3个，并分别水平并排的安装在变压器器身正面的上部、中部以及下部，且与12信号通道采集板对应连接。

如图4所示，器身正面振幅波谱电缆接线端子1-4设有12对端口，分别为器身正面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-1、器身正面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-2、器身正面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-3，器身正面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-4、器身正面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-5、器身正面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-6，器身正面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-7、器身正面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-8、器身正面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-9，器身正面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-10、器身正面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-11和器身正面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-12；其中，器身正面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-1、器身正面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-2和器身正面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-3分别与三个器身正面上部振幅波谱采集传感器1-5的另一端连接；器身正面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-4、器身正面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-5和器身正面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-6分别与三个器身正面中部振幅波谱采集传感器1-6的另一端连接；器身正面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-7、器身正面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-8和器身正面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口1-4-9分别与三个器身正面下部振幅波谱采集传感器1-7的另一端连接；器身正面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-10、器身正面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-11和器身正面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口1-4-12分别与三个器身正面冷却器振幅波谱参考采集传感器1-8的另一端连接。

器身正面振幅波谱采集单元1还包括第一参考验证传感器1-2，第一参考验证传感器1-2与器身正面振幅波谱采集板1-1连接，第一参考验证传感器1-2采用压电式加速度振动传感器。

如图3所示，器身背面振幅波谱采集单元2包括器身背面振幅波谱采集板2-1、第二电缆接线端子2-3、器身背面振幅波谱电缆接线端子2-4、器身背面上部振幅波谱采集传感器2-5、器身背面中部振幅波谱采集传感器2-6、器身背面下部振幅波谱采集传感器2-7以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器2-8；器身背面振幅波谱采集板2-1分别与第二电缆接线端子2-3、器身背面上部振幅波谱采集传感器2-5、器身背面中部振幅波谱采集传感器2-6、器身背面下部振幅波谱采集传感器2-7以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器2-8的一端连接；器身背面振幅波谱电缆接线端子2-4分别与器身背面上部振幅波谱采集传感器2-5、器身背面中部振幅波谱采集传感器2-6、器身背面下部振幅波谱采集传感器2-7以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器2-8的另一端连接。

器身背面振幅波谱采集板2-1为12信号通道采集板，器身背面上部振幅波谱采集传感器2-5、器身背面中部振幅波谱采集传感器2-6、器身背面下部振幅波谱采集传感器2-7以及器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器2-8分别为3个，并分别水平并排的安装在变压器器身背面的上部、中部以及下部，且与12信号通道采集板对应连接。

如图5所示，器身背面振幅波谱电缆接线端子2-4设有12对端口，分别为器身背面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-1、器身背面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-2、器身背面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-3，器身背面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-4、器身背面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-5、器身背面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-6，器身背面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-7、器身背面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-8、器身背面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-9，器身背面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-10、器身背面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-11和器身背面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-12；其中，器身背面a相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-1、器身背面b相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-2和器身背面c相上部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-3分别与三个器身背面上部振幅波谱采集传感器2-5的另一端连接；器身背面a相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-4、器身背面b相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-5和器身背面c相中部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-6分别与三个器身背面中部振幅波谱采集传感器2-6的另一端连接；器身背面a相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-7、器身背面b相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-8和器身背面c相下部振幅波谱采集传感器的接线口2-4-9分别与三个器身背面下部振幅波谱采集传感器2-7的另一端连接；器身背面a相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-10、器身背面b相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-11和器身背面c相冷却器振幅波谱采集传感器的接线口2-4-12分别与三个器身背面冷却器振幅波谱参考采集传感器2-8的另一端连接。

器身背面振幅波谱采集单元2还包括第二参考验证传感器2-2，第二参考验证传感器2-2与器身背面振幅波谱采集板2-1连接，第二参考验证传感器2-2采用压电式加速度振动传感器。

本发明的工作原理为：以500kv三相分体式变压器为例，在变压器的相应位置安装该振幅波谱特征参量采集装置；中央采集控制器3发出控制信号启动并控制器身正面振幅波谱采集单元1和器身背面振幅波谱采集单元2进行信号采集，器身正面振幅波谱采集单元1和器身背面振幅波谱采集单元2分别通过器身正面振幅波谱采集板1-1和器身背面振幅波谱采集板2-1上的12信号通道对变压器器身正面和背面的振幅波谱进行同步采集，中央采集控制器3获得采集信号后进行快速傅里叶变换处理即可获得12只器身正面振幅波谱采集传感器4和12只器身背面振幅波谱采集传感器振幅波谱的时域波形及频谱等特征参量，即获得三相分体式变压器a、b、c三相的上部、中部、下部及冷却器各个不同位置的振幅波谱特征参量，再通过振幅波谱的幅值大小和变化趋势分析是否存在异常，最后判断变压器（铁芯、绕组）异常的性质、类别、程度、部位和原因；适时采用第一参考验证传感器1-2和第二参考验证传感器2-2验证器身正面或背面的振幅波谱采集传感器测试是否正常。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。