基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变压器故障诊断设备，尤其涉及一种适用于运行中配电变压器的一种基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断装置。本发明还涉及采用上述方法进行基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断方法。
技术背景
[0002]配电变压器是电力系统中将高压电转换成低压电供用户直接使用的电力传输设备，对保障工业生产和人民生活起着至关重要的作用。配电变压器的安全可靠运行在很大程度上取决于电力系统运维水平。按照DL/T1102-2009《配电变压器运行规程》要求，必须对配电变压器进行定期巡视，及时掌握配电变压器的运行情况。
[0003]配电变压器巡视检查的内容较多，目前主要靠目测完成，故障判断的主观因素较多。而进行预防性试验则存在工作量大、周期长、需要停电等缺点，目前尚无快速、准确的故障诊断设备。
[0004]通过采集配电变压器运行时发出的声音、变压器油中溶解气体含量和油温等与变压器故障直接相关的指标，并对这些指标进行综合分析，可以实现配电变压器故障的快速、准确地诊断。
[0005]声音与故障的关系:配电变压器在正常运行的过程中就会发出声音，所以这里指的“声音”，主要是说跟平常不一样的异音和噪音。如变压器负荷发生显著变动或运行状态出现异常，则声音就较平时增大，有断续杂音或有粗矿声音，这就是异音的一种，当然变压器在运行时还会发出“啾啾”声、“吱吱”火花放电声、“叮叮当当”的敲击声或“呼呼”的吹风声等等，这些声音均说明变压器内部有故障发生，例如内部放电、变压器过负荷等。因此通过对配电变压器运行声音的检测和识别，可以发现运行中配电变压器可能存在的故障。
[0006]变压器油中溶解气体含量与故障的关系:电力行业标准DL/T 722-2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》和国标GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》明确指出，可以通过不同故障类型所产生气体推断变压器的故障类型。
[0007]变压器油温与故障的关系:变压器上层油温超过允许温度，可能是变压器过负荷、散热不好或内部故障造成的。油温过高会损坏变压器的绝缘，严重的甚至会烧毁整个变压器。因此，一旦发现变压器油温过高，应及时查明原因采取相应措施。根据国标GB1094.2-1996《电力变压器第二部分温升》和电力行业标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》的规定，可以通过检测运行中变压器油的温度来判断变压器是否发生故障。
[0008]现有技术都是分别采用上述三种指标单独进行故障诊断，都有一定的局限性，不能形成充分证据，无法确认故障类型和故障部位。配电变电压器的运行环境比较复杂，负载状态各不相同，而且采用的变压器油品质良莠不齐，缺乏新投运时油中溶解气体含量的原始数据，单独通过油中溶解气体含量来判断是否存在故障更显得依据不足。
[0009]现有技术中，申请公布号为CN103995194A、申请公布日为2014.08.20的中国发明专利公布《基于声音监测的预报警变压器》，将声音采集装置永久安装在变压器内部，是一种在线监测装置。其必须与变压器厂家合作，在出厂前安装变压器内部，这会大大增加检测成本，对于已经投运的配电变压器则无法安装或安装代价较大；且其采用有线通讯方式，采用以太网、RS485或USB等技术进行数据传输，成本高、布线繁琐、维护麻烦。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断装置。
[0011]本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供采用上述装置进行基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断方法。
[0012]采用本发明的装置进行基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断方法，可在现场对运行中配电变压器进行故障检测并判断故障类型的要求，且不需要现场提供电源，具有便于携带、信号采集传输成本低、诊断速度快、使用方便的特点。
[0013]解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案:
[0014]—种基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断装置，其特征是:包括声音采集单元、油温采集单元、变压器油中溶解气体分析单元、故障诊断单元和提供电力的电池供电丰吴块；
[0015]所述故障诊断单元包括:一 FM调频接收器模块7，其输出端依次连接有AD转换器8和ARM单片机9，所述ARM单片机还外接有触摸显示器10、USB输入接口 18和RS232输入接口 19 ；
[0016]所述声音采集单元包括:一固定支架2，其上固定有强磁铁I和拾音头3，所述拾音头与一拾音器4连接，拾音器输出端依次连接有信号调理电路5和FM调频发射器模块6，所述FM调频发射器模块通过调频电磁波与所述故障诊断单元的FM调频接收器模块7连接；
[0017]所述油温采集单元包括红外成像仪或红外测温仪11及USB通讯线12，油温采集单元用USB通讯线12经USB接口和故障诊断单元连接；
[0018]所述变压器油中溶解气体分析单元包括:一采样栗14，其入口通过不锈钢管与一外部装有变压器油的油样瓶13连接、出口与一电磁阀15的入口连接，电磁阀15的出口通过不锈钢管与一气体传感器16的入口连接，气体传感器16的出口与一废油瓶17连接，所述气体传感器16和故障诊断单元通过RS232数据线连接。
[0019]所述声音采集单元中，拾音头与拾音器采用粘合方式连接，拾音头为不锈钢空心管，直径5_长度12_，一头采用半球形封口，另一头采用扩孔器加工成外径8_左右的喇叭口 ；拾音器为压电陶瓷片，外径27_;拾音头的喇叭口一端采用环氧树脂与拾音器垂直粘接；拾音头3、拾音器4、信号调理电路5、FM调频发射器模块6依次连接后，全部安装在固定支架2上；强磁铁I由6根圆柱形磁钢组成，采用螺丝与固定支架连接。
[0020]所述的FM调频发射器模块、FM调频接收器模块的发射和接收频率调整范围是87.0MHz?108.0MHz，调整步进为0.1MHz，并通过液晶屏显示当前频率。
[0021]所述AD转换器通过总线与ARM单片机系统连接，AD转换器采用的专用音频模数转换芯片，由Σ-Δ调制器和数字降频滤波器组成，采用过采样和量化噪声整形技术，将音频信号频带内的噪声推向调频范围，然后利用降采样滤波器将高频噪声滤除，实现20Hz-20kHz频率范围内音频信号的数字化处理。
[0022]所述的ARM单片机系统内置有:
[0023]1，与配电变压器典型故障对应的声音模型/变压器故障数据库，声音模型包含了音频特征参量，并与典型故障形成对应关系，以故障代码的方式予以指示；
[0024]2，与配电变压器典型故障对应的温度/变压器故障数据库，以故障代码的方式予以指示；
[0025]3，与配电变压器典型故障对应的气体含量/变压器故障数据库，以故障代码的方式予以指示。
[0026]解决上述第二个技术问题，本发明采用如下的技术方案:
[0027]采用上述装置进行基于多指标综合评价的配电变压器故障诊断方法，其特征是包括以下步骤:
[0028]SI，采用绝缘杆将声音采集单元举起到欲诊断配电变压器附近，通过强磁铁吸附到配电变压器外壳，并使拾音头与配电变压器外壳完全贴合，实现配电变压器内部声音采集功能，并将音频信号通过FM调频发射器模块向空中发射；
[0029]S2，连接好油温采集单元与故障诊断单元通讯的USB线，将红外成像仪或红外测温仪对准配电变压器本体，寻找配电变压器本体的最高温度点，并操作红外成像仪或红外测温仪将温度值发送到故障诊断单元；
[0030]S3，将变压器油采集到油样瓶中，将不锈钢管一端插入油样瓶液面与底部中间的位置，另一端与采样栗的入口连接，开启电磁阀，启动采样栗，将变压器油注入到气体传感器中，注满后关闭采样栗和电磁阀，气体传感器进入测量阶段，测量完成后测量数据通过RS232通讯线发送到故障诊断单元；
[0