一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统及其诊断方法与流程

文档序号：17066715发布日期：2019-03-08 22:58阅读：482来源：国知局

本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统及其诊断方法。

背景技术：

电能是一个国家工业化发展不可或缺的重要能源形式，电力系统的安全和稳定性受到了人们越来越高的重视。电力变压器连接着不同电压等级的电网，是电力系统的重要组成部分之一，电力变压器的运行情况将直接影响电力系统的安全性和可靠性。

电力变压器故障主要为铁芯和绕组故障。电力变压器在运输、装配过程中容易造成铁芯和绕组的受力不均匀，进而产生变形隐患；电力变压器长时间并网运行，导致绝缘老化，从而导致承受过电流、过电压的能力下降，也容易使绕组和铁芯发生变形，引发故障。电力变压器的故障不仅造成自身的损坏，严重时还会造成相邻电网的崩溃，而电力系统的停运将直接影响着人们的生产和生活，甚至可能威胁到人们的生命财产安全。

目前对电力变压器运行状况的分析判断主要依靠预防性试验和定期维修，大多需要停机操作，将会造成一定的不便和经济损失。本发明提出一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统及其诊断方法，与电力系统没有电气连接，不会影响电力系统的正常运行，将待检测变压器与正常运行变压器进行横向对比，具有较强的抗干扰能力和灵敏度，能够安全、可靠地监测电力变压器的状态。

技术实现要素：

本发明提供一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统和诊断方法，将待检测变压器与正常运行变压器进行横向对比，能够安全、可靠地监测电力变压器的状态。

本发明具体为一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统，所述故障诊断系统包括振动信号传感器、a/d转换单元、控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，所述振动信号传感器与所述a/d转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述故障诊断系统将采集的振动信号进行分析计算，判断所述变压器是否异常有振动，进而判断所述变压器是否需要停运检修，若有异常，及时发出报警信号。

所述振动信号传感器采用lc0107t振动加速度信号传感器，安装在所述变压器油箱正面。

所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元完成参数设置和历史查询，所述参数包括不同型号变压器所对应的标准特征相量库、第一报警阀值、第二报警阀值，所述标准特征相量库由无故障运行的变压器的特征相量组成；所述按键输入单元包括五个按键：确认键、上翻键、下翻键、左翻键、右翻键，所述上翻键和所述下翻键还能够实现参数设定时的加减操作；所述显示单元采用液晶显示器，能够进行实时数据显示、报警信息显示；所述报警单元采用声光报警器，当发生振动异常时及时发出光报警和声音报警信号。

所述控制处理单元对采集的振动信号进行分析计算，具体步骤如下：

步骤(a)：对信号进行j层小波包分解，得到2^j个频率段的小波包分解信号ai，i＝0,1,…,2^j-1；

步骤(b)：计算小波包分解信号ai平均值

步骤(c)：计算2^j个小波包重构信号的标准差

步骤(d)：定义小波包分解信号特征相量ai：ai＝(a0,a1,…,a2j-1)；

步骤(e)：调取所述标准特征相量库bi，计算出所述小波包分解信号特征相量ai的差值

步骤(f)：将所述差值ρ(a,b)与报警阀值进行比较。

所述通信单元采用gprs通信技术将相关信息传输至所述监控中心，帮助监控人员对所述变压器振动状况实行实时有效的远程监控，当所述变压器发生异常时能够及时采取相应的措施；所述通信单元还能够完成所述参数的远程设置。

本发明还提供一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统的诊断方法，所述诊断方法包括如下步骤：

步骤(1)：所述振动信号传感器采集所述变压器油箱正面振动信号，并输入所述a/d转换单元；

步骤(2)：经过所述a/d转换单元进行a/d转换；

步骤(3)：通过所述存储单元对所述振动信号进行存储，通过所述显示单元对所述振动信号进行显示；

步骤(4)：对输入的信号进行小波包分解，得到小波包分解信号特征相量；

步骤(5)：计算所述小波包分解信号特征相量与所述标准特征相量库的差值；

步骤(6)：判断所述差值是否小于所述第一报警阀值，若小于，所述变压器振动在正常范围内，返回步骤(1)；若不小于，所述变压器振动异常，发生故障，报警指示灯亮；

步骤(7)：判断所述差值是否小于所述第二报警阀值，若小于，所述变压器振动异常，但仍可继续运行；若不小于，所述变压器振动异常，需要立即停止运行，发出声音报警；

步骤(8)：通过所述显示单元进行故障显示，通过所述显示单元对故障等级信息进行显示，通过所述通信单元将相关信息上传至所述监控中心。

附图说明

图1为本发明一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统的结构示意图。

图2为本发明一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统的诊断方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于振动信号分析的变压器故障诊断系统的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明的故障诊断系统包括振动信号传感器、a/d转换单元、控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，所述振动信号传感器与所述a/d转换单元、所述控制处理单元顺序连接，所述控制处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述故障诊断系统将采集的振动信号进行分析计算，判断所述变压器是否异常有振动，进而判断所述变压器是否需要停运检修，若有异常，及时发出报警信号。