一种配网变压器振动监测系统及方法与流程

1.本发明属于变压器故障监测技术领域，具体涉及一种配网变压器振动监测系统及方法。


背景技术：

2.电力变压器是一个静止的高压电气设备，其内部的绕组、铁芯在电磁场作用下产生振动，电流流过绕组产生电动力引起振动，铁芯在励磁电流的变化下发生磁致伸缩产生振动。内部的振动可以传导到变压器油箱壳体外表，振动是变压器运行时的正常现象，但在过负荷、励磁存在故障时，变压器会产生振幅变大、频率变高等异常振动，异常振动严重会导致变压器内部的绕组变形、匝间绝缘磨损、部件发热、铁芯夹件松动等故障。在变压器运行状态下，对变压器的机械振动进行监测，可以及时发现变压器内部的故障隐患，提高运维检修效率和供电质量。因此，对变压器在带电运行状态的振动进行带电检测或在线监测具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够在变压器带电运行时实现振动异常监测的配网变压器振动监测系统及方法。
4.为实现以上目的，本发明的技术方案如下：一种配网变压器振动监测系统，包括安装在变压器外壳上的多个振动测试组，每个振动测试组包括振动传感器和声音传感器，所述振动传感器、声音传感器均通过采集卡与处理器连接；所述采集卡用于变压器带电运行时实时采集振动传感器、声音传感器的检测信号并将其发送给处理器；所述处理器用于通过对比振动传感器、声音传感器的检测信号进行振动异常诊断。
5.所述振动传感器、声音传感器均通过iepe调理电路与采集卡连接。
6.所述采集卡为高速同步采集卡。
7.一种配网变压器振动监测方法，依次包括以下步骤：步骤a、变压器带电运行时，采集卡实时采集振动传感器、声音传感器的检测信号并将其发送给处理器；步骤b、处理器判断接收到的振动传感器、声音传感器的检测信号是否同时采集，若是，则进入步骤c，否则返回步骤a；步骤c、处理器将振动传感器、声音传感器的检测信号进行对比，若两者波形的相似度超过80%且振动信号的幅值超过正常幅值的1.3倍，则判定变压器内部振动异常。
8.步骤c中，所述波形相似度的计算方法为：对于采集卡采集的两组采样数据，逐个进行对比，若同一时刻的ad值同方向，则判定为真，统计为真的次数，并将其与总对比次数
的比值作为相似度。
9.所述步骤c还包括：在判定变压器内部振动异常后，处理器统计一个磁致收缩的变化周期内来自振动传感器的振动信号数量，若达到2个或以上，则判定为铁芯松动故障。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明一种配网变压器振动监测系统包括安装在变压器外壳上的多个振动测试组，每个振动测试组包括振动传感器和声音传感器，在变压器带电运行时，采集卡会实时采集振动传感器、声音传感器的检测信号并将其发送给处理器，随后处理器判断接收到的振动传感器、声音传感器的检测信号是否同时采集，若是，则将振动传感器、声音传感器的检测信号进行对比，若两者波形的相似度超过80%且振动信号的幅值超过正常幅值的1.3倍，则判定变压器内部振动异常，该系统通过振动加声音的组合方式，声音传感器的引入可有效排除外部杂音等干扰因数，使得变压器内部振动异常的判定结果更为准确可靠。因此，本发明能够准确可靠的监测变压器内部振动异常。
11.2、本发明一种配网变压器振动监测系统中振动传感器、声音传感器均通过iepe调理电路与采集卡连接，本设计通过引入iepe调理电路，有效保证了信号在信号线上的传输稳定性，尤其是多路信号的传输稳定性。因此，本发明保证了信号传输的稳定性。
12.3、本发明一种配网变压器振动监测方法在判定变压器内部振动异常的基础上，通过统计一个磁致收缩的变化周期内来自振动传感器的振动信号数量可有效判定铁芯松动故障。因此，本发明实现了铁芯松动故障诊断。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图。
14.图中，振动传感器1、声音传感器2、采集卡3、处理器4、iepe调理电路5。
具体实施方式
15.下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
16.参见图1，一种配网变压器振动监测系统，包括安装在变压器外壳上的多个振动测试组，每个振动测试组包括振动传感器1和声音传感器2，所述振动传感器1、声音传感器2均通过采集卡3与处理器4连接；所述采集卡3用于变压器带电运行时实时采集振动传感器1、声音传感器2的检测信号并将其发送给处理器4；所述处理器4用于通过对比振动传感器1、声音传感器2的检测信号进行振动异常诊断。
17.所述振动传感器1、声音传感器2均通过iepe调理电路5与采集卡3连接。
18.所述采集卡3为高速同步采集卡。
19.一种配网变压器振动监测方法，依次包括以下步骤：步骤a、变压器带电运行时，采集卡3实时采集振动传感器1、声音传感器2的检测信号并将其发送给处理器4；步骤b、处理器4判断接收到的振动传感器1、声音传感器2的检测信号是否同时采集，若是，则进入步骤c，否则返回步骤a；
步骤c、处理器4将振动传感器1、声音传感器2的检测信号进行对比，若两者波形的相似度超过80%且振动信号的幅值超过正常幅值的1.3倍，则判定变压器内部振动异常。
20.步骤c中，所述波形相似度的计算方法为：对于采集卡3采集的两组采样数据，逐个进行对比，若同一时刻的ad值同方向，则判定为真，统计为真的次数，并将其与总对比次数的比值作为相似度。
21.所述步骤c还包括：在判定变压器内部振动异常，处理器4统计一个磁致收缩的变化周期内来自振动传感器1的振动信号数量，若达到2个或以上，则判定为铁芯松动故障。
22.本发明的原理说明如下：声音的产生是因为振动，同时采集振动跟声音信号辨别故障好处是可以最大限度的排除干扰噪声。本发明将一个振动传感器和一个声音传感器组成一个测试组，同时在变压器外壳上布置多组，这样可以测得多个方向上的信号，同时对这几组信号分析可以最大可能判断故障的可能性。
23.铁芯松动故障诊断：铁芯的内部结构主要为硅钢，在电流运转过程中在交变磁场中一旦有微小的变动就会产生磁致的变形，在不规律的变形变化中铁芯会随着电流的交互产生周期性运动。而磁致收缩的变化周期与电流本身的运转变化周期并不保持一致电流的基本频率与内部铁芯的振动节奏相互错开，进而产生异常的噪声与振动。正常情况铁芯没有松动时，在一个周期内只会有一个振动信号，如果松动在一个周期内可能会出现2个或以上振动信号。本发明正是利用该规律进行铁芯松动故障诊断。
24.采集卡3：本发明中采集卡3选择高速同步采集卡，可同时采集8路信号，保证在同时时刻捕捉故障信号，提高准确性。
25.实施例1：参见图1，一种配网变压器振动监测系统，包括安装在变压器外壳上的多个振动测试组，每个振动测试组包括振动传感器1和声音传感器2，所述振动传感器1、声音传感器2均通过iepe调理电路5与采集卡3的信号输入端连接，采集卡3的信号输出端与处理器4连接，且采集卡3为高速同步采集卡，可同时采集8路信号，iepe调理电路5可连接4路传感器。
26.一种配网变压器振动监测方法，依次按照以下步骤进行：1、变压器带电运行时，振动传感器1、声音传感器2实时检测变压器振动信号以及声音信号，并通过iepe调理电路5调理。
27.2、采集卡3采集调理后的振动信号以及声音信号，并将其发送给处理器4；3、处理器4判断接收到的振动信号以及声音信号是否同时采集，若是，则进入步骤4，否则返回步骤1；4、处理器4采用傅里叶变换将振动信号转换为频域波形，并将振动信号、声音信号的时域波形进行对比，若两者波形的相似度超过80%且振动信号的频域波形中幅值超过正常幅值的1.3倍，则判定变压器内部振动异常，其中，所述波形相似度的计算方法为：对于采集卡3采集的两组采样数据，逐个进行对比，若同一时刻的ad值同方向，则判定为真，统计为真的次数，并将其与总对比次数的比值作为相似度。
28.实施例2：与实施例1的不同之处在于：所述步骤4还包括：在判定变压器内部振动异常，处理器4统计一个磁致收缩的变
化周期内来自振动传感器1的振动信号数量，若达到2个或以上，则判定为铁芯松动故障。