杭州GZAF-1000S系列振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)說明

一、概述變壓器在電力系統(tǒng)中起到電壓變換、電能分配等重要作用，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關(guān)、繞組及鐵芯是變壓器/電抗器的重要組成部分，三者的故障率總和占變壓器/電抗器整體故障的70%左右，而傳統(tǒng)預(yù)防性檢修方法具有試驗(yàn)周期長(zhǎng)、影響變壓器正常運(yùn)行、耗費(fèi)人力物力等缺點(diǎn)。開展基于聲學(xué)指紋的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可在在線狀態(tài)下及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器/電抗器有載分接開關(guān)、繞組及鐵芯的潛在故障，并及時(shí)預(yù)警，從而延長(zhǎng)變壓器使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。有載分接開關(guān)（On-LoadTapChanger,OLTC）是在勵(lì)磁狀態(tài)下，通過改變繞組分接位置實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的有載調(diào)壓，起到穩(wěn)定負(fù)載電壓、調(diào)節(jié)無(wú)功潮流、增加電網(wǎng)靈活度等重要作用。它是調(diào)壓變壓器中***的可動(dòng)部件、關(guān)鍵部件之一。國(guó)際大電網(wǎng)委員會(huì)(GIGRE)等國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，有載分接開關(guān)故障占變壓器總體故障的30%以上，各類故障影響變壓器及整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)導(dǎo)致大面積停電、電氣火災(zāi)等事故。GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)--敞開式斷路器監(jiān)測(cè)技術(shù)背景。杭州GZAF-1000S系列振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)說明

GIS及敞開式的隔離開關(guān)監(jiān)測(cè):功能特性:主要功能特性如下：?采用加速度傳感器及電流傳感器監(jiān)測(cè)隔離開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋及電機(jī)電流信號(hào)；?具有比對(duì)分析功能：可將測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、歷史測(cè)量信號(hào)進(jìn)行橫向及縱向比對(duì)分析；?具有診斷分析功能：可對(duì)隔離開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行診斷，并上傳原始數(shù)據(jù)及分析結(jié)果；?具有斷電不丟失存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、復(fù)電自啟動(dòng)、自復(fù)位的功能，可連續(xù)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)及導(dǎo)出功能，可夠存儲(chǔ)500次以上的操作數(shù)據(jù)，并具備批量處理數(shù)據(jù)功能；?具備振動(dòng)聲學(xué)指紋及電機(jī)電流信號(hào)波形、包絡(luò)分析、時(shí)頻圖譜等展示功能；?自動(dòng)提取分合動(dòng)作時(shí)間、電機(jī)峰值電流、電機(jī)電流燃弧時(shí)間、電流抖動(dòng)振動(dòng)聲電力設(shè)備監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的“中國(guó)智造者”第8頁(yè)共12頁(yè)學(xué)高幅值關(guān)鍵特征、振動(dòng)聲學(xué)脈動(dòng)關(guān)鍵特征等參量；?智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的數(shù)據(jù)庫(kù)，包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號(hào)重合度對(duì)比開展智能分析，更直觀、快速地判斷電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號(hào)重合度對(duì)比，GZAF-1000S監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)實(shí)時(shí)采集信號(hào)包絡(luò)曲線與正常狀態(tài)包絡(luò)曲線互相關(guān)系數(shù)接近1時(shí)，實(shí)時(shí)采集的信號(hào)接近正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)互相關(guān)系數(shù)接近0時(shí)，被測(cè)設(shè)備可能存在故障。杭州國(guó)洲電力振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)參數(shù)GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動(dòng)聲學(xué)指紋數(shù)據(jù)采集裝置。

敞開式斷路器監(jiān)測(cè):功能特性敞開式斷路器機(jī)械特性監(jiān)測(cè)單元主要功能特性如下：?具備斷路器振動(dòng)聲學(xué)指紋、分合閘線圈電流、儲(chǔ)能電機(jī)電流、行程、分合閘位置監(jiān)測(cè)功能；?具備振動(dòng)信號(hào)、電流波形、行程曲線、壓力變化記錄及展示功能，自動(dòng)計(jì)算峰值電流、電流上升速率、動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)、行程、分合閘位置、分合閘次數(shù)等參數(shù)；?監(jiān)測(cè)單元支持多通道信號(hào)同步采集，通道數(shù)不小于8個(gè)；?支持歷史數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析、不同通道測(cè)量數(shù)據(jù)的橫向及縱向?qū)Ρ裙δ?；電力設(shè)備監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的“中國(guó)智造者”第7頁(yè)共12頁(yè)?具有斷電不丟失存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、復(fù)電自啟動(dòng)、自復(fù)位的功能，可連續(xù)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)及導(dǎo)出1000次以上斷路器動(dòng)作數(shù)據(jù)；?斷路器每次動(dòng)作后，監(jiān)測(cè)單元主動(dòng)評(píng)估斷路器運(yùn)行狀態(tài)，并自動(dòng)上傳分析結(jié)果；?智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的數(shù)據(jù)庫(kù)，包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號(hào)重合度對(duì)比開展智能分析，更直觀、快速地判斷電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號(hào)重合度對(duì)比，GZAF-1000S監(jiān)測(cè)系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)實(shí)時(shí)采集信號(hào)包絡(luò)曲線與正常狀態(tài)包絡(luò)曲線互相關(guān)系數(shù)接近1時(shí)，實(shí)時(shí)采集的信號(hào)接近正常運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)互相關(guān)系數(shù)接近0時(shí)，被測(cè)設(shè)備可能存在故障。

(3)基頻信號(hào)能量比(E)：100Hz基頻分量時(shí)域信號(hào)能量占信號(hào)總能量的比值，計(jì)算公式如下：電力設(shè)備監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的“中國(guó)智造者”第15頁(yè)共29頁(yè)=122其中100Hz基頻分量的時(shí)域信號(hào)，為采樣索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為振動(dòng)聲學(xué)指紋頻譜圖的主要成分，基頻信號(hào)能量比應(yīng)較大；存在故障時(shí)，諧波分量增加且峰值頻率發(fā)生偏移，基頻信號(hào)能量比變小。(4)互相關(guān)系數(shù)(r)：正常狀態(tài)與實(shí)時(shí)測(cè)得振動(dòng)聲學(xué)指紋信號(hào)頻譜圖之間的相似度，計(jì)算公式如下：=[??[?[?2其中和分別為正常狀態(tài)與實(shí)時(shí)測(cè)得振動(dòng)聲學(xué)指紋信號(hào)的頻域分布，信號(hào)的平均值，互相關(guān)系數(shù)范圍為0~1。正常運(yùn)行時(shí)，相關(guān)系數(shù)應(yīng)接近于1；存在故障時(shí)，信號(hào)頻率分布發(fā)生改變，互相關(guān)系數(shù)減小。GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)--GIS本體監(jiān)測(cè)技術(shù)背景。

杭州國(guó)洲電力科技有限公司，專注于綜合智慧能源服務(wù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)、輸、變、配、用、儲(chǔ)等全過程的各主設(shè)備參量監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)的研制，致力于為領(lǐng)域內(nèi)的各科研院所、專業(yè)院校、設(shè)備管理、工程服務(wù)、發(fā)電、設(shè)備制造等合作方提供前列的解決方案。我公司于2014年1月把研發(fā)部、生產(chǎn)部和技術(shù)服務(wù)部融合打造成“技術(shù)智造中心”，并在研發(fā)部組建了專注于局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)和振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)技術(shù)的兩個(gè)技術(shù)組，成功研制出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、先進(jìn)的局部放電和振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)技術(shù)，且至今已在合作方的實(shí)驗(yàn)室、投運(yùn)站場(chǎng)、制造廠區(qū)上大量運(yùn)用多年，為綜合智慧能源服務(wù)領(lǐng)域中電網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供了逐年增長(zhǎng)的先進(jìn)的、高效的技術(shù)支持。杭州國(guó)洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)背景。國(guó)洲電力振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)軟件界面

GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)能量分布曲線。杭州GZAF-1000S系列振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)說明

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由壓電式加速度傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、云服務(wù)器（采用B/S結(jié)構(gòu)）、通訊子系統(tǒng)及供電系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖如下圖2所示。傳感器：GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感層由6路壓電式加速度傳感器及1路電流傳感器構(gòu)成，各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示。壓電式加速度傳感器集成電荷放大器，將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號(hào)；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，節(jié)省空間。采用3路壓電式加速度傳感器獲取有載分接開關(guān)振動(dòng)信號(hào)，振動(dòng)傳感器通過固定底座安裝在變壓器/電抗器外壁，安裝位置通常選取平行于分接開關(guān)垂直傳動(dòng)桿方向，且盡量靠近分接開關(guān)觸頭組處。采用1路電流傳感器獲取有載分接開關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)，電流傳感器安裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源線處。采用3路振動(dòng)傳感器檢測(cè)變壓器/電抗器繞組及鐵芯運(yùn)行狀況，傳感器通常選取于上夾件底部、非冷卻器側(cè)油箱表面中部及油箱頂部中心點(diǎn)。杭州GZAF-1000S系列振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)說明