谷宇航

摘 要：設(shè)計(jì)了可以采集電力變壓器音頻信號(hào)和后期信號(hào)分析的音頻信號(hào)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、在線監(jiān)測界面模塊以及信號(hào)分析處理模塊。其中，數(shù)據(jù)采集模塊主要由振動(dòng)傳感器和MPS-140801-IEPE型信號(hào)采集卡組成；在線監(jiān)測界面模塊和信號(hào)分析處理模塊是以LabVIEW開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)的兩套人機(jī)交互程序，從而實(shí)現(xiàn)電力變壓器音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和后期信號(hào)分析處理。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；振動(dòng)法；音頻特征量

中圖分類號(hào)：TM922.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0139-01

在電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備中，電力變壓器居于變電環(huán)節(jié)，是承擔(dān)電壓變換、電能分配的關(guān)鍵設(shè)備。在大型電力變壓器中，最常見的故障主要表現(xiàn)為繞組松散變形和鐵芯松動(dòng)[1]。傳統(tǒng)的變壓器檢修方式是定期檢修，每隔固定的周期讓待檢設(shè)備退出運(yùn)行，這種檢修方式不具備時(shí)效性，而且每檢查一次，都會(huì)造成一定的硬件損耗，會(huì)降低變壓器的使用壽命。所以，針對(duì)電力變壓器的各類故障采用實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測具有經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1 振動(dòng)法監(jiān)測鐵芯、繞組狀態(tài)

變壓器常見的狀態(tài)監(jiān)測方法有DGA、局放分析法、振動(dòng)法等幾種[2]，振動(dòng)法兼顧了準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)備監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛。振動(dòng)特征（位移、加速度、高頻能量）在變壓器正常運(yùn)行和故障運(yùn)行兩種狀態(tài)下，會(huì)呈現(xiàn)不同的表征，而鐵芯和繞組的振動(dòng)會(huì)通過鐵芯墊腳和絕緣油兩條路徑傳遞給箱體表面。鐵芯和繞組的振動(dòng)波形呈現(xiàn)一定的頻譜特性，這些頻譜特性是表征繞組、鐵芯運(yùn)行狀態(tài)的重要信號(hào)。

2 振動(dòng)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由振動(dòng)加速度信號(hào)采集傳感器、振動(dòng)加速度信號(hào)采集卡、便攜式采集主機(jī)和軟件構(gòu)成。振動(dòng)加速度信號(hào)采集傳感器是IEPE驅(qū)動(dòng)的高靈敏度加速度采集器（靈敏度1000mV/g）。采集卡具有8路通道，總共兩塊，單通道量程±10V；采樣率最高為128Ksps，根據(jù)Nyquist定理，采樣率的設(shè)置低于16Ksps。振動(dòng)加速度傳感器可以對(duì)變壓器的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)存入分析計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)中保存有振動(dòng)原始數(shù)據(jù)文件和經(jīng)過分析處理后得到的特征值文件，運(yùn)檢人員可以隨時(shí)查詢特征值和歷史數(shù)據(jù)，了解變壓器的近期情況并對(duì)未來趨勢進(jìn)行預(yù)測，并結(jié)合實(shí)際情況決定是否吊罩檢修。系統(tǒng)的工作原理與數(shù)據(jù)流動(dòng)如圖1所示。

系統(tǒng)以LabVIEW平臺(tái)為基礎(chǔ)，用計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)采集裝置，在操作界面上實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互（圖2），對(duì)采集到的變壓器音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和保存以及數(shù)據(jù)處理。其中數(shù)據(jù)的采集可以分通道進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)分析處理界面可以提取某一存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的振動(dòng)特征量，包括0～1000Hz內(nèi)基頻分量及其高次諧波分量的幅值，紡錘包絡(luò)線周期曲線平均值，形變系數(shù)平均值，突變次數(shù)等。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)作為吉林省電力檢修公司科技創(chuàng)新項(xiàng)目，先后三次在長春合心500kV變電站完成了帶電作業(yè)，對(duì)負(fù)載運(yùn)行下的1#主變C相變壓器進(jìn)行了信號(hào)采集試驗(yàn)，應(yīng)用該系統(tǒng)收集到變壓器鐵芯及繞組不同工況下的音頻信號(hào)，得到了繞組、鐵芯在正常狀態(tài)下及故障狀態(tài)下的音頻信號(hào)特征規(guī)律，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭含博.電力變壓器狀態(tài)評(píng)估及故障診斷方法研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[2]王昌長，李福祺，高勝友電力設(shè)備的在線監(jiān)測與故障診斷[M].清華大學(xué)出版社，2006.03.