基于振動噪聲的變壓器運行狀態監測裝置研究

韓　毅,李彩霞（.呼和浩特熱電廠; .呼和浩特金橋熱電廠,呼和浩特 00000）

基于振動噪聲的變壓器運行狀態監測裝置研究

韓毅1,李彩霞2
（1.呼和浩特熱電廠; 2.呼和浩特金橋熱電廠,呼和浩特 010000）

為滿足經濟的迅猛發展對能源的大量需求，電力作為能量的一種表現形式出現并受到各界認可，變壓器作為現代科學技術水平下最主要的電力系統設備，其運行狀態的好壞直接影響到發電機乃至整個電力系統的工作狀況，對周圍經濟活動、人民生活也會構成直接影響。本文將從振動噪聲變壓器運行狀態檢測裝置角度進行研究，通過對變壓器振動噪聲監測原理深入思考，嘗試性的對變壓器檢測裝置硬、軟件進行進一步的設計分析。

振動噪聲；變壓器運行；檢測裝置

0　前言

隨著電力應用范圍日漸廣泛，其已經成為現代人們生活不可或缺的重要存在，電力系統穩定、保證持續供應、將能源最大程度的轉換，已經成為現代社會對電力系統的基本要求，變壓器作為電力系統的重要組成部分其研究的程度直接影響到熱電廠乃至整個供電系統的發展狀態與前景，本文將對基于振動噪聲的變壓器運行狀態監測裝置進行初步的分析闡述。

1　變壓器振動噪聲監測原理

1.1變壓器振動

現階段我國的科學技術水平決定變壓器呈現出單臺容量大，電壓等級過強的特點，變壓器在運作的過程中自身會產生較強的電場和磁場，長時間累積的熱能對變壓器自身會造成不可逆的損害，這種損害雖然不會立即表現使變壓器被迫停止工作，但卻為變壓器振動留下了較大的可能性。變壓器振動主要是由于變壓器內部的鐵心、繞組、電抗器等由于受磁性干擾導致硅鋼片伸縮或接縫的細小部件發生形狀變化，磁性的強度變化和分布差異直接導致變壓其產生振動，另外為降低變壓器自身電壓所產生的熱量所應用的冷卻裝置，如風扇，也會使變壓器產生振動[1-3]。

通過變壓器振動產生的原因分析，可以總結出變壓器振動監測故障判斷依據，從物理角度分析變壓器內部所測取的振動信號如果發生改變，可以根據改變的程度順利的定位發生故障的部件，鐵心和繞組作為主要的振動源，分清兩者在不同狀態下的重要程度也是必要的。

1.2變壓器噪聲

變壓器的噪聲主要就是因為變壓器的機械振動而產生的，所以鐵心的電磁吸引、硅鋼片的磁致伸縮、漏電場、冷卻系統等都直接影響到變壓器的噪聲，通過對各方面的影響程度及影響原理分析，可以有效的對變壓器的噪聲進行監測并控制在合理的范圍內。

2　關于變壓器檢測裝置硬件的設計分析

由于現有的振動加速度傳感器都是附著在變壓器的機械表面，而聲音傳感器則是在變壓器的周圍進行安置，這樣兩者之間并不會產生影響，而且可以同時將采集到的有效數據輸送入采集卡之中，后續由工控機進行科學的數據分析并根據分析結果對現狀及后期工作進行判斷。在這個過程中，信號的完整與穩定性就顯得至關重要，所以變壓器監測裝置的硬件設計分析中要著重考慮此方面，如INV9818 在0.2Hz~10kHz的情況下性能穩定，諧振頻率較高，而且大大降低了因為外殼應變而出現的輸出數據誤差。聲音信號檢測也具有同樣的原理，靈敏度、線性度、穩定度等方面都直接影響到信號強度，所以在20Hz~20kHz的頻率范圍內選用電容式測試傳感器是可以滿足IEC61672的一級要求的，由于現階段變壓器的監測裝置所能夠監測到的電壓變化是非常弱的，所以對信號進行加大也是檢測過程中必要的環節，但要注意放大器自身要具有噪聲低、反應快、阻抗力小的特點，以免放大器對信號數據輸出造成影響[2]。

傳感器監測裝置輸入的是振動噪聲的模擬量，要將這些動態變化顯示轉化成數字量才能夠更加有效的使用，在這個過程中要注意采用抗干擾的措施，適用范圍比較廣的是串模干擾和共模干擾。串模干擾主要是一種疊加的干擾方式，就是在原有的已經測好的信號的基礎上，又疊加了一種干擾雜聲，使原本緩慢的信號變得雜亂，有效的信號被迫變成無效；共模干擾是在信號的兩個輸入端同時產生噪聲干擾，導致所采集的信號本身就是無效信號，所以共模干擾比串模干擾后果更加的嚴重，必須加以重視，經過大量的實驗和數據分析，采用對電路設計比較先進的采集卡和對干擾抵抗能力比較強的工控機是可以有效的避免串模干擾的，但避免共模干擾就要采用相對比較麻煩的接地辦法。

3　關于變壓器檢測裝置軟件的設計分析

軟件監測裝置主要是在機械自動化的基礎上將硬件與軟件進行有機的結合，在虛擬的版面上進行操作以滿足用戶的自定義，現階段虛擬儀器應用的版面或稱之為系統主要指以下兩種，一種是以文本語言為主的傳統的軟件開發與模擬操作的平臺，例如Microsoft公司開發的VisualC++就是這種虛擬儀器的應用平臺；另一種就是以圖形化的編程作為主要表現形式的軟件模擬平臺，例如LabVIEW等。兩種虛擬的軟件系統相比較LabVIEW是具有一定的優勢的，例如它具有已經準備好的代碼庫，可以直接對數據進行采集、控制、圖像處理，進而提供出較科學合理的后續方案，另外它可以對所收集到的數據進行信號探測，可以嘗試性的判斷信號的準確與否，而且圖像的展現更加的直觀，也舍棄了使用數據探針的環節等[3]。在軟件檢測裝置的設計過程也是比較復雜的，在確定程序設計總體方案的情況下，對平臺前面板進行有效的監測，構建圖形化流程圖，最后調試和優化程序，至此軟件系統才可以進行應用。監測裝置的核心模塊設置直接影響到整個軟件監測裝置的可行性，通常包括采集卡驅動模塊、實時數據采集分析模塊、數據保存模塊、歷史數據重現模塊，各個模塊都有專屬于自己的儲存數據，這樣就可以有效的避免有效數據的流失，而且在需要的時候及時找到數據進行分析對比。

4　結論

通過對變壓器運行中振動噪聲的原理進行分析，可以找到對其進行檢測的方法，而且通過對監測過程中信號強度的有效保護可以得到分析的參考數據，為變壓器運行的監測提供科學的支持。

[1]薛敏．基于改進灰色理論的電力變壓器運行狀態評估研究[D]．太原：太原理工大學,2010．

[2]白勇．電力機車主變壓器運行信息采集與分析系統的研究[D]．濟南：山東大學,2012．

[3]吳英山.影響變壓器運行可靠性的因素分析及對策[D].廣州：華南理工大學,2012．