淺談電力變壓器振動測試系統的設計

谷宇航

摘 要：設計了可以采集電力變壓器音頻信號和后期信號分析的音頻信號處理系統。該系統包括數據采集模塊、在線監測界面模塊以及信號分析處理模塊。其中，數據采集模塊主要由振動傳感器和MPS-140801-IEPE型信號采集卡組成；在線監測界面模塊和信號分析處理模塊是以LabVIEW開發環境為基礎的兩套人機交互程序，從而實現電力變壓器音頻信號的實時采集和后期信號分析處理。

關鍵詞：電力變壓器；振動法；音頻特征量

中圖分類號：TM922.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0139-01

在電力系統各個環節的設備中，電力變壓器居于變電環節，是承擔電壓變換、電能分配的關鍵設備。在大型電力變壓器中，最常見的故障主要表現為繞組松散變形和鐵芯松動[1]。傳統的變壓器檢修方式是定期檢修，每隔固定的周期讓待檢設備退出運行，這種檢修方式不具備時效性，而且每檢查一次，都會造成一定的硬件損耗，會降低變壓器的使用壽命。所以，針對電力變壓器的各類故障采用實時狀態監測具有經濟意義和現實意義。

1 振動法監測鐵芯、繞組狀態

變壓器常見的狀態監測方法有DGA、局放分析法、振動法等幾種[2]，振動法兼顧了準確性和經濟性，在設備監測領域的應用較為廣泛。振動特征（位移、加速度、高頻能量）在變壓器正常運行和故障運行兩種狀態下，會呈現不同的表征，而鐵芯和繞組的振動會通過鐵芯墊腳和絕緣油兩條路徑傳遞給箱體表面。鐵芯和繞組的振動波形呈現一定的頻譜特性，這些頻譜特性是表征繞組、鐵芯運行狀態的重要信號。

2 振動測試系統的設計

系統主要由振動加速度信號采集傳感器、振動加速度信號采集卡、便攜式采集主機和軟件構成。振動加速度信號采集傳感器是IEPE驅動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Nyquist定理，采樣率的設置低于16Ksps。振動加速度傳感器可以對變壓器的振動數據進行采集，數據存入分析計算機。計算機中保存有振動原始數據文件和經過分析處理后得到的特征值文件，運檢人員可以隨時查詢特征值和歷史數據，了解變壓器的近期情況并對未來趨勢進行預測，并結合實際情況決定是否吊罩檢修。系統的工作原理與數據流動如圖1所示。

系統以LabVIEW平臺為基礎，用計算機驅動采集裝置，在操作界面上實現人機交互（圖2），對采集到的變壓器音頻信號實現實時采集和保存以及數據處理。其中數據的采集可以分通道進行顯示，數據分析處理界面可以提取某一存儲數據的振動特征量，包括0～1000Hz內基頻分量及其高次諧波分量的幅值，紡錘包絡線周期曲線平均值，形變系數平均值，突變次數等。

3 結語

該系統作為吉林省電力檢修公司科技創新項目，先后三次在長春合心500kV變電站完成了帶電作業，對負載運行下的1#主變C相變壓器進行了信號采集試驗，應用該系統收集到變壓器鐵芯及繞組不同工況下的音頻信號，得到了繞組、鐵芯在正常狀態下及故障狀態下的音頻信號特征規律，驗證了該系統的實際應用價值。

參考文獻

[1]鄭含博.電力變壓器狀態評估及故障診斷方法研究[D].重慶大學，2012.

[2]王昌長，李福祺，高勝友電力設備的在線監測與故障診斷[M].清華大學出版社，2006.03.