[實用新型]一種基于無線傳感技術的變壓器振動監測裝置

有效

• 申請號: 201420137118.4
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN203745074U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 鄭杰;莊明;葉威;汲勝昌
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;福建水口發電集團有限公司
• 主分類號: G01H1/12
• 分類號: G01H1/12;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本實用新型涉及一種以振動信號分析法為基礎的一種基于無線傳感技術的變壓器振動監測裝置，可用于各電壓等級的電力變壓器進行油箱表面振動特性的測試及診斷。

背景技術

在過去十年的發展中，我國電力建設快速發展，成績斐然。其中，發電裝機容量高速增長，電網建設速度突飛猛進，電源結構調整不斷優化，技術裝備水平大幅提升，節能減排降耗效果顯著，電力建設實現了跨越式發展，而這樣的發展對電網的安全運行則提出了更高的挑戰。作為電力系統中最重要的設備之一，電力變壓器的正常運行對電能的可靠傳輸、靈活分配以及安全可靠使用起著決定性的作用。電力系統的安全運行和維護是多種設備共同作用的結果，而在其中，電力變壓器屬于價值昂貴但作用大且牽涉面廣的一類，因此對于保障其安全運行的研究具有重大意義。僅僅從經濟方面來考慮，進口的250MVA/500kV變壓器平均約133萬美元/臺，國產同規格的也達到1000萬元/臺左右。當一臺已經投入生產運行的電力變壓器在運行過程中突發事故時，可能造成人員傷亡并導致大范圍停電。此外，作為大型電力設備，一經損壞，可能的維修周期將可能長達半年或以上，因此需要尋求替代變壓器或者相應降低該變電站的輸送容量等，波及范圍極廣，影響惡劣，花費大量人力物力，是電力系統運行中需要極力避免的。

而根據國內對變壓器事故的統計結果，變壓器的缺陷部分主要表現在鐵心、線圈及引線、套管和分接開關,而在變壓器生產和運輸過程中也存在多種直接或者間接原因會導致電力變壓器的鐵心和繞組發生松動，而松動或者缺陷的存在則是發生變壓器事故的隱患。因此可以認為，變壓器的鐵心和繞組松動是變壓器發生故障的主要原因，分析變壓器振動產生的原因可知，變壓器油箱表面振動主要為內部鐵芯和繞組振動通過相關絕緣部件以及變壓器油傳遞到油箱表面的，因此認為基于振動信號的變壓器繞組及鐵心狀態監測是可行的，通過帶電測量變壓器油箱表面的振動信號實時捕捉變壓器繞組及鐵心狀態，從而達到對變壓器實行狀態監測的目的。由變壓器理論分析可知，電力變壓器在穩定運行時，硅鋼片的磁致伸縮引起了鐵心振動，繞組在負載電流的電場力作用下產生振動。繞組及鐵心的振動通過變壓器油箱表面和油傳遞到變壓器的油箱，引起油箱的振動。由磁致伸縮引起的鐵心振動以及負載電流作用下的繞組振動都是以兩倍的電源頻率為其基頻的（≈100Hz）。因此可以從頻譜圖中將二者與冷卻系統引起（相關文獻中提到，變壓器冷卻系統的振動頻率在100Hz以下）的振動區分開來。變壓器油箱表面的振動與變壓器繞組及鐵心的壓緊狀況、位移及變形狀態密切相關，因此可以通過帶電測量電力變壓器的油箱表面振動來監測其繞組和鐵心狀況。該方法能夠在最大程度上避免由于主觀和客觀因素而存在的變壓器內部缺陷所導致的變壓器故障，提高電網及設備安全運行水平，同時整個測試系統與變壓器沒有直接的電氣連接，不需要改動變壓器的任何組件，節約了成本，減小了測試的危險性，同時測試時不會受到現場磁場耦合的干擾，極大程度上保證了測試結果的正確性具有良好的經濟效益及社會效益。

目前，國內外對基于振動信號分析法的變壓器振動離線監測裝置進行了開發、測試以及實驗研究，并對多地多個變電站內運行中的變壓器進行了振動實測，取得了一定成果，然而欲實現對變壓器振動的在線監測，現有的測試系統存在明顯的不足，對于目前已經較為成熟的基于有線連接的監測系統，傳感器信號與采集卡之間的信號通道多采用有線傳輸多采用有線傳輸方式，線纜長度需要幾十甚至上百米，但是存在線纜布設復雜、成本較高、可維護性差、系統靈活性差等缺點，面對這些問題，一個可選擇的解決思路就是采用新興的無線傳感網絡監測模式來構建無線、分布式變壓器振動監測系統，但是無線傳感網絡技術還不成熟，因此需要開展利用無線傳感設備對變壓器振動進行監測的可行性研究。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種克服有線加速度傳感器的變壓器振動測試裝置在站內布線工作量大、靈活性差、電纜成本高等缺點的基于無線傳感技術的變壓器振動監測裝置。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：包括變壓器振動監測單元及與該變壓器振動監測單元連接的振動數據接收裝置，所述變壓器振動監測單元，用以采集變壓器表面各測點處的振動信號及變壓器溫度；所述變壓器振動監測單元包括單片機及與該單片機連接的數據發送裝置、數字信號處理器和接口模塊；所述接口模塊還連接有三軸加速度傳感器和溫度傳感器。

在本實用新型實施例中，所述變壓器振動監測單元還連接有電源并放置于一密封殼體中構成振動加速度傳感器。