[發明專利]基于FPGA的PXI接口多通道變壓器振動測試儀

在審

• 申請號: 201710321271.0
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107271021A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 趙洪山;尹相龍;高玉峰;董文凱
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明屬于電力變壓器技術領域，涉及基于FPGA的PXI接口多通道變壓器振動測試儀。

背景技術

在電力輸送系統的所有設備當中，電力變壓器承擔著電壓變換、電能分配及傳輸的作用。但由于電力變壓器的長期運行，各種故障的發生總是不可避免的。從電力變壓器出廠之后，其內部鐵芯、繞組的壓緊程度都隨著運輸、安裝及運行等不斷降低，會出現鐵芯松動、繞組變形等問題，這些問題的出現對于電力變壓器的安全運行都產生了很大的威脅，甚至會造成絕緣強度的降低。目前最為常用的電力變壓器狀態監測方法有油色譜分析法、振動分析法。

目前有幾種方法評估大型電力變壓器的健康狀況。油色譜分析法：油色譜分析法通過對變壓器油樣中溶解氣體的成分及含量進行分析，根據其氣體成份及含量判斷變壓器的潛伏性故障，采取有效措施，將各種隱患消滅在萌芽狀態之中，從而預防重大事故的發生。傳統振動分析法：①在電力變壓器繞組出口端施加機械沖擊，由于鐵芯中殘留有磁通，這時可以測得振動的繞組線圈切割磁力線而產生的電動勢大小，對一定大小的機械沖擊，通過此電動勢的大小可以判斷繞組的壓緊狀況；②對變壓器繞組施加電動力沖擊，在這一脈沖衰減的過程中，記錄下振動的繞組兩端感應電動勢的大小和變化情況，以此來判斷繞組的壓緊情況。普通在線振動監測：將振動傳感器安裝在變壓器壁面采集振動信號，然后通過AD 轉換成數字信號上傳給ARM Cortex-A8上位機或工控機進行分析與顯示。

現有方法中，油色譜分析法主要監測過熱、放電等絕緣油漆類故障，不能及時發現繞組的機械故障，并且相關設備造價昂貴，安裝調試較為復雜。傳統振動分析法需要變壓器退出運行，無法做到在線監測。由于變壓器的自振頻率范圍很寬，在判定不同型號變壓器繞組壓緊狀況時，沒有統一的標準；如果殘留磁通很小，結果將會變得不準確、不穩定；兩種方法只能對繞組的壓緊情況進行監測，而對鐵芯的狀況無法做出判定。普通在線振動監測振動信號采集精度較低，振動頻率響應范圍較小，振動監測的量程和通道數量只能適用于小型變壓器，無法滿足大型變壓器的在線監測要求。

作為電力傳輸的重要組成部分，電力變壓器在長期運行過程中會引發鐵芯松動、繞組變形等問題。目前常用的電力變壓器狀態監測方法有油色譜分析法、振動分析法，油色譜分析法較為成熟，能夠對油浸式變壓器早期潛伏故障進行有效監測，但是該技術也有一定的局限性，諸如不能及時發現繞組機械故障、相關設備造價高昂等。與油色譜分析法相比，振動分析法能夠有效監測變壓器繞組、鐵芯和有載開關等機械結構部件的狀態并進行故障診斷，特別是對于部件位移、變形松動和磨損等異常反應非常靈敏，這些異常通常會導致變壓器絕緣強度降低、繞組燒壞。對于大型電力變壓器而言，一般需要在變壓器油箱壁面布置多個測點 (通常不少于6個)，并且各個測點振動幅值較小，不易采集。傳統振動分析法無法實現振動信號在線監測，普通在線振動監測無法滿足多通道、高精度、同步采樣的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供基于FPGA(Field－Programmable Gate Array)的 PXI(PCI extensions for Instrumentation)接口多通道變壓器振動測試儀，解決了目前評估大型電力變壓器的健康狀況的方法不能在線監測、結果不準確，不適用于大型變壓器的問題。