浅谈电力变压器振动测试系统的设计

浅谈电力变压器振动测试系统的设计
作者：谷宇航
来源：《中国科技纵横》2017年第07期
摘要：设计了可以采集电力变压器音频信号和后期信号分析的音频信号处理系统。

该系统包括数据采集模块、在线监测界面模块以及信号分析处理模块。

其中，数据采集模块主要由振动传感器和MPS-140801-IEPE型信号采集卡组成；在线监测界面模块和信号分析处理模块是以LabVIEW开发环境为基础的两套人机交互程序，从而实现电力变压器音频信号的实时采集和后期信号分析处理。

关键词：电力变压器；振动法；音频特征量
中图分类号：TM922.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0139-01
在电力系统各个环节的设备中，电力变压器居于变电环节，是承担电压变换、电能分配的关键设备。

在大型电力变压器中，最常见的故障主要表现为绕组松散变形和铁芯松动[1]。

传统的变压器检修方式是定期检修，每隔固定的周期让待检设备退出运行，这种检修方式不具备时效性，而且每检查一次，都会造成一定的硬件损耗，会降低变压器的使用寿命。

所以，针对电力变压器的各类故障采用实时状态监测具有经济意义和现实意义。

1 振动法监测铁芯、绕组状态
变压器常见的状态监测方法有DGA、局放分析法、振动法等几种[2]，振动法兼顾了准确性和经济性，在设备监测领域的应用较为广泛。

振动特征（位移、加速度、高频能量）在变压器正常运行和故障运行两种状态下，会呈现不同的表征，而铁芯和绕组的振动会通过铁芯垫脚和绝缘油两条路径传递给箱体表面。

铁芯和绕组的振动波形呈现一定的频谱特性，这些频谱特性是表征绕组、铁芯运行状态的重要信号。

2 振动测试系统的设计
系统主要由振动加速度信号采集传感器、振动加速度信号采集卡、便携式采集主机和软件构成。

振动加速度信号采集传感器是IEPE驱动的高灵敏度加速度采集器（灵敏度
1000mV/g）。

采集卡具有8路通道，总共两块，单通道量程±10V；采样率最高为128Ksps，根据Nyquist定理，采样率的设置低于16Ksps。

振动加速度传感器可以对变压器的振动数据进行采集，数据存入分析计算机。

计算机中保存有振动原始数据文件和经过分析处理后得到的特征值文件，运检人员可以随时查询特征值和历史数据，了解变压器的近期情况并对未来趋势进行预测，并结合实际情况决定是否吊罩检修。

系统的工作原理与数据流动如图1所示。

系统以LabVIEW平台为基础，用计算机驱动采集装置，在操作界面上实现人机交互（图2），对采集到的变压器音频信号实现实时采集和保存以及数据处理。

其中数据的采集可以分
通道进行显示，数据分析处理界面可以提取某一存储数据的振动特征量，包括0～1000Hz内基频分量及其高次谐波分量的幅值，纺锤包络线周期曲线平均值，形变系数平均值，突变次数等。

3 结语
该系统作为吉林省电力检修公司科技创新项目，先后三次在长春合心500kV变电站完成了带电作业，对负载运行下的1#主变C相变压器进行了信号采集试验，应用该系统收集到变压器铁芯及绕组不同工况下的音频信号，得到了绕组、铁芯在正常状态下及故障状态下的音频信号特征规律，验证了该系统的实际应用价值。

参考文献
[1]郑含博.电力变压器状态评估及故障诊断方法研究[D].重庆大学，2012.
[2]王昌长，李福祺，高胜友电力设备的在线监测与故障诊断[M].清华大学出版社，2006.03.。