振動聲學指紋在線監測故障診斷

現場圖樣GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監測系統包括便攜型帶電檢測（分體機的如下圖4C、一體機的如下圖4D）、固定型在線監測（標準1U式的如下圖4E、壁掛式監測單元的如下圖4F）等機型。其中，便攜式一體機結構輕巧，適用于高壓開關的帶電檢測及定期檢修，標準監測單元與壁掛式監測單元適用于高壓開關類設備的長期在線監測與故障診斷。智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的數據庫，包絡分析后可快速實現歷史信號重合度對比開展智能分析，更直觀、快速地判斷電力設備運行狀態。為量化信號重合度對比，GZAF-1000S監測系統引入互相關系數的計算。當實時采集信號包絡曲線與正常狀態包絡曲線互相關系數接近1時，實時采集的信號接近正常運行狀態；當互相關系數接近0時，被測設備可能存在故障。下圖1所示為正常狀態與異常狀態時，GIS本體振動聲學指紋信號時域波形及頻域譜圖：GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監測系統--敞開式斷路器監測功能特性。振動聲學指紋在線監測故障診斷

系統結構：GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動聲學指紋監測系統由壓電式加速度傳感器、驅動電機電流傳感器、數據采集裝置、云服務器（采用B/S結構）、通訊子系統及供電系統構成，系統機構圖如下圖2所示。傳感器：GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動聲學指紋監測系統傳感層由6路壓電式加速度傳感器及1路電流傳感器構成，各傳感器外觀及參數如下表1所示。壓電式加速度傳感器集成電荷放大器，將振動信號轉換成與之成正比的電壓信號；電流傳感器采用微型卡扣結構，便于現場安裝，節省空間。采用3路壓電式加速度傳感器獲取有載分接開關振動信號，振動傳感器通過固定底座安裝在變壓器/電抗器外壁，安裝位置通常選取平行于分接開關垂直傳動桿方向，且盡量靠近分接開關觸頭組處。采用1路電流傳感器獲取有載分接開關驅動電機電流信號，電流傳感器安裝于驅動電機電源線處。采用3路振動傳感器檢測變壓器/電抗器繞組及鐵芯運行狀況，傳感器通常選取于上夾件底部、非冷卻器側油箱表面中部及油箱頂部中心點。電抗器振動聲學指紋在線監測相關標準GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監測基本功能。

系統功能：?智能分析功能：系統軟件內置海量故障特征的數據庫，可與測得的數據進行比對，通過信號波形、時間長度和幅值等特征值，診斷分析故障類型；也可添加新測得的數據，方便后期橫向、縱向比較；軟件可將同一廠家同一型號的正常檢測數據進行導入保存，便于對該廠家、型號的變壓器數據曲線進行比對分析；?具有報表分析功能，自動計算并保存重合度、動作時間、能量分布、電流最大值、電流平均值、繞組及鐵芯振動峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數等特征參量，并生成分析報表。

二、相關標準GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）；GB/T10230.1分接開關第1部分：性能要求和試驗方法；GB/T10230.2分接開關第2部分：應用導則；DL/T265變壓器有載分接開關現場試驗導則；DL/T574變壓器分接開關運行維修導則；DL/T846.8-2017高電壓測試設備通用技術條件第8部分：有載分接開關測試儀；DL/T860變電站通信網絡和系統；DL/T1430變電設備在線監測系統技術導則；DL/T1432.1變電設備在線監測裝置檢驗規范第1部分：通用檢驗規范；DL/T1538電力變壓器用真空有載分接開關使用導則；DL/T1540油浸式交流電抗器（變壓器）運行振動測量方法；DLT1694.2高壓測試儀器及設備校準規范第2部分：電力變壓器分接開關測試儀；DL/T1805電力變壓器用有載分接開關選用導則；GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監測信號分析與處理。

二、遵循標準:2.1GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）；2.2DL/T860變電站通信網絡和系統；2.3DL/T1430變電設備在線監測系統技術導則；2.4DL/T1432.1變電設備在線監測裝置檢驗規范第1部分：通用檢驗規范；2.5DL/T1498.1變電設備在線監測裝置技術規范第1部分：通用技術規范；2.6DL/T1686六氟化硫高壓斷路器狀態檢修導則；2.7DL/T1687六氟化硫高壓斷路器狀態評價導則；2.8DL/T1700隔離開關及接地開關狀態檢修導則；2.9Q/GDW383智能變電站技術導則；2.10Q/GDWZ414變電站智能化改造技術規范；2.11Q/GDW561輸變電設備狀態監測系統技術導則；2.12Q/GDW739輸變電設備狀態監測主站系統變電設備在線監測I1接口網絡通信規范；2.13國家電網公司智能組合電器技術規范(試行)；2.14南方電網公司變電站設備在線監測裝置通信通用技術規范；2.15Q/CSG1203021南方電網公司變電站設備在線監測通用技術規范；2.16南方電網公司在線監測綜合處理單元技術規范。GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監測運行狀態告警。電抗器振動聲學指紋在線監測相關標準

GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監測時頻能量分布矩陣(ATF圖譜)。振動聲學指紋在線監測故障診斷

(3)基頻信號能量比(E)：100Hz基頻分量時域信號能量占信號總能量的比值，計算公式如下：電力設備監測及診斷技術的“中國智造者”第15頁共29頁=122其中100Hz基頻分量的時域信號，為采樣索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動聲學指紋頻譜圖的主要成分，基頻信號能量比應較大；存在故障時，諧波分量增加且峰值頻率發生偏移，基頻信號能量比變小。(4)互相關系數(r)：正常狀態與實時測得振動聲學指紋信號頻譜圖之間的相似度，計算公式如下：=[??[?[?2其中和分別為正常狀態與實時測得振動聲學指紋信號的頻域分布，信號的平均值，互相關系數范圍為0~1。正常運行時，相關系數應接近于1；存在故障時，信號頻率分布發生改變，互相關系數減小。振動聲學指紋在線監測故障診斷

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