七、技術交流與投運業績GZAFV-06T型便攜式變壓器聲紋振動監測與診斷系統已成功應用于智能變電站、智慧變電站及數字化變電站等示范項目(已經投運的廊坊特高壓站、濟南商西站、青島顧家站和世紀站、泰安天平站等)，實現大型電力設備的全振動在線監測與故障診斷，有效的提高電力設備運行的可靠性。同時，我公司積極與各科研院所(南網電科院、廣東電科院廣西電科院、冀北電科院、山東電科院、江蘇電科院、浙江電科院等)、供電公司(冀北、山東、山西、江蘇、寧夏等的省檢)、變壓器制造商(山東電力設備制造廠、江蘇華鵬變壓器廠、南通的韓國曉星變壓器廠、杭州錢江變壓器廠等)、OLTC制造商（上海華明、貴州長征、德國MR等）、變...

AFV信號分析法AFV信號分析法是采用AFV傳感器監測AFV信號，獲得OLTC的狀態數據和工作模式，從而對其狀態進行判斷的方法。OLTC在切換時，其內部主要機構部件的運動撞擊和摩擦都會產生脈沖沖擊力，該信號會通過靜觸頭或變壓器油傳到變壓器箱壁上。傳到變壓器外殼上的振動是內部多種激勵現象的響應，包含著大量的設備機械狀態數據。OLTC的故障類型與其振動特性的變化存在著緊密關系，通過對AFV信號的監測和診斷，即可判斷出OLTC切換時間的變化、觸頭接觸不良、觸頭磨損、彈簧彈性下降和電弧等故障，從而可以診斷出OLTC處于正常狀態或是故障狀態。觸頭在分/合的切換過程中，由于伴隨著機械、化學、頭材料消耗，造...

(1)包絡分析為提高在線監測與診斷的準確度，GZAFV-06T型系統的數據采集裝置通常采用高采樣率獲取聲紋振動及驅動電機電流的信號，然而大量的數據不利于快速、準確存儲與分析。因而采用包絡分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續分析與處理。傳統希爾伯特變換進行包絡分析時存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此，GZAFV-06型系統采用小波變換和希爾伯特變換結合的信號包絡分析。OLTC的聲紋振動和驅動電機電流的信號包絡分析如下圖9的A和B所示。杭州國洲電力科技有限公司的核主要團隊介紹與技術研發實力。聲紋振動監測廠家電話3.3GIS中及敞開式隔離開關的監測3.3.1技術背景隔離開關是電力系統中的重...

4.1.8信號閾值告警功能：軟件自動分析信號增長趨勢，實現自動告警，也可手動設置告警閾值，支持短信告警；4.1.9智能診斷分析功能：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，能量的異常變化分析，并可進行振動源位置分析，以及變壓器內部繞組變形等故障類型的診斷分析；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監測與診斷數據進行導入保存，便于對該廠家、型號的變壓器數據曲線進行比對分析；4.1.10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...

3.2系統結構GZAFV-06型便攜式聲紋振動監測與診斷系統由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)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，本系統的框架示意圖如下圖3所示。3.2.1傳感器GZAFV-06型便攜式聲紋振動監測與診斷系統傳感層由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)傳感器及驅動電機電流傳感器，傳感器外觀及參數如下表1所示。振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉換成與之成正比的電壓信號；自由場傳感器是一種利用電容量變化而引起聲電轉換作用的傳感器；電流傳感器采用微型卡扣結構，便于現場安裝，節省空間。傳感器安裝...

如下圖14(b)所示，基于聲紋振動信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數特征參量，以作為變壓器運行狀態的分析參數。各特征參量定義及解釋如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下公式1所示：公式1：總諧波畸變率計算公式公式1中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰...

OLTC是在勵磁狀態下，通過改變繞組分接位置實現電網的有載調壓，起到穩定負載電壓、調節無功潮流、增加電網靈活度等重要作用。它是調壓變壓器中***的可動部件、關鍵部件之一。國際大電網委員會(GIGRE)等國內外統計結果表明（下圖1所示），OLTC故障占變壓器總體故障的30%以上，各類故障影響變壓器及整個電網的安全穩定運行，嚴重時更會導致大面積停電、電氣火災等事故。OLTC的故障模式有多種，具體包括傳動軸斷裂、選擇開關觸頭接觸不良、操作機構失靈造成的拒動或滑檔現象、限位開關失靈、切換開關拒切、中止或動作滯后、內部緊固件松動和脫落、以及內部滲漏等。根據國家電網設備部發布的《設備管理重點工作任務》，2...

AFV信號分析法AFV信號分析法是采用AFV傳感器監測AFV信號，獲得OLTC的狀態數據和工作模式，從而對其狀態進行判斷的方法。OLTC在切換時，其內部主要機構部件的運動撞擊和摩擦都會產生脈沖沖擊力，該信號會通過靜觸頭或變壓器油傳到變壓器箱壁上。傳到變壓器外殼上的振動是內部多種激勵現象的響應，包含著大量的設備機械狀態數據。OLTC的故障類型與其振動特性的變化存在著緊密關系，通過對AFV信號的監測和診斷，即可判斷出OLTC切換時間的變化、觸頭接觸不良、觸頭磨損、彈簧彈性下降和電弧等故障，從而可以診斷出OLTC處于正常狀態或是故障狀態。觸頭在分/合的切換過程中，由于伴隨著機械、化學、頭材料消耗，造...

3.3.2功能特點GIS中及敞開式隔離開關的機械特性監測主機/IED主要功能特點如下：?采用振動和電流的傳感器監測隔離開關的振動及電機電流信號；?具有比對分析功能，可將測量數據與標準信號、歷史測量信號進行橫向及縱向比對分析；?具有診斷功能，可對隔離開關的機械狀態進行診斷，上傳原始數據及分析結果；?具有斷電不丟失存儲數據、復電自啟動、自復位的功能，可連續監測、存儲及導出功能，可夠存儲500次以上的操作數據，并具備批量處理數據功能。?具備振動及電機電流信號波形、包絡分析、時頻圖譜等展示功能；?自動提取分合閘動作時間、電機電流的峰值和燃弧時間、電流抖動、振動高幅值關鍵特征、振動脈動關鍵特征等參量。杭...

數據采集裝置安裝在密封箱體內，在線型的掛壁式主機使用強力磁鐵吸附在變壓器的外壁（如下圖6B所示），同時磁鐵外側涂抹強力膠水加強粘合。本系統的各類傳感器、通信模塊和前端主控單元統一采用220V供電方式。數據采集裝置防護箱的外部設有5個防水接口，分別是聲紋和振動信號傳感器接入孔防水接口、電流信號接入防水接口、電源線纜防水接口、USB信號防水接口、采集箱進出線孔，安裝防水接頭、振動信號、聲紋信號、電流信號引入線纜孔安裝雙防12-PG13.5接頭、通信引入線纜采用PG16型防水接頭，并內外兩邊涂膠處理，進入雙防接頭之前的線纜均套金屬保護管，采集箱內部接線端子做密封保護，確保采集箱內部整體密封。杭州國洲...

OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖3.4所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷OLTC驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，進而分析OLTC的運行狀態。然而，以上通過典型信號分析判斷OLTC的運行狀態需要豐富的實踐經驗，為方便監測人員快速完成診斷任務，需通過多種算法更直觀、準確地判斷OLTC狀態。GZAFV-01系統結合基于小波變換及希爾伯特變換的包絡分析、基于互相關系數的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲線分析、基于時頻分布矩陣的信號比對等多種核心算法，實現OLTC***、有效、準確的狀態診斷和早期隱患監測，降...

OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖3.4所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷OLTC驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，進而分析OLTC的運行狀態。然而，以上通過典型信號分析判斷OLTC的運行狀態需要豐富的實踐經驗，為方便監測人員快速完成診斷任務，需通過多種算法更直觀、準確地判斷OLTC狀態。GZAFV-01系統結合基于小波變換及希爾伯特變換的包絡分析、基于互相關系數的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲線分析、基于時頻分布矩陣的信號比對等多種核心算法，實現OLTC***、有效、準確的狀態診斷和早期隱患監測，降...

22、國家電網公司變電監測與診斷管理規定（試行）第11冊機械振動監測與診斷細則；23、中電聯T/CET標準：變壓器有載分接開關機械特性的聲紋振動分析法；24、南方電網公司新技術應用指南(2018年版)：變電設備運維檢修技術-聲學指紋技術；25、IEC60214.1Tap-changersPart1:PerformanceRequirementsandTestMethods（IEC60214.1分接開關第1部分：性能要求和試驗方法）；26、IEC60214.2Tap-changersPart2:ApplicationGuidelines（IEC60214.2分接開關第2部分：應用指南）；27、I...

三、技術方案3.1系統原理變壓器振動主要包括OLTC切換時的瞬態振動、電流通過繞組時電動力引起的繞組振動、硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導致鐵芯振動、以及冷卻裝置工作時的振動。其中冷卻系統引起的基本振動頻率小于100Hz，不作為變壓器振動監測與診斷分析的內容。變壓器內部振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強筋結構等多種途徑傳播，可由安裝于外壁的振動傳感器測得。OLTC切換過程中，分接選擇器動作、切換開關動作、動靜觸頭碰撞等機械動作產生聲紋振動信號。信號包含觸頭分合狀態、三相觸頭是否同期、觸頭表面是否平整、切換是否到位等信息，可反映分接開關結構磨損、卡滯、松動、變形等故障。切換過程中...

3.3信號分析與處理3.3.1OLTC運行狀態分析OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖8所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷分接開關驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，進而分析分接開關的運行狀態。然而，以上通過典型信號分析判斷分接開關的運行狀態需要豐富的實踐經驗，為方便技術人員快速完成診斷任務，需通過多種算法更直觀、準確的判斷開關狀態。變壓器聲紋振動監測與診斷系統結合基于小波變換及希爾伯特變換的包絡分析、基于互相關系數的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲線分析、基于時頻分布矩陣的信號對比等多種核芯算法，實現OL...

4.2智慧化功能4.2.1具備邊緣計算能力，就地采集并處理聲紋振動和驅動電機電流的信號，進行OLTC信號的包絡、ATF等分析，完成繞組和鐵芯的聲紋振動信號頻譜分析及參數計算，根據傳輸層要求統一通訊接口及數據結構，根據平臺層及應用層要求上傳分析結果；4.2.2具備實物ID管理功能，提供OLTC、繞組和鐵芯運行狀態信息鏈接入口，可掃碼讀取設備在線監測與診斷的歷史數據及趨勢。通過掃碼或RFID識別設備，讀取設備ID信息，通過站內網絡（4G/5G/WIFI）傳輸給云端服務器，向服務器請求該設備的詳細信息，以及詳細的運行狀態，測試信息等。GZAFV-06T型便攜式變壓器聲紋振動 監測與診斷系統基本功能。...

OLTC是在勵磁狀態下，通過改變繞組分接位置實現電網的有載調壓，起到穩定負載電壓、調節無功潮流、增加電網靈活度等重要作用。它是調壓變壓器中***的可動部件、關鍵部件之一。國際大電網委員會(GIGRE)等國內外統計結果表明，OLTC故障占變壓器總體故障的30%以上，各類故障影響變壓器及整個電網的安全穩定運行，嚴重時更會導致大面積停電、電氣火災等事故。OLTC的故障模式有多種，具體包括傳動軸斷裂、選擇開關觸頭接觸不良、操作機構失靈造成的拒動或滑檔現象、限位開關失靈、切換開關拒切、中止或動作滯后、內部緊固件松動和脫落、以及內部滲漏等。根據國家電網設備部發布的《設備管理重點工作任務》，2020年度需完...

各特征參量定義如下：(1)分合閘動作時間：驅動電機啟動至停止時長，根據電機電流的變化來獲取時間。(2)電機電流峰值：電流出現后的瞬態過程中，電流的***個大半波的峰值。(3)電機電流燃弧時間：電流停止末端，電流變小后又增大，直至電流歸零的持續時間。(4)電流抖動：電機在驅動連桿時，電流不穩定狀態稱為電流抖動。(5)振動高幅值關鍵特征:捕獲的一些振動幅值比較大的時間點。(6)振動脈動關鍵特征:振動信號經過小波濾波后，時域及頻域的分布特性。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的未來發展趨勢。變壓器振動監測地址11、DL/T1540油浸式交流電抗器（變壓器）運行振動測量方法；12、DLT...

各特征參量定義如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下：THD=i=0nVi2V1其中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰值頻率發生偏移，總諧波畸變率變大。。。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的技術突破點。國產振動監測理論綜上所述，采用聲紋振動法監測變壓器OLTC、繞組...

綜上所述，采用聲紋振動法監測變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態，適用于帶電監測/在線監測，與變壓器無電氣連接而不影響正常運行，有安裝方便、安全、可靠等優點。我公司結合多年技術預研儲備及現場技術服務經驗，成功研制出GZAFV-01型聲紋監測系統，既有固定安裝的長期在線監測式，也有便攜式的帶電監測系統及可移動的在線重癥監護式。GZAFV-01系統由聲紋振動傳感器、驅動電機電流傳感器、數據采集裝置（在線監測式：IED，便攜/手持式：主機；下文皆用IED/主機簡稱）、云服務器、通訊單元及供電單元構成；操控及監測數據分析軟件結合包絡分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩陣、時域信號頻譜分析等多種算法，并提...

◆可在不同的監測結果之間進行比較區分正常與異常。◆具有時間觸發和電流觸發功能，可手動選擇信號觸發方式。◆具有AFV和電流信號歷史數據變化趨勢曲線功能。◆具有閾值超限告警功能，軟件自動分析信號增長趨勢，實現自動閾值告警，也可手動設置閾值告警的限值，支持短信閾值告警。◆系統軟件內置各種故障的特征數據庫，可與監測的數據進行比對，通過波形形狀、時間長度和幅值，診斷分析出故障類型；也可將新測得的數據作為診斷卡的一部份，方便后期與同一開關作縱向比對分析。◆具有報表分析功能：可針對不同包絡曲線能夠進行動作曲線的重合度、抖動度、延遲/制動時間、高/低頻振動最大值、電流最大值/平均值等參數計算并生成分析報表。◆...

4.2智慧化功能4.2.1具備邊緣計算能力，就地采集并處理聲紋振動和驅動電機電流的信號，進行OLTC信號的包絡、ATF等分析，完成繞組和鐵芯的聲紋振動信號頻譜分析及參數計算，根據傳輸層要求統一通訊接口及數據結構，根據平臺層及應用層要求上傳分析結果；4.2.2具備實物ID管理功能，提供OLTC、繞組和鐵芯運行狀態信息鏈接入口，可掃碼讀取設備在線監測與診斷的歷史數據及趨勢。通過掃碼或RFID識別設備，讀取設備ID信息，通過站內網絡（4G/5G/WIFI）傳輸給云端服務器，向服務器請求該設備的詳細信息，以及詳細的運行狀態，測試信息等。GZAFV-06T型便攜式變壓器聲紋振動 監測與診斷系統。研發振動...

變壓器/電抗器（下文皆用“變壓器”簡稱）在電力系統中起到電壓變換、電能分配等重要作用，其安全穩定運行對確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關（下文皆用OLTC簡稱）、繞組及鐵芯是變壓器的重要組成部分，三者故障率總和占變壓器整體故障70%左右，而傳統預防性試驗有試驗周期長、影響變壓器正常運行、耗費人力物力等缺點。開展基于聲學指紋的狀態監測，可在在線狀態下及時發現變壓器OLTC、繞組及鐵芯的潛在故障，并及時預警，從而延長變壓器使用壽命，提高電網運行的可靠性。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的標準化實施路徑。特高壓GIS振動監測來電咨詢GZAFV-01T子系統采用AFV和驅動電機電...

四、功能特點4.1基本功能4.1.1支持多通道信號同步實時的采集、顯示及分析；4.1.2具有時間觸發和電流觸發功能，可手動選擇信號觸發方式；4.1.3可將任意兩次監測的圖譜進行相似度分析，并自動計算圖譜的重合度；4.1.4具有先進的能量譜分析功能，并能自動識別能量譜比較大的高低頻能量頻率；4.1.5獨有的信號處理功能，生成振動信號及聲紋信號ATF圖（**算法，**所有），更直觀、更便捷分析OLTC、繞組和鐵芯的運行狀態；4.1.6具有繞組和鐵芯的聲紋振動信號頻譜分析功能，自動識別峰值頻率偏移及諧波增量，實時分析繞組及鐵芯運行狀態；4.1.7振動、聲紋和電流信號的歷史數據曲線趨勢功能；杭州國洲電...

GIS在運行過程中除了機械故障會導致異常振動外，放電性故障（如絕緣子內部缺陷、螺絲松動懸浮電位放電、毛刺前列放電及金屬微粒放電等）也會導致聲紋振動信號的產生。因此，通過深入研究GIS外殼聲紋振動信號的特點，分析其信號特征，可發現GIS機械性故障及放電性故障，具有監測***、監測結果互相補充的特點。開展基于聲紋振動的狀態監測，可在在線狀態下及時發現開關設備的潛在故障，并及時預警，從而延長設備使用壽命，提高電網運行的可靠性。我公司以聲紋振動的監測為主，結合電流、位移等其他狀態量，開發故障診斷算法并提取相關特征參量，研制完成的監測系統適用于開關設備的帶電監測、在線監測（長期固定式、短期移動式）及疑似...

OLTC故障模式：傳動軸斷裂、選擇開關觸頭接觸不良、操控機構失靈造成的拒動和滑檔現象、限位開關失靈、切換開關拒切、中止或動作滯后、內部緊固件松動和脫落、以及內部滲漏等。機械故障是OLTC的主要故障類型，它可損壞OLTC和變壓器，影響電力系統的正常安全運行并造成嚴重后果。因此對OLTC帶電運行中的機械性能進行在線監測，可預知故障可能性和判別故障類型，對電力系統安全運行具有重要的現實意義。 變壓器故障中有40%的事故是由于OLTC故障引起的。目前對OLTC狀態監測采用的是停電檢修的方式，根據一定的狀態檢修周期，對OLTC進行大規模的部件檢查、清洗和更換，但是停電檢修存在著以下很明顯的缺陷...

三、技術方案3.1系統原理變壓器振動主要包括OLTC切換時的瞬態振動、電流通過繞組時電動力引起的繞組振動、硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導致鐵芯振動、以及冷卻裝置工作時的振動。其中冷卻系統引起的基本振動頻率小于100Hz，不作為變壓器振動監測與診斷分析的內容。變壓器內部振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強筋結構等多種途徑傳播，可由安裝于外壁的振動傳感器測得。OLTC切換過程中，分接選擇器動作、切換開關動作、動靜觸頭碰撞等機械動作產生聲紋振動信號。信號包含觸頭分合狀態、三相觸頭是否同期、觸頭表面是否平整、切換是否到位等信息，可反映分接開關結構磨損、卡滯、松動、變形等故障。切換過程中...

ZAFV-01T子系統采用小型化設計，集成式架構，單元內綜合電機電流及AFV的信號監測功能，可監測OLTC的完整動作過程和振動狀況；可外接電流傳感器（CT卡鉗式），獲取電機電流信號。裝置提供RS485接口，對外通信和傳送監測數據。GZAFV-01T子系統包括數據服務器，通信模塊、AFV、電流傳感器，數據采集模塊，供電模塊。通過吸附在變壓器外壁上的3個AFV傳感器獲取AFV信號和1個電流傳感器獲取驅動電機電流信號，經現場的IED通過4G/5G無線傳送模塊傳送至平臺層數據服務器進行存儲，通過操控及監測數據分析軟件進行在線監測及診斷分析。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監測技術的研發背景與創...

AFV信號分析法AFV信號分析法是采用AFV傳感器監測AFV信號，獲得OLTC的狀態數據和工作模式，從而對其狀態進行判斷的方法。OLTC在切換時，其內部主要機構部件的運動撞擊和摩擦都會產生脈沖沖擊力，該信號會通過靜觸頭或變壓器油傳到變壓器箱壁上。傳到變壓器外殼上的振動是內部多種激勵現象的響應，包含著大量的設備機械狀態數據。OLTC的故障類型與其振動特性的變化存在著緊密關系，通過對AFV信號的監測和診斷，即可判斷出OLTC切換時間的變化、觸頭接觸不良、觸頭磨損、彈簧彈性下降和電弧等故障，從而可以診斷出OLTC處于正常狀態或是故障狀態。觸頭在分/合的切換過程中，由于伴隨著機械、化學、頭材料消耗，造...

3.3.2功能特點GIS中及敞開式隔離開關的機械特性監測主機/IED主要功能特點如下：?采用振動和電流的傳感器監測隔離開關的振動及電機電流信號；?具有比對分析功能，可將測量數據與標準信號、歷史測量信號進行橫向及縱向比對分析；?具有診斷功能，可對隔離開關的機械狀態進行診斷，上傳原始數據及分析結果；?具有斷電不丟失存儲數據、復電自啟動、自復位的功能，可連續監測、存儲及導出功能，可夠存儲500次以上的操作數據，并具備批量處理數據功能。?具備振動及電機電流信號波形、包絡分析、時頻圖譜等展示功能；?自動提取分合閘動作時間、電機電流的峰值和燃弧時間、電流抖動、振動高幅值關鍵特征、振動脈動關鍵特征等參量。聲...