一、概述变压器在电力系统中起到电压变换、电能分配等重要作用,其安全稳定运行对确保供电可靠性具有重要意义。有载分接开关、绕组及铁芯是变压器/电抗器的重要组成部分,三者的故障率总和占变压器/电抗器整体故障的70%左右,而传统预防性检修方法具有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹的状态监测,可在在线状态下及时发现变压器/电抗器有载分接开关、绕组及铁芯的潜在故障,并及时预警,从而延长变压器使用寿命,提高电网运行的可靠性。有载分接开关(On-LoadTapChanger,OLTC)是在励磁状态下,通过改变绕组分接位置实现电网的有载调压,起到稳定负载电压、调节无功潮流、增加电网灵活度等重要作用。它是调压变压器中***的可动部件、关键部件之一。国际大电网委员会(GIGRE)等国内外统计结果表明,有载分接开关故障占变压器总体故障的30%以上,各类故障影响变压器及整个电网的安全稳定运行,严重时更会导致大面积停电、电气火灾等事故。GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统--GIS本体监测功能特性。杭州研制的振动声学指纹在线监测技术说明
系统功能:3.4.2监测系统的智慧化功能具备边缘计算能力,就地采集并处理振动声学指纹信号及驱动电机电流信号,完成有载分接开关信号包络、ATF等分析,完成绕组及铁芯振动信号频谱分析及参数计算,根据传输层要求统一通讯接口及数据结构,根据平台层及应用层要求上传分析结果;具备实物ID管理功能,提供有载分接开关、绕组及铁芯运行状态信息链接入口,可扫码读取设备在线监测历史数据及趋势。通过扫码或RFID识别设备,读取设备ID信息,通过站内网络(4G/5G/WIFI)传输给云端服务器,向服务器请求该设备的详细信息,以及详细的运行状态,测试信息等。根据各时频信号互相关系数、能量分布曲线特征参量(互相关系数、最大值、平均值、峰度、偏度)、ATF图谱特征参量(六等分区间均值)、总谐波畸变率、基频信号能量比等状态量,采用深度学习算法,自动判断变压器/电抗器运行状态及机械故障类型。图15基于振动声学指纹的变压器故障诊断结合变压器/电抗器的带电检测、智能巡检以及其他在线监测状态量,杭州研制的振动声学指纹在线监测技术说明GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统--GIS及开关柜的断路器监测功能特性。
(3)频谱互相关系数(r):正常状态与实时测得振动信号频谱图之间的相似度,计算公式如下:=[−−[−[−2其中和分别为正常状态与实时测得振动信号的频域分布,平均值,互相关系数范围为0~1。正常运行时,相关系数应接近于1;存在故障时,信号频率分布发生改变,互相关系数减小。(4)频率复杂度(FCA):频率复杂度的定义与信息熵类似,频率成分越复杂,对应的频率复杂度特征量越大,计算公式为:=−ln =其中f=100,200,…,2000Hz,f的谐波比重值。
变压器/电抗器运行时,电流通过绕组时产生的电动力引起绕组振动,硅钢片的磁致伸缩及硅钢片接缝处与叠片之间的漏磁导致铁芯振动。由于绕组导体所受电动力正比于负载电流的平方,绕组振动信号的基频为100Hz。由于变压器/电抗器中磁感应强度正比于加载电压的平方,铁芯振动信号的基频也为100Hz。另外,考虑到铁芯振动的非线性特性,振动信号还会包含频率为100Hz整数倍的高次谐波。当变压器/电抗器的绕组变形或铁芯故障后,振动信号频谱分布将发生改变,产生谐波分量。因此,振动信号分量可以作为区别绕组变形故障与铁芯故障的重要依据,采用振动分析法可实现绕组及铁芯的故障诊断。GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统GIS及敞开式的隔离开关监测功能特性。
二、遵循标准:2.1GB/T4208外壳防护等级(IP代码);2.2DL/T860变电站通信网络和系统;2.3DL/T1430变电设备在线监测系统技术导则;2.4DL/T1432.1变电设备在线监测装置检验规范第1部分:通用检验规范;2.5DL/T1498.1变电设备在线监测装置技术规范第1部分:通用技术规范;2.6DL/T1686六氟化硫高压断路器状态检修导则;2.7DL/T1687六氟化硫高压断路器状态评价导则;2.8DL/T1700隔离开关及接地开关状态检修导则;2.9Q/GDW383智能变电站技术导则;2.10Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范;2.11Q/GDW561输变电设备状态监测系统技术导则;2.12Q/GDW739输变电设备状态监测主站系统变电设备在线监测I1接口网络通信规范;2.13国家电网公司智能组合电器技术规范(试行);2.14南方电网公司变电站设备在线监测装置通信通用技术规范;2.15Q/CSG1203021南方电网公司变电站设备在线监测通用技术规范;2.16南方电网公司在线监测综合处理单元技术规范。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测重合度对比。杭州研制的振动声学指纹在线监测技术说明
GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测技术交流与投运业绩。杭州研制的振动声学指纹在线监测技术说明
Q/GDW383智能变电站技术导则;Q/GDWZ410高压设备智能化技术导则;Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范;Q/GDW561输变电设备状态监测系统技术导则;Q/GDW739输变电设备状态监测主站系统变电设备在线监测I1接口网络通信规范;Q/GDW1168-2013输变电设备状态检修试验规程;JB/T8314分接开关试验导则;国家电网公司变电检测管理规定(试行)第11分册机械振动检测细则;IEC60214.1Tap-changersPart1:PerformanceRequirementsandTestMethods;IEC60214.2Tap-changersPart2:ApplicationGuidelines;IEEEC57.131IEEEStandardRequirementsforTapChanger;IEEEC57.139IEEEGuideforDissolvedGasAnalysisinTransformerLoadTapChangers;IEEEC57.143IEEEGuideforApplicationforMonitoringEquipmenttoLiquid-ImmersedTransformersandComponents;CIGREWorkingGroupA2.34GuideforTransformerMaintenance。杭州研制的振动声学指纹在线监测技术说明