一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及測試方法，包括變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元及與該變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元依次連接的振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元，用以采集變壓器表面各測點(diǎn)處的振動(dòng)信號及變壓器溫度；所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元包括單片機(jī)及與該單片機(jī)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置、數(shù)字信號處理器和接口模塊；所述接口模塊還連接有三軸加速度傳感器和溫度傳感器。本發(fā)明傳感器置于變壓器油箱表面，與變壓器無直接電氣連接；所測變壓器振動(dòng)加速度時(shí)域信號可進(jìn)行簡單的頻譜分析，最終以數(shù)據(jù)報(bào)表形式被存儲。該系統(tǒng)可應(yīng)用于各電壓等級、各種運(yùn)行工況下的變壓器振動(dòng)監(jiān)測，精確便捷。
【專利說明】一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以振動(dòng)信號分析法為基礎(chǔ)的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及測試方法，可用于各電壓等級的電力變壓器進(jìn)行油箱表面振動(dòng)特性的測試及診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去十年的發(fā)展中，我國電力建設(shè)快速發(fā)展，成績斐然。其中，發(fā)電裝機(jī)容量高速增長，電網(wǎng)建設(shè)速度突飛猛進(jìn)，電源結(jié)構(gòu)調(diào)整不斷優(yōu)化，技術(shù)裝備水平大幅提升，節(jié)能減排降耗效果顯著，電力建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，而這樣的發(fā)展對電網(wǎng)的安全運(yùn)行則提出了更高的挑戰(zhàn)。作為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，電力變壓器的正常運(yùn)行對電能的可靠傳輸、靈活分配以及安全可靠使用起著決定性的作用。電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和維護(hù)是多種設(shè)備共同作用的結(jié)果，而在其中，電力變壓器屬于價(jià)值昂貴但作用大且牽涉面廣的一類，因此對于保障其安全運(yùn)行的研究具有重大意義。僅僅從經(jīng)濟(jì)方面來考慮，進(jìn)口的250MVA/500kV變壓器平均約133萬美元/臺，國產(chǎn)同規(guī)格的也達(dá)到1000萬元/臺左右。當(dāng)一臺已經(jīng)投入生產(chǎn)運(yùn)行的電力變壓器在運(yùn)行過程中突發(fā)事故時(shí)，可能造成人員傷亡并導(dǎo)致大范圍停電。此外，作為大型電力設(shè)備，一經(jīng)損壞，可能的維修周期將可能長達(dá)半年或以上，因此需要尋求替代變壓器或者相應(yīng)降低該變電站的輸送容量等，波及范圍極廣，影響惡劣，花費(fèi)大量人力物力，是電力系統(tǒng)運(yùn)行中需要極力避免的。
[0003]而根據(jù)國內(nèi)對變壓器事故的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，變壓器的缺陷部分主要表現(xiàn)在鐵心、線圈及引線、套管和分接開關(guān)，而在變壓器生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中也存在多種直接或者間接原因會導(dǎo)致電力變壓器的鐵心和繞組發(fā)生松動(dòng)，而松動(dòng)或者缺陷的存在則是發(fā)生變壓器事故的隱患。因此可以認(rèn)為，變壓器的鐵心和繞組松動(dòng)是變壓器發(fā)生故障的主要原因，分析變壓器振動(dòng)產(chǎn)生的原因可知，變壓器油箱表面振動(dòng)主要為內(nèi)部鐵芯和繞組振動(dòng)通過相關(guān)絕緣部件以及變壓器油傳遞到油箱表面的，因此認(rèn)為基于振動(dòng)信號的變壓器繞組及鐵心狀態(tài)監(jiān)測是可行的，通過帶電測量變壓器油箱表面的振動(dòng)信號實(shí)時(shí)捕捉變壓器繞組及鐵心狀態(tài)，從而達(dá)到對變壓器實(shí)行狀態(tài)監(jiān)測的目的。由變壓器理論分析可知，電力變壓器在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，硅鋼片的磁致伸縮引起了鐵心振動(dòng)，繞組在負(fù)載電流的電場力作用下產(chǎn)生振動(dòng)。繞組及鐵心的振動(dòng)通過變壓器油箱表面和油傳遞到變壓器的油箱，引起油箱的振動(dòng)。由磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)以及負(fù)載電流作用下的繞組振動(dòng)都是以兩倍的電源頻率為其基頻的(?100Hz)。因此可以從頻譜圖中將二者與冷卻系統(tǒng)引起(相關(guān)文獻(xiàn)中提到，變壓器冷卻系統(tǒng)的振動(dòng)頻率在IOOHz以下)的振動(dòng)區(qū)分開來。變壓器油箱表面的振動(dòng)與變壓器繞組及鐵心的壓緊狀況、位移及變形狀態(tài)密切相關(guān)，因此可以通過帶電測量電力變壓器的油箱表面振動(dòng)來監(jiān)測其繞組和鐵心狀況。該方法能夠在最大程度上避免由于主觀和客觀因素而存在的變壓器內(nèi)部缺陷所導(dǎo)致的變壓器故障，提高電網(wǎng)及設(shè)備安全運(yùn)行水平，同時(shí)整個(gè)測試系統(tǒng)與變壓器沒有直接的電氣連接，不需要改動(dòng)變壓器的任何組件，節(jié)約了成本，減小了測試的危險(xiǎn)性，同時(shí)測試時(shí)不會受到現(xiàn)場磁場耦合的干擾，極大程度上保證了測試結(jié)果的正確性具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。
[0004]目前，國內(nèi)外對基于振動(dòng)信號分析法的變壓器振動(dòng)離線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)、測試以及實(shí)驗(yàn)研究，并對多地多個(gè)變電站內(nèi)運(yùn)行中的變壓器進(jìn)行了振動(dòng)實(shí)測，取得了一定成果，然而欲實(shí)現(xiàn)對變壓器振動(dòng)的在線監(jiān)測，現(xiàn)有的測試系統(tǒng)存在明顯的不足，對于目前已經(jīng)較為成熟的基于有線連接的監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器信號與采集卡之間的信號通道多采用有線傳輸多采用有線傳輸方式，線纜長度需要幾十甚至上百米，但是存在線纜布設(shè)復(fù)雜、成本較高、可維護(hù)性差、系統(tǒng)靈活性差等缺點(diǎn)，面對這些問題，一個(gè)可選擇的解決思路就是采用新興的無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模式來構(gòu)建無線、分布式變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，但是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不成熟，因此需要開展利用無線傳感設(shè)備對變壓器振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測的可行性研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種克服有線加速度傳感器的變壓器振動(dòng)測試系統(tǒng)在站內(nèi)布線工作量大、靈活性差、電纜成本高等缺點(diǎn)的基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)及測試方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元及與該變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元依次連接的振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元，用以采集變壓器表面各測點(diǎn)處的振動(dòng)信號及變壓器溫度；所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元包括單片機(jī)及與該單片機(jī)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置、數(shù)字信號處理器、三軸加速度傳感器和溫度傳感器。
[0007]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元還連接有電源并放置于一密封殼體中構(gòu)成振動(dòng)加速度傳感器。
[0008]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述振動(dòng)加速度傳感器的外殼材料為塑料，所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端均有兩個(gè)用于固定的圓孔，所述振動(dòng)加速度傳感器通過永磁體吸附固定在變壓器油箱表面。
[0009]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端還分別設(shè)置有兩個(gè)用于檢測振動(dòng)加速度傳感器傾斜角度的角度傳感器，該角度傳感器檢測的信息通過單片機(jī)發(fā)送至振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置，一旦檢測到發(fā)送的角度信息偏移角度較大，則告知工作人員進(jìn)行維護(hù)。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述振動(dòng)加速度傳感器能測振動(dòng)幅值范圍為_2g到3g，測試范圍為100m。
[0011]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置用于接收變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送的振動(dòng)測試數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，并傳輸給計(jì)算機(jī)設(shè)備。
[0012]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為一無線射頻發(fā)送器，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置為一射頻接收天線。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，提出了一種基于該系統(tǒng)的測試方法，其特征在于:包括如下步驟，
步驟SOl:選定需要進(jìn)行測試的變壓器，并取該變壓器的12個(gè)測試點(diǎn)，分別安裝振動(dòng)加速度傳感器，并記錄變壓器相關(guān)額定參數(shù)；
步驟S02:操作計(jì)算機(jī)設(shè)備上的軟件激活各傳感器，并初始化各參數(shù)，此時(shí)傳感器進(jìn)入測試模式； 步驟S03:將傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)設(shè)備端，通過軟件觀測波形的準(zhǔn)確性，若波形出現(xiàn)較大誤差則中斷數(shù)據(jù)傳輸，檢測是否傳感器安裝問題，若波形無誤差或誤差較小則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸；
步驟S04:當(dāng)數(shù)據(jù)采樣時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，控制傳感器進(jìn)入睡眠模式，并將采集數(shù)據(jù)以報(bào)表形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)設(shè)備；
步驟S05:利用軟件對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，若各測點(diǎn)固有振動(dòng)頻率一致即為有效數(shù)據(jù)，若存在較大差異則應(yīng)排除是否存在傳感器損壞或傳輸過程中被干擾的情況；
步驟S06:數(shù)據(jù)采集完畢后記錄測試時(shí)變壓器運(yùn)行工況，包括運(yùn)行電壓、負(fù)載電流、傳輸功率、繞組溫度和變壓器油溫；
步驟S07:選擇下一臺待測變壓器，重復(fù)以上步驟。
[0014]所述振動(dòng)加速傳感器兩端有鏤空處用來將振動(dòng)加速傳感器固定安裝在變壓器的各測點(diǎn)上。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明傳感器與被測電力變壓器之間不存在電氣連接，因此測試數(shù)據(jù)所受干擾小，準(zhǔn)確性高；利用無線傳感技術(shù)來傳輸數(shù)據(jù)大幅度削減成本，提高測試系統(tǒng)的靈活變通性，可用于低于500kV電壓等級的所有運(yùn)行中的電力變壓器；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、且易于操作；后期處理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)域波形，進(jìn)行簡單頻譜分析，歷史數(shù)據(jù)趨勢圖分析以及存儲振動(dòng)數(shù)據(jù)等功能，自主化程度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本發(fā)明基于無線加速度傳感器的振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)流程框圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的振動(dòng)加速傳感器。
[0019]圖4_a是本發(fā)明的振動(dòng)加速傳感器的俯視圖。
[0020]圖4_a是本發(fā)明的振動(dòng)加速傳感器的主視圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖6本發(fā)明振動(dòng)加速度傳感器安裝位置示意圖。
[0023]圖7_a為本發(fā)明有線方式測得的變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后的頻譜圖。
[0024]圖7_b為本發(fā)明無線方式測得的變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后的頻譜圖。
[0025]圖8_a本發(fā)明振動(dòng)監(jiān)測裝置有線方式振動(dòng)頻域波形。
[0026]圖8_b本發(fā)明振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)無線方式振動(dòng)頻域波形。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0028]如圖1-5所示，本發(fā)明的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元及與該變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元依次連接的振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元，用以采集變壓器表面各測點(diǎn)處的振動(dòng)信號及變壓器溫度；所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元包括單片機(jī)及與該單片機(jī)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置、數(shù)字信號處理器、三軸加速度傳感器和溫度傳感器。
[0029]所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元還連接有電源并放置于一密封殼體中構(gòu)成振動(dòng)加速度傳感器。
[0030]所述振動(dòng)加速度傳感器的外殼材料為塑料，所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端均有兩個(gè)用于固定的圓孔，所述振動(dòng)加速度傳感器通過永磁體吸附固定在變壓器油箱表面。
[0031]由于振動(dòng)加速度傳感器通過永磁體吸附固定在變壓器油箱表面，有可能因振動(dòng)造成該振動(dòng)加速度傳感器的偏移，甚至脫落，故而所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端還分別設(shè)置有兩個(gè)用于檢測振動(dòng)加速度傳感器傾斜角度的角度傳感器，該角度傳感器檢測的信息通過單片機(jī)發(fā)送至振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置，一旦檢測到發(fā)送的角度信息偏移角度較大，則告知工作人員進(jìn)行維護(hù)。
[0032]所述振動(dòng)加速度傳感器能測振動(dòng)幅值范圍為-2g到3g，測試范圍為100m。
[0033]所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置用于接收變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送的振動(dòng)測試數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，并傳輸給計(jì)算機(jī)設(shè)備。
[0034]所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為一無線射頻發(fā)送器，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置為一射頻接收天線。
[0035]為實(shí)現(xiàn)上述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，提出了一種基于該系統(tǒng)的測試方法，包括如下步驟，
步驟SOl:選定需要進(jìn)行測試的變壓器，并取該變壓器的12個(gè)測試點(diǎn)，分別安裝振動(dòng)加速度傳感器，并記錄變壓器相關(guān)額定參數(shù)；
步驟S02:操作計(jì)算機(jī)設(shè)備上的軟件激活各傳感器，并初始化各參數(shù)，此時(shí)傳感器進(jìn)入測試模式；
步驟S03:將傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)設(shè)備端，通過軟件觀測波形的準(zhǔn)確性，若波形出現(xiàn)較大誤差則中斷數(shù)據(jù)傳輸，檢測是否傳感器安裝問題，若波形無誤差或誤差較小則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸；
步驟S04:當(dāng)數(shù)據(jù)采樣時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，控制傳感器進(jìn)入睡眠模式，并將采集數(shù)據(jù)以報(bào)表形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)設(shè)備；
步驟S05:利用軟件對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，若各測點(diǎn)固有振動(dòng)頻率一致即為有效數(shù)據(jù)，若存在較大差異則應(yīng)排除是否存在傳感器損壞或傳輸過程中被干擾的情況；
步驟S06:數(shù)據(jù)采集完畢后記錄測試時(shí)變壓器運(yùn)行工況，包括運(yùn)行電壓、負(fù)載電流、傳輸功率、繞組溫度和變壓器油溫；
步驟S07:選擇下一臺待測變壓器，重復(fù)以上步驟。
[0036]所述振動(dòng)加速傳感器兩端有鏤空處用來將振動(dòng)加速傳感器固定安裝在變壓器的各測點(diǎn)上。
[0037]為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更方便了解本發(fā)明，以下對本發(fā)明進(jìn)行具體講述。
[0038]本套變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)使用時(shí)，首先需要確定振動(dòng)加速傳感器的固定位置，所謂最合適的測試位置，即最能反映箱體振動(dòng)特征，能最大限度避免繞組和鐵芯振動(dòng)衰減，需要選擇多個(gè)振動(dòng)傳感器，本系統(tǒng)中選取12個(gè)測試點(diǎn)，分別選擇各相各側(cè)面的上下部，主要位置如圖6所示。
[0039]測試過程中，要求振動(dòng)加速傳感器被固定后的安裝諧振頻率遠(yuǎn)大于待測振動(dòng)信號頻率范圍的上限，并且在各個(gè)方向上需要保證振動(dòng)加速傳感器與箱體表面不存在相對滑動(dòng)，且需要緊密良好，考慮到變壓器油箱表面振動(dòng)信號的頻率范圍，可采用磁體吸附的方式來固定傳感器，以保證能夠獲得滿意的頻響特性，并且也能夠較為方便的轉(zhuǎn)換振動(dòng)加速傳感器的位置。
[0040]振動(dòng)加速傳感器所測試為變壓器油箱表面振動(dòng)的時(shí)域波形，當(dāng)操作人員通過軟件對將傳感器的測試模式激活，數(shù)據(jù)就會開始采集并傳輸，則該測點(diǎn)的時(shí)域波形會在軟件界面上顯示,如圖7所示。
[0041]當(dāng)對一臺變壓器的數(shù)據(jù)采集過程結(jié)束后，本系統(tǒng)可對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并導(dǎo)出如圖8所示的數(shù)據(jù)匯總報(bào)表，其中信息包括三軸加速度、溫度、三軸角度以及振動(dòng)能量等，方便歷史數(shù)據(jù)的匯總存儲。
[0042]在后期數(shù)據(jù)處理中，可對采集得到的變壓器油箱表面振動(dòng)時(shí)域信號進(jìn)行頻譜分析，得到如圖9所示的12路測點(diǎn)的頻譜圖，更便于確定變壓器的固有振動(dòng)頻率及相應(yīng)頻率上的振動(dòng)幅值。
[0043]以下為本發(fā)明變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的操作具體步驟如下:
1.選定需要進(jìn)行測試的變壓器，并按照圖6所示布置測點(diǎn)，無線傳感器兩端有鏤空處可以用來進(jìn)行固定(如圖3、圖4-a、圖4-b)所示，完成測點(diǎn)布置后記錄變壓器相關(guān)額定參數(shù)；
2.操作軟件激活各傳感器，即傳感器進(jìn)入測試模式，而數(shù)據(jù)開始傳輸至電腦端，從時(shí)域波形顯示框內(nèi)觀測波形的準(zhǔn)確性，以便排除發(fā)現(xiàn)傳感器固定力不足等情況造成的誤差；
3.當(dāng)采樣時(shí)間達(dá)到需求后操作軟件使傳感器進(jìn)入睡眠模式，將所采數(shù)據(jù)以報(bào)表形式導(dǎo)入電腦內(nèi)；
4.利用軟件自帶的簡單FFT功能對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，若各測點(diǎn)固有振動(dòng)頻率一致即為有效數(shù)據(jù)，若存在較大差異則應(yīng)排除是否存在傳感器損壞或傳輸過程中被干擾等情況；
5.有效數(shù)據(jù)采集完畢后記錄測試時(shí)變壓器運(yùn)行工況，包括運(yùn)行電壓、負(fù)載電流、傳輸功率、繞組溫度、變壓器油溫等，以便后期的進(jìn)一步分析；
6.選擇下一臺待測變壓器，重復(fù)以上步驟。
[0044]以下對本發(fā)明及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對比。
[0045]測試數(shù)據(jù):
為了說明無線射頻信號在高電磁干擾環(huán)境下傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，利用基于電纜傳輸?shù)淖儔浩髡駝?dòng)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)作對比，以驗(yàn)證本系統(tǒng)的精確可靠性，圖7-a為利用電纜傳輸?shù)恼駝?dòng)信號時(shí)域圖，圖7-b為無線射頻信號所得。
[0046]如圖7_a至7_b所示，不難看出，除了因?yàn)閭鞲衅鞑蓸勇什煌鸬臅r(shí)域波形密度不同，由無線以及有線傳感器測得的振動(dòng)的幅值基本相似，這說明本系統(tǒng)內(nèi)的無線數(shù)據(jù)傳輸過程安全可靠，不存在丟包或者數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的現(xiàn)象；并且由于測試在500kV變電站現(xiàn)場進(jìn)行，也說明了該傳感器的無線傳輸在強(qiáng)電磁干擾下依然不受影響，所以此系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的；圖7-a至7-b是分別對聽過有線以及無線方式測得的變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后的頻譜圖，7-a為通過有線方式傳送的，7-b為通過無線方式傳送的數(shù)據(jù)。
[0047]圖8-a和8-b中，無線系統(tǒng)和有線系統(tǒng)的主要振動(dòng)頻率200Hz、300Hz和400Hz是一致的，頻譜對于的振動(dòng)加速度幅值有差別，無線傳感器測試的數(shù)據(jù)中不存在800Hz的高頻分量，有線和無線區(qū)別主要?dú)w咎于傳感器采樣率的差距，但由于變壓器鐵芯和繞組的振動(dòng)基頻為100Hz，鐵芯的主要諧振頻率集中在200、300和400Hz，因此高頻分量的問題不影響基于振動(dòng)信號分析法的變壓器診斷研究，依然可以認(rèn)為該基于無線加速度傳感器的振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的，所采得的數(shù)據(jù)也是有效的。
[0048]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元及與該變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元依次連接的振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置和計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于:所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元，用以采集變壓器表面各測點(diǎn)處的振動(dòng)信號及變壓器溫度；所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元包括單片機(jī)及與該單片機(jī)連接的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置、數(shù)字信號處理器和接口模塊；所述接口模塊還連接有三軸加速度傳感器和溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳還連接有電源并放置于一密感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元封殼體中構(gòu)成振動(dòng)加速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)加速度傳感器的外殼材料為塑料，所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端均有兩個(gè)用于固定的圓孔，所述振動(dòng)加速度傳感器通過永磁體吸附固定在變壓器油箱表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測裝置，其特征在于:所述振動(dòng)加速度傳感器的兩端還分別設(shè)置有兩個(gè)用于檢測振動(dòng)加速度傳感器傾斜角度的角度傳感器，該角度傳感器檢測的信息通過單片機(jī)發(fā)送至振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置，一旦檢測到發(fā)送的角度信息偏移角度較大，則告知工作人員進(jìn)行維護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)加速度傳感器能測振動(dòng)幅值范圍為_2g到3g，測試范圍為100m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置用于接收變壓器振動(dòng)監(jiān)測單元的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置發(fā)送的振動(dòng)測試數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)，并傳輸給計(jì)算機(jī)設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種基于無線傳感技術(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)發(fā)送裝置為一無線射頻發(fā)送器，所述振動(dòng)數(shù)據(jù)接收裝置為一射頻接收天線。
8.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的測試方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟SOl:選定需要進(jìn)行測試的變壓器，并取該變壓器的12個(gè)測試點(diǎn)，分別安裝振動(dòng)加速度傳感器，并記錄變壓器相關(guān)額定參數(shù)； 步驟S02:操作計(jì)算機(jī)設(shè)備上的軟件激活各傳感器，并初始化各參數(shù)，此時(shí)傳感器進(jìn)入測試模式； 步驟S03:將傳感器采集數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)設(shè)備端，通過軟件觀測波形的準(zhǔn)確性，若波形出現(xiàn)較大誤差則中斷數(shù)據(jù)傳輸，檢測是否傳感器安裝問題，若波形無誤差或誤差較小則繼續(xù)數(shù)據(jù)傳輸； 步驟S04:當(dāng)數(shù)據(jù)采樣時(shí)間達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，控制傳感器進(jìn)入睡眠模式，并將采集數(shù)據(jù)以報(bào)表形式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)設(shè)備； 步驟S05:利用軟件對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，若各測點(diǎn)固有振動(dòng)頻率一致即為有效數(shù)據(jù)，若存在較大差異則應(yīng)排除是否存在傳感器損壞或傳輸過程中被干擾的情況； 步驟S06:數(shù)據(jù)采集完畢后記錄測試時(shí)變壓器運(yùn)行工況，包括運(yùn)行電壓、負(fù)載電流、傳輸功率、繞組溫度和變壓器油溫； 步驟S07:選擇下一臺待測變壓器，重復(fù)以上步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種測試方法，其特征在于:所述振動(dòng)加速傳感器兩端有鏤空處用來將振動(dòng)加速傳感器固定安裝在變壓器的各測點(diǎn)上。
【文檔編號】G08C17/02GK103884415SQ201410113335
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】鄭杰, 莊明, 葉威, 汲勝昌 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司