一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電氣設(shè)備安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體是一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，可用于監(jiān)測(cè)和分析變壓器直流偏磁時(shí)鐵芯的振動(dòng)幅度與可能危害。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其振動(dòng)的主要原因包括:I)變壓器本體的振動(dòng)，其中鐵芯磁致伸縮振動(dòng)為主要來源，振動(dòng)效果遠(yuǎn)大于繞組的振動(dòng);2)冷卻裝置的振動(dòng)，其引起的振動(dòng)情況基本不變化;3)發(fā)生直流偏磁現(xiàn)象時(shí)的異常振動(dòng)，具體表現(xiàn)為信號(hào)強(qiáng)度、頻率和頻譜的不同；鐵芯振動(dòng)的低頻分量振動(dòng)能量較大，傳遞到油箱表面正對(duì)位置的響應(yīng)基本一致;通過油箱表面的傳感器監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行時(shí)的鐵芯振動(dòng)情況可以一定程度上反映設(shè)備的運(yùn)行情況;而由于變壓器各位置處的振動(dòng)特征會(huì)因內(nèi)部結(jié)構(gòu)、所處位置不同而有所區(qū)別；目前多數(shù)的變壓器振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置安裝點(diǎn)不明確、無法顯示出完全的變壓器振動(dòng)狀況，需要一種更優(yōu)越的，能夠監(jiān)測(cè)變壓器振動(dòng)情況，分析變壓器直流偏磁振動(dòng)的裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，使其克服監(jiān)測(cè)變壓器振動(dòng)時(shí)安裝傳感器的盲目性，通過預(yù)分析確定安裝位置，再采集變壓器運(yùn)行過程中的鐵芯低頻振動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時(shí)預(yù)警，避免因直流偏磁異常振動(dòng)損壞變壓器和事故跳閘等重大事故。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括振動(dòng)傳感器、電荷放大器、信號(hào)采集卡、工控機(jī)及外設(shè)模塊;所述振動(dòng)傳感器通過磁鐵固定在變壓器鐵芯柱上鐵軛正對(duì)應(yīng)的油箱壁上，振動(dòng)傳感器的信號(hào)通過同軸電纜傳輸至電荷放大器處理后，通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸至工控機(jī)保存，工控機(jī)與外設(shè)模塊連接。
[0006]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述振動(dòng)傳感器安裝在變壓器鐵芯振幅最大位置處正對(duì)應(yīng)的變壓器油箱壁上。
[0007]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述振動(dòng)傳感器安裝在變壓器油箱壁的油箱加強(qiáng)筋上。
[0008]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述振動(dòng)傳感器為INV9818低頻壓電式加速度傳感器。
[0009]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述電荷放大器選用DLF-3型電荷積分濾波放大器。
[0010]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述數(shù)據(jù)采集卡為研華PCM-3718HG高精度數(shù)據(jù)采集卡，采集200Hz以下的頻率振動(dòng)幅值。
[0011]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述工控機(jī)在分析發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)頻譜出現(xiàn)50Hz、150Hz以及以50Hz的奇數(shù)倍頻率振動(dòng)成分時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。
[0012]作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案:所述外設(shè)模塊包括LCD屏幕、鍵盤、鼠標(biāo)。
[0013]本實(shí)用新型通過初步分析得到鐵芯振幅的監(jiān)測(cè)位置，并將振動(dòng)傳感器置于該位置在變壓器油箱壁表面的正對(duì)應(yīng)處，利用置于變壓器油箱壁上多個(gè)位置的振動(dòng)傳感器采集變壓器本體的振動(dòng)信號(hào)，經(jīng)電荷放大器處理，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡將采集的信號(hào)送入工控機(jī)進(jìn)行分析，工控機(jī)在分析發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)相位大幅變化時(shí)給出GIC判斷，相位變化不大時(shí)給出HVDC判斷，通過分析信號(hào)的變化特征，給出直流偏磁發(fā)生的時(shí)間、對(duì)變壓器的影響程度等評(píng)估結(jié)果，并在變壓器運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生畸變時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型能采集變壓器不同位置的振動(dòng)，優(yōu)先采集變壓器鐵芯振幅較大處的信號(hào);對(duì)于綜合評(píng)定變壓器在直流偏磁情況下的運(yùn)行狀態(tài)與各部位受到的影響程度有很大的幫助;通過預(yù)分析確定安裝位置，再采集變壓器運(yùn)行過程中的鐵芯低頻振動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時(shí)預(yù)警，避免因直流偏磁異常振動(dòng)損壞變壓器和事故跳閘等重大事故。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型中變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型中振動(dòng)傳感器的安裝位置側(cè)視圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型中振動(dòng)傳感器的安裝位置正視圖。
[0019]其中，1-振動(dòng)傳感器;2-電荷放大器;3-數(shù)據(jù)采集卡;4-工控機(jī);5-外設(shè)模塊;6_變壓器油箱壁;7-油箱加強(qiáng)筋;8-變壓器鐵芯;9-0DFPS-500000/750變壓器鐵芯。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0021]請(qǐng)參閱圖1-4，一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括振動(dòng)傳感器1、電荷放大器2、數(shù)據(jù)采集卡3、工控機(jī)4和外設(shè)模塊5，所述振動(dòng)傳感器I通過磁鐵固定在變壓器鐵芯柱上鐵軛正對(duì)應(yīng)的油箱壁上，振動(dòng)傳感器I的信號(hào)通過同軸電纜傳輸至電荷放大器2處理后，通過數(shù)據(jù)采集卡3傳輸至工控機(jī)4保存，工控機(jī)4與外設(shè)模塊5連接。
[0022]所述振動(dòng)傳感器I安裝在變壓器鐵芯8振幅最大位置處正對(duì)應(yīng)的變壓器油箱壁6上。
[0023]所述振動(dòng)傳感器I安裝在變壓器油箱壁6的油箱加強(qiáng)筋7上。
[0024]本實(shí)用新型中，所述振動(dòng)傳感器采用INV9818低頻壓電式加速度傳感器，主要參數(shù)為:靈敏度《 4?5pC/ms—2;橫向靈敏度比〈3%;使用頻率范圍0.2Hz?1500Hz;溫度響應(yīng)系數(shù)
0.25%/°C@20?100°C、0.08%/°C@_40?20 °C ;質(zhì)量《 20g;外形尺寸:六方對(duì)邊 X 高=15.4 X22mm，帶有磁鐵，可吸附于變壓器器身上，具有良好的低頻響應(yīng)性，可有效采集低于200Hz的低頻振動(dòng)信號(hào)。
[0025]本實(shí)用新型中，所述電荷放大器選用DLF-3型電荷積分濾波放大器，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電荷的輸入放大、積分、抗混疊濾波處理的功能，處理壓電式加速度傳感器輸出的電荷量信號(hào)。最后通過研華PCM-3718HG高精度數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)送入工控機(jī)中保存。
[0026]所述數(shù)據(jù)采集卡3為研華PCM-3718HG高精度數(shù)據(jù)采集卡，采集200Hz以下的頻率振動(dòng)幅值。
[0027]所述工控機(jī)4在分析發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)頻譜出現(xiàn)50Hz、150Hz以及以50Hz的奇數(shù)倍頻率振動(dòng)成分時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。
[0028]另外，本實(shí)用新型以嵌入式系統(tǒng)作為控制核心；外設(shè)模塊5具有大屏幕彩色LCD實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);具有大容量存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù);支持鼠標(biāo)、鍵盤操作，在現(xiàn)場(chǎng)操作方便。
[0029]以0DFPS-500000/750變壓器為具體實(shí)施例，圖2為變壓器0DFPS-500000/750的變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)圖，此變壓器為由三個(gè)單相四柱變壓器組成的三相組式變壓器，每臺(tái)變壓器鐵芯為雙柱雙旁軛結(jié)構(gòu)，即鐵芯有兩個(gè)芯柱和兩個(gè)旁軛，繞組連接采用雙柱并聯(lián)帶旁柱調(diào)壓，鐵芯中間兩個(gè)芯柱為雙柱并聯(lián)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)柱上可套裝兩套高、中、低壓繞組。
[0030]通過有限元模擬分析可得到，變壓器振動(dòng)位移最大位置出現(xiàn)在連接兩芯柱的上鐵軛面和連接芯柱與旁柱的上鐵軛面，變壓器鐵芯底側(cè)鐵軛的振動(dòng)位移最小，這是由于底座對(duì)鐵芯的固定作用造成的。
[0031]圖3-4是本實(shí)用新型以0DFPS-500000/750變壓器為例的振動(dòng)傳感器安裝位置圖，分別位于變壓器連接0DFPS-500000/750變壓器鐵芯9兩芯柱的上鐵軛面和連接芯柱與旁柱的上鐵軛面正對(duì)變壓器油箱6的位置，以及變壓器油箱壁6和油箱加強(qiáng)筋7等位置，隨著變壓器電壓等級(jí)和容量的增大，可在鐵軛或鐵芯柱與鐵軛的交接處增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
[0032]本實(shí)用新型的工作原理:采用本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行變壓器振動(dòng)監(jiān)測(cè)及直流偏磁現(xiàn)象分析時(shí)，步驟如下:
[0033]I)在沒有直流偏磁現(xiàn)象時(shí)，對(duì)變壓器進(jìn)行一定周期內(nèi)的200Hz以下的低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)，以記錄該監(jiān)測(cè)點(diǎn)無直流偏磁時(shí)變壓器本體振動(dòng)的主要特征數(shù)據(jù)，其鐵芯的振動(dòng)信號(hào)的頻譜只包含10Hz及其整數(shù)倍頻率的振動(dòng)成分；
[0034]2)當(dāng)發(fā)生直流偏磁狀態(tài)后，將觀測(cè)到明顯和持續(xù)的變化趨勢(shì)；鐵芯振動(dòng)信號(hào)頻譜出現(xiàn)了 50Hz、150Hz等50Hz的奇數(shù)倍頻率的振動(dòng)成分，各低頻振動(dòng)分量的幅值隨侵入電流幅值的增大而增加，此時(shí)裝置給出預(yù)警信號(hào)；
[0035]3)可根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的振動(dòng)信號(hào)頻譜中的50Hz、150Hz振動(dòng)分量的相位是否大幅變化分別判斷為GIC作用或HVDC入地電流:
[0036]a.相位大幅變化為GIC作用導(dǎo)致；
[0037]b.相位變化不大為HVDC入地電流導(dǎo)致；
[0038]4)若長(zhǎng)期出現(xiàn)預(yù)警情況，則給出需要對(duì)變壓器本體進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)的信號(hào)，懷疑變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)問題;否則，認(rèn)為變壓器運(yùn)行狀態(tài)保持良好。
[0039]上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括振動(dòng)傳感器(I)、電荷放大器(2)、信號(hào)采集卡(3)、工控機(jī)(4)及外設(shè)模塊(5);其特征在于:所述振動(dòng)傳感器(I)通過磁鐵固定在變壓器鐵芯柱上鐵軛正對(duì)應(yīng)的油箱壁上，振動(dòng)傳感器(I)的信號(hào)通過同軸電纜傳輸至電荷放大器(2)處理后，通過數(shù)據(jù)采集卡(3)傳輸至工控機(jī)(4)保存，工控機(jī)(4)與外設(shè)模塊(5)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器(I)安裝在變壓器鐵芯(8)振幅最大位置處正對(duì)應(yīng)的變壓器油箱壁(6)上。3.根據(jù)權(quán)利I所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器(I)安裝在變壓器油箱壁(6)的油箱加強(qiáng)筋(7)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器(I)為INV9818低頻壓電式加速度傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡(3)為研華PCM-3718HG高精度數(shù)據(jù)采集卡，采集200Hz以下的頻率振動(dòng)幅值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述工控機(jī)(4 )在分析發(fā)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)頻譜出現(xiàn)50Hz、150Hz以及以50Hz的奇數(shù)倍頻率振動(dòng)成分時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電荷放大器(2)選用DLF-3型電荷積分濾波放大器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述外設(shè)模塊(5 )包括IXD屏幕、鍵盤、鼠標(biāo)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于鐵芯振幅的變壓器直流偏磁振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，包括振動(dòng)傳感器、電荷放大器、信號(hào)采集卡、工控機(jī)及外設(shè)模塊，振動(dòng)傳感器通過磁鐵固定在變壓器鐵芯柱上鐵軛正對(duì)應(yīng)的油箱壁上，振動(dòng)傳感器的信號(hào)通過同軸電纜傳輸至電荷放大器處理，通過數(shù)據(jù)采集卡傳輸至工控機(jī)保存；本實(shí)用新型通過預(yù)分析確定安裝位置，采集變壓器運(yùn)行過程中的鐵芯低頻振動(dòng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時(shí)預(yù)警，避免因直流偏磁異常振動(dòng)損壞變壓器和事故跳閘等重大事故，克服了監(jiān)測(cè)變壓器振動(dòng)時(shí)安裝傳感器的盲目性，能采集變壓器多個(gè)位置的振動(dòng)，優(yōu)先采集變壓器鐵芯振幅較大處的信號(hào)；對(duì)于綜合評(píng)定變壓器在直流偏磁情況下的運(yùn)行狀態(tài)與各部位受到的影響程度有很大的幫助。
【IPC分類】G01H11/08
【公開號(hào)】CN205333190
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620121550
【發(fā)明人】謝浩鎧, 劉連光, 李宗翰
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年2月16日