一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统技术方案

本发明专利技术提出的一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，包括与振动采集模块依次连接的信号放大电路、A/D转换电路、电平转换电路和信号处理模块；信号处理模块和人机交互单元相连后分别通过通讯模块与PC机连接；信号处理模块计算电力变压器绕组振动信号不同频段的振动能量；PC机将各频段的振动能量与能量阈值比较，判断电力变压器中发生故障的绕组相。与现有技术相比，本发明专利技术提供一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，能够做到对变压器短路时的振动信号实时在线监测，将采集数据同步上传到PC机，并将诊断结果通过显示模块显示，实时报警说明变压器运行状态。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出的一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，包括与振动采集模块依次连接的信号放大电路、A/D转换电路、电平转换电路和信号处理模块；信号处理模块和人机交互单元相连后分别通过通讯模块与PC机连接；信号处理模块计算电力变压器绕组振动信号不同频段的振动能量；PC机将各频段的振动能量与能量阈值比较，判断电力变压器中发生故障的绕组相。与现有技术相比，本专利技术提供一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，能够做到对变压器短路时的振动信号实时在线监测，将采集数据同步上传到PC机，并将诊断结果通过显示模块显示，实时报警说明变压器运行状态。【专利说明】一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统
本专利技术涉及一种振动信号监测系统，具体涉及一种电力变压器绕组振动信号在线 监测系统。
技术介绍
电力变压器作为电力系统最重要的枢纽之一，它的安全运行直接关系到发电及供 电系统的安全性和可靠性，因此对变压器的故障检测、维护及维修是保障供电系统正常运 行的重要工作。 目前用于检测变压器绕组变形的主要方法有：短路试验法、低压脉冲法、频率响应 法等。这些方法均需变压器退出运行，不考虑变压器的实际情况，可能出现过多的维修和不 必要的停机，又不能及时发现变压器绕组缺陷。当变压器绕组发生机械变形时，势必导致该 处的漏磁场分布发生变化，负载电流与漏磁共同作用产生的绕组振动也发生变化，振动信 号通过油介质传递到油箱表面，故在油箱表面的绕组振动信号也发生变化。振动分析法与 整个电力系统没有电器连接，对电力系统正常运行无任何影响，故该方法可以安全、可靠地 达到在线监测的目的。 现有的变压器振动监测系统硬件电路复杂，且抗干扰能力差。数据处理多以传统 分析方法为主，如幅值域分析法、快速傅里叶变换和相关分析等，不能实时的显示各频率下 的振动能量随时间的变化。因此，需要提供一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，既 能够实时监测时域振动波形，又能够实时监测各频率下振动能量随时间的变化。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种电力变压器绕组振动信号在线监测 系统，所述系统包括振动采集模块，所述振动采集模块包括采集电力变压器绕组振动信号 的振动传感器，所述系统包括与所述振动采集模块依次连接的信号放大电路、A/D转换电 路、电平转换电路和信号处理模块； 所述信号处理模块和人机交互单元相连后分别通过通讯模块与PC机连接；所述 信号处理模块计算电力变压器绕组振动信号不同频段的振动能量； 所述PC机将各频段的所述振动能量与能量阈值比较，判断电力变压器中发生故 障的绕组相。 优选的，所述能量阈值包括低频分量阈值和高频分量阈值；当电力变压器绕组振 动信号的主频段内的振动能量小于所述低频分量阈值时，或者大于高频分量阈值时，则电 力变压器中发生故障的绕组相； 所述主频段为电力变压器正常运行时振动能量集中的频段，所述频段为100? 400Hz； 优选的，所述信号处理模块包括设置在DSP核心板上的DSP最小系统、SRAM和 FLASH;所述DSP最小系统包括DSP芯片、电源、RAM、时钟源和I/O接口； 所述DSP最小系统，对电力变压器绕组振动信号进行离散傅里叶变换，用shannon 小波包分解法将变压器绕组振动信号分解到不同频段中，计算每个频段的能量熵以得到不 同频段的振动能量，并将计算结果发送到PC机； 优选的，所述信号处理模块用shannon小波包分解法计算每个频段的能量熵的计 算公式为： 【权利要求】1. 一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，所述系统包括振动采集模块，所述振 动采集模块包括采集电力变压器绕组振动信号的振动传感器，其特征在于，所述系统包括 与所述振动采集模块依次连接的信号放大电路、A/D转换电路、电平转换电路和信号处理模 块； 所述信号处理模块和人机交互单元相连后分别通过通讯模块与PC机连接；所述信号 处理模块计算电力变压器绕组振动信号不同频段的振动能量； 所述PC机将各频段的所述振动能量与能量阈值比较，判断电力变压器中发生故障的 绕组相。2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量阈值包括低频分量阈值和高频分 量阈值；当电力变压器绕组振动信号的主频段内的振动能量小于所述低频分量阈值时，或 者大于高频分量阈值时，则电力变压器中发生故障的绕组相； 所述主频段为电力变压器正常运行时振动能量集中的频段，所述频段为100?400Hz。3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块包括设置在DSP核心板上 的DSP最小系统、SRAM和FLASH ;所述DSP最小系统包括DSP芯片、电源、RAM、时钟源和1/ 〇接口； 所述DSP最小系统，对电力变压器绕组振动信号进行离散傅里叶变换，用shannon小波 包分解法将变压器绕组振动信号分解到不同频段中，计算每个频段的能量熵以得到不同频 段的振动能量，并将计算结果发送到PC机。4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块用shannon小波包分解法 计算每个频段的能量熵的计算公式为：其中，所述为振动信号的第j层第k个小波包能量熵；i)为的傅里叶变换序列的第i个值，n为振动信号的 原始信号的长度。5. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述振动采集模块包括恒流源模块，将电压 源转换为所述振动传感器所需的恒流源。6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号放大电路包括第一放大器和第二 放大器； 所述第一放大器的同相输入端与所述振动采集模块连接，反相输入端的一条支路通 过电阻接地，另一条支路通过电阻与其输出端连接，所述输出端与所述A/D转换电路中 ADS8364芯片的IN+端连接； 所述第二放大器的反向输入端与其输出端连接，同相输入端与所述ADS8364芯片的 REF端连接；所述输出端的一条支路通过电阻与第一放大器的同相输入端连接，另一条支 路通过电路与所述ADS8364芯片的IN-端连接。7. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电平转换电路包括两个16位双向总线 转换器，将所述A/D转换电路输出的-5V?5V的数字信号变换为3. 3V的数字信号； 所述16位双向总线转换器为74LVC16245A芯片。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述人机交互单元的输入/输出设备包括 显示模块和语音报警模块；所述信号处理模块中的DSP芯片通过控制I/O接口与所述输入 /输出设备进行时序匹配； 所述人机交互单元依据所述PC机下发的指令信号，显示所述电力变压器中发生故障 的绕组相并语音报警。【文档编号】G01R31/06GK104330691SQ201410602667【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日 【专利技术者】陈江波, 李正茂, 李辉, 蔡胜伟, 张彬, 徐建源, 许晶, 尹晶, 邵苠峰, 周翠娟, 何妍 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变压器绕组振动信号在线监测系统，所述系统包括振动采集模块，所述振动采集模块包括采集电力变压器绕组振动信号的振动传感器，其特征在于，所述系统包括与所述振动采集模块依次连接的信号放大电路、A/D转换电路、电平转换电路和信号处理模块；所述信号处理模块和人机交互单元相连后分别通过通讯模块与PC机连接；所述信号处理模块计算电力变压器绕组振动信号不同频段的振动能量；所述PC机将各频段的所述振动能量与能量阈值比较，判断电力变压器中发生故障的绕组相。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈江波，李正茂，李辉，蔡胜伟，张彬，徐建源，许晶，尹晶，邵苠峰，周翠娟，何妍，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11