變壓器診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種變壓器診斷系統(tǒng)，包括變壓器、傳感器、模擬濾波模塊、電源模塊、RS232收發(fā)模塊、PC上位機(jī)、采樣控制模塊、電池和DC-DC電路。本實(shí)用新型在20Hz-10kHz頻率范圍內(nèi)通過(guò)檢測(cè)變壓器故障時(shí)產(chǎn)生的聲學(xué)特征來(lái)比對(duì)診斷變壓器運(yùn)行狀況，而且采用磁力安裝的振動(dòng)或聲學(xué)傳感器，緊貼在變壓器表面進(jìn)行信號(hào)監(jiān)聽(tīng)，其信噪比高、受外界干擾小，同時(shí)安裝方便，不影響變壓器正常運(yùn)行，不損害變壓器結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】變壓器診斷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及變壓器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種變壓器診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聲波、振動(dòng)波的回聲定位技術(shù)在電力行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景，特別是變壓器類設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)，由于交流電通過(guò)變壓器的繞組在鐵芯中產(chǎn)生周期性變化的交變磁通，引起鐵芯的振動(dòng)，會(huì)發(fā)出均勻的嗡嗡聲，一旦變壓器內(nèi)鐵芯繞組有故障或發(fā)生電弧放電時(shí)，其聲學(xué)特征也會(huì)隨之發(fā)生改變，并呈現(xiàn)出一定的固有特性。因此，變壓器類設(shè)備的聲學(xué)特征信號(hào)可以表征變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。
[0003]目前，電力設(shè)備的檢測(cè)方法主要是離線法。但是，離線檢測(cè)法需要停電進(jìn)行，停電后設(shè)備的狀態(tài)與運(yùn)行狀態(tài)不同，影響判斷準(zhǔn)確度且不能反映工況狀態(tài)，尤其不能反映機(jī)械性能，而且離線檢測(cè)法為周期性的定期實(shí)驗(yàn)，不是連續(xù)的實(shí)時(shí)、工況監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)缺乏更多的可靠信息，因而，給檢測(cè)時(shí)帶有較大的盲目性和局限性，造成了較大的人力、物力、財(cái)力浪費(fèi)，甚至造成不必要的設(shè)備損壞，例如:停電時(shí)做電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)，檢測(cè)的主要項(xiàng)目是介質(zhì)損耗、電容量、絕緣電阻、泄漏電流、直流電阻、絕緣油檢測(cè)等，主要缺點(diǎn)是不在工況條件下檢測(cè)，所獲得數(shù)據(jù)還要進(jìn)行綜合判斷，并在運(yùn)行中認(rèn)真巡視，還要合理確定下一個(gè)停電檢修周期。據(jù)統(tǒng)計(jì)電力變壓器在運(yùn)行中由于繞組、鐵芯故障而造成設(shè)備損壞的占70%以上。國(guó)際電力標(biāo)準(zhǔn)(IEC)的電力設(shè)備停電試驗(yàn)方法很多，通常需要在停電條件下實(shí)施，不能反映工況條件下可能產(chǎn)生的電弧放電和異常振動(dòng)狀態(tài)，缺點(diǎn)是沿用至今仍不能杜絕事故，每年都會(huì)發(fā)生多起變壓器損壞事故。國(guó)內(nèi)外電力設(shè)備在線試驗(yàn)方法也很多，超聲波局放法在實(shí)踐中效果不明顯且在線檢測(cè)仍在探討中；絕緣油色譜在線法僅限于在化學(xué)分析和絕緣油的狀況；紅外成像測(cè)溫法局限于溫度異常，不能檢測(cè)設(shè)備內(nèi)部缺陷；容性變電設(shè)備在線介損法目前仍未能解決互感型式傳感器采樣信號(hào)的“失真”問(wèn)題等，這些方法雖然都具有很好的實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，但由于反映絕緣缺陷的宏觀特征量太小，易受現(xiàn)場(chǎng)電場(chǎng)與磁場(chǎng)等的干擾，或者由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，都嚴(yán)重影響了測(cè)量的精度，使得這些方法的監(jiān)測(cè)結(jié)果可信度大打折扣。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的變壓器診斷系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到的:變壓器診斷系統(tǒng)包括變壓器、傳感器、模擬濾波器、電源、RS232收發(fā)器、PC上位機(jī)、采樣控制器、電池和DC-DC電路，所述電池與DC-DC電路的輸入端相連，所述DC-DC電路的輸出端分別與傳感器、模擬濾波器和電源相連，所述模擬濾波器和電源的輸出端均與采樣控制器相連，所述電源的輸出端還與RS232收發(fā)器相連，所述采樣控制器與RS232收發(fā)器相連，所述RS232收發(fā)器與PC上位機(jī)相連。
[0006]本實(shí)用新型在20Hz-10kHz頻率范圍內(nèi)通過(guò)檢測(cè)變壓器故障時(shí)產(chǎn)生的聲學(xué)特征來(lái)比對(duì)診斷變壓器運(yùn)行狀況，而且采用磁力安裝的振動(dòng)或聲學(xué)傳感器，緊貼在變壓器表面進(jìn)行信號(hào)監(jiān)聽(tīng)，其信噪比高、受外界干擾小，同時(shí)安裝方便，不影響變壓器正常運(yùn)行，不損害變壓器結(jié)構(gòu)。為科學(xué)檢修提供依據(jù)，為設(shè)備安全運(yùn)行提供決策數(shù)據(jù)。此外采用以STM32芯片為核心的嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行采樣、計(jì)算、控制，具有精度高、速度快、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)辨識(shí)聲學(xué)特征作為電力變壓器檢測(cè)與保護(hù)的全新手段，為科學(xué)檢修提供依據(jù)，為設(shè)備安全運(yùn)行提供決策數(shù)據(jù)，可稱為電力變壓器“聽(tīng)診器”。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型變壓器診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中1.變壓器，2.傳感器，3.模擬濾波器，4.電源，5.RS232收發(fā)器，6.PC上位機(jī)，
7.采樣控制器，71.ADC轉(zhuǎn)換器，72.隨機(jī)存儲(chǔ)器，73.串口，8.電池，9.DC-DC電路。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定，僅作舉例而已，同時(shí)通過(guò)說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。
[0010]參閱附圖可知:本實(shí)用新型變壓器診斷系統(tǒng)，它包括變壓器1、傳感器2、模擬濾波器3、電源4、RS232收發(fā)器5、PC上位機(jī)6、采樣控制器7、電池8和DC-DC電路9，所述電池8與DC-DC電路9的輸入端相連，所述DC-DC電路9的輸出端分別與傳感器2、模擬濾波器3和電源4相連，所述模擬濾波器3和電源4的輸出端均與采樣控制器7相連，所述電源4的輸出端還與RS232收發(fā)器5相連，所述采樣控制器7與RS232收發(fā)器5相連，所述RS232收發(fā)器5與PC上位機(jī)6相連。所述采樣控制器7以STM32為核心的嵌入式系統(tǒng)，所述采樣控制器7包括ADC轉(zhuǎn)換器71、隨機(jī)存儲(chǔ)器72和串口 73，所述ADC轉(zhuǎn)換器71、隨機(jī)存儲(chǔ)器72和串口 73依順次相連，所述模擬濾波器3的輸出端與ADC轉(zhuǎn)換器71的輸入端相連，所述串口 73與RS232收發(fā)器5相連。所述傳感器2為振動(dòng)傳感器或聲學(xué)傳感器。
[0011]本實(shí)用新型變壓器診斷方法包括以下步驟:信號(hào)采集，將傳感器緊貼變壓器箱體表面采集變壓器振動(dòng)一聲學(xué)信號(hào)；信號(hào)處理，將采集到的振動(dòng)一聲學(xué)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳送至PC上位機(jī)；信號(hào)分析，PC上位機(jī)對(duì)處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析后判斷是否存在故障，如果存在故障由系統(tǒng)向工作人員報(bào)警。所述信號(hào)處理的步驟包括:將采集到的振動(dòng)一聲學(xué)信號(hào)傳送至模擬模擬濾波器，模擬模擬濾波器將信號(hào)處理成高頻信號(hào)、低頻信號(hào)和全頻段信號(hào)三種輸入方式，分三個(gè)通道輸入ADC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；將AD轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)輸入串口，轉(zhuǎn)化為RS232串口信號(hào)后傳輸?shù)絇C上位機(jī)。所述信號(hào)分析的步驟包括:根據(jù)反應(yīng)變壓器不同運(yùn)行狀況所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)一聲學(xué)信號(hào)特征，建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；將得到的振動(dòng)一聲學(xué)變壓器信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，從而識(shí)別出變壓器目前的運(yùn)行狀況；若變壓器目前的運(yùn)行出現(xiàn)故障，則通過(guò)系統(tǒng)向工作人員發(fā)出報(bào)警。
[0012]電池提供的9VDC經(jīng)過(guò)DC/DC電路之后轉(zhuǎn)換為24VDC、土 12VDC以及5VDC三種電壓，其中24VDC轉(zhuǎn)為傳感器供電，±12VDC與5VDC為采樣控制器供電。傳感器通電運(yùn)行后，即進(jìn)行信號(hào)采集工作，采樣數(shù)據(jù)傳入PC上位中，經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波，進(jìn)而進(jìn)行頻譜分析和特征提取。通過(guò)快速傅里葉變換、短時(shí)傅里葉變換等方法做出頻率譜、功率譜，使用小波變換等方法提取其中特征分量。通過(guò)理論推導(dǎo)、試驗(yàn)分析以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量收集反應(yīng)變壓器不同運(yùn)行狀況的振動(dòng)一聲學(xué)信號(hào)特征，建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。將收集到的變壓器信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別，從而診斷出變壓器目前的運(yùn)行狀況。一旦信號(hào)特征表現(xiàn)為超出正常運(yùn)行對(duì)應(yīng)的范圍，則認(rèn)為變壓器中已經(jīng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的故障，因而由系統(tǒng)向工作人員報(bào)警。主要是看否存在內(nèi)部放電及繞組變形、機(jī)械異常位移振動(dòng)類等嚴(yán)重缺陷，并利用回聲定位原理查明故障部位。該系統(tǒng)可以制作成電力變壓器便攜式巡檢儀器，也可制作成實(shí)時(shí)、在線檢測(cè)系統(tǒng)，必要時(shí)可將電力變壓器做斷電即跳閘處理，從而避免了變壓器的損壞。
[0013]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器診斷系統(tǒng)，其特征在于:包括變壓器(I)、傳感器(2)、模擬濾波器(3)、電源⑷、RS232收發(fā)器(5 )、PC上位機(jī)(6 )、采樣控制器(7 )、電池(8 )和DC-DC電路(9 )，所述電池(8 )與DC-DC電路(9 )的輸入端相連，所述DC-DC電路(9 )的輸出端分別與傳感器(2 )、模擬濾波器(3)和電源(4)相連，所述模擬濾波器(3)和電源(4)的輸出端均與采樣控制器(7)相連，所述電源(4)的輸出端還與RS232收發(fā)器(5)相連，所述采樣控制器(7)與RS232收發(fā)器(5 )相連，所述RS232收發(fā)器(5 )與PC上位機(jī)(6 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器診斷系統(tǒng)，其特征在于所述采樣控制器(7)包括ADC轉(zhuǎn)換器(71)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(72)和串口(73)，所述ADC轉(zhuǎn)換器(71)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(72)和串口(73)依順次相連，所述模擬濾波器(3)的輸出端與ADC轉(zhuǎn)換器(71)的輸入端相連，所述串口(73)與RS232收發(fā)器(5)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器診斷系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器(2)為振動(dòng)傳感器或聲學(xué)傳感器。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK203479944SQ201320525669
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】鄒云屏, 歐陽(yáng)軍 申請(qǐng)人:武漢百楚科技有限公司