專利名稱：變壓器有載分解開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
有載分接開關(guān)不僅能穩(wěn)定負(fù)載中心電壓，而且也是聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、調(diào)整負(fù)載潮流和改善無(wú)功分配不可缺少的重要設(shè)備。然而有載分接開關(guān)作為變壓器中唯一在高電壓和大電流下快速運(yùn)動(dòng)的部件，對(duì)機(jī)械性能要求十分嚴(yán)格，因此在其推廣初期故障率相對(duì)較高，影響到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。當(dāng)前在變壓器整體故障率較低的情況下，有載分接開關(guān)故障仍占有比較大的比例。有載分接開關(guān)的可靠性一般是通過周期性計(jì)劃?rùn)z修(換油和吊芯等)來(lái)保證，檢修工作通常由數(shù)人花費(fèi)半天到一天的時(shí)間完成，關(guān)鍵的試驗(yàn)項(xiàng)目多在吊芯后進(jìn)行，一次吊芯的工作量幾乎相當(dāng)于一次大修，而設(shè)備的狀態(tài)檢修已成為電網(wǎng)檢修的必然趨勢(shì)。如果能為有載分接開關(guān)提供新的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)，在確保其可靠性的前提下延長(zhǎng)檢修周期， 則意味著檢修成本的降低；另外，某些有載分接開關(guān)故障及檢修人員的人為失誤在目前檢修中難以發(fā)現(xiàn)，采用新的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)也有利于進(jìn)一步提高檢修質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法，能在變壓器不吊芯的情況下對(duì)有載分接開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析，從而達(dá)到提高有載分接開關(guān)檢修質(zhì)量的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述及其他的目的，本發(fā)明提供一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括振動(dòng)傳感器，設(shè)置在有載分接開關(guān)上，感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集儀，與所述振動(dòng)傳感器信號(hào)連接，采集所述振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；監(jiān)測(cè)單元，與所述數(shù)據(jù)采集儀信號(hào)連接，將所述的數(shù)據(jù)采集儀產(chǎn)生的時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就將所述的數(shù)據(jù)采集儀產(chǎn)生的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障。進(jìn)一步特征為所述的監(jiān)測(cè)單元還包括存儲(chǔ)模塊，用來(lái)存儲(chǔ)所述正常狀態(tài)和常見故障狀態(tài)的時(shí)域圖譜和頻域圖譜。進(jìn)一步特征為所述數(shù)據(jù)采集儀分析頻率為20KHz以上.。進(jìn)一步特征為常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜。進(jìn)一步特征為常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。進(jìn)一步特征為所述振動(dòng)傳感器的采樣頻率為51. 2kHz，采樣時(shí)間為160ms，預(yù)觸發(fā)為 60ms。進(jìn)一步特征為所述振動(dòng)傳感器為壓電式ICP型傳感器。本發(fā)明還提供一種有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，包含如下步驟感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；采集振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；將所述的時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就將所述的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符， 就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障。進(jìn)一步特征為所述的能譜分析方法為計(jì)算出頻域圖譜中第一頻率范圍能量比和第二頻率范圍能量比，其中第一頻率范圍能量比=第一頻率范圍的能量/總能量*100% ； 第二頻率范圍的能量比=第二頻率范圍的能量/總能量*100%。進(jìn)一步特征為所述的第一頻率范圍為0 ΙΟΚΗζ，所述的第二頻率范圍為IOKHz 20KHz。進(jìn)一步特征為所述常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜。進(jìn)一步特征為所述常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為該系統(tǒng)和方法是在有載分解接開關(guān)上設(shè)置振動(dòng)傳感器來(lái)感知振動(dòng)信號(hào)，所以不僅能在變壓器不吊芯的情況下對(duì)有載分接開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析， 還可以在變壓器停運(yùn)狀態(tài)下使用及在變壓器帶電狀態(tài)下使用。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施列所提供的變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施列所提供的變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的流程圖。圖3為本發(fā)明一實(shí)施列中正常狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。圖4為本發(fā)明一實(shí)施列中筒體固定不良的時(shí)域和頻域的圖譜。圖5為本發(fā)明一實(shí)施列中觸頭磨損狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。圖6為本發(fā)明一實(shí)施列中環(huán)變形狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。圖7為本發(fā)明一實(shí)施列中靜觸頭松動(dòng)狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。圖8為本發(fā)明一實(shí)施列中觸頭卡澀狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。圖9本發(fā)明一實(shí)施列中支架斷裂狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜。
具體實(shí)施方式
以下通過特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施列所提供的變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感器10、數(shù)據(jù)采集儀20和監(jiān)測(cè)單元30。其中振動(dòng)傳感器10設(shè)置在有載分接開關(guān)1上，感測(cè)有載分接開關(guān)1產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集儀 20與振動(dòng)傳感器10信號(hào)連接，采集振動(dòng)傳感器10感測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；監(jiān)測(cè)單元30與數(shù)據(jù)采集儀20信號(hào)連接，將數(shù)據(jù)采集儀20產(chǎn)生的時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就將所述的數(shù)據(jù)采集儀20產(chǎn)生的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障。

較佳的，振動(dòng)傳感器10為三維振動(dòng)傳感器，可以利用磁性座將其固定在有載分接開關(guān)的筒體的頂部位置，振動(dòng)傳感器10的輸出端通過接頭連接數(shù)據(jù)采集儀20，較佳的可以選用BNC接頭連接，當(dāng)然本發(fā)明不以此為限。因?yàn)槟茏V分析最高頻率是20KHz，所以選用的數(shù)據(jù)采集儀分析頻率為20KHz以上，具有時(shí)域、頻域、能譜分析功能，可以在振動(dòng)傳感器10 采集到振動(dòng)信號(hào)后，把該信號(hào)換算成時(shí)域和頻域的圖譜。振動(dòng)傳感器10選用壓電式ICP型傳感器，振動(dòng)采集的采樣頻率為51. 2kHz，采樣時(shí)間為160ms，預(yù)觸發(fā)為60ms，這樣才能保證振動(dòng)信號(hào)的采集，當(dāng)然，本發(fā)明不以此為限，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以選擇其他更為靈敏的傳感器。通常，在監(jiān)測(cè)單元30內(nèi)設(shè)置存儲(chǔ)模塊31，用來(lái)存儲(chǔ)正常狀態(tài)和常見故障狀態(tài)的時(shí)域圖譜和頻域圖譜。而常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜。常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。數(shù)據(jù)采集儀20可輸出多種文本格式，便于使用，例如常用excel文件格式輸出。請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明所提供的變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟SlO 感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；S20 采集振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；S30:將時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就進(jìn)行步驟S40 ；步驟S40 將時(shí)域圖譜與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就進(jìn)行步驟S50 ；步驟S50 將所述的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就進(jìn)行步驟S60 ；步驟S60 與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障，
步驟S50能譜分析方法為計(jì)算出頻域圖譜中第一頻率范圍能量比和第二頻率范圍能量比，其中第一頻率范圍能量比=第一頻率范圍的能量/總能量*100% ；第二頻率范圍的能量比=第二頻率范圍的能量/總能量*100%。一般所選擇的第一頻率范圍為0 ΙΟΚΗζ，第二頻率范圍為IOKHz 20KHz。變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法中常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜，常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。通常，監(jiān)測(cè)單元30可以利用一 PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在監(jiān)測(cè)單元30中的存儲(chǔ)模塊32中先錄入有載分接開關(guān)的各種正常和故障狀態(tài)的時(shí)域和頻域的圖譜，如圖3至圖9所示，正常狀態(tài)和預(yù)先建立的至少六種常見故障狀態(tài)的時(shí)域三維(X，1，ζ)圖譜，當(dāng)然不限于六種，可以根據(jù)具體情況建立各種情況下的故障圖譜。故障診斷采用時(shí)域比對(duì)和頻域能量比對(duì)的綜合判據(jù)。以正常狀態(tài)的情況為例， 首先進(jìn)行正常有載開關(guān)的動(dòng)作過程時(shí)域和頻域圖譜的錄入，每臺(tái)有載開關(guān)存在一定的差異，如圖3所示，有載開關(guān)的正常狀態(tài)下時(shí)域圖譜特征研究動(dòng)作過程60ms 90ms，可見兩個(gè)脈沖，兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間一定為20ms，二個(gè)脈沖幅值大小相近；頻域圖譜中低頻能量 80% 90%，高頻能量10% 20%。然后，將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)圖譜時(shí)域圖譜和頻譜的能量有別于圖3特征的判為異常情況， 將檢測(cè)頻域譜的能量比與表中的常見狀態(tài)的能量比進(jìn)行比對(duì)，
權(quán)利要求
1.一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，包括振動(dòng)傳感器，設(shè)置在有載分接開關(guān)上，感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集儀，與所述振動(dòng)傳感器信號(hào)連接，采集所述振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；監(jiān)測(cè)單元，與所述數(shù)據(jù)采集儀信號(hào)連接，將所述的數(shù)據(jù)采集儀產(chǎn)生的時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就將所述的數(shù)據(jù)采集儀產(chǎn)生的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述的監(jiān)測(cè)單元還包括存儲(chǔ)模塊，用來(lái)存儲(chǔ)所述正常狀態(tài)和常見故障狀態(tài)的時(shí)域圖譜和頻域圖■i並曰O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述數(shù)據(jù)采集儀分析頻率為20KHz以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述振動(dòng)傳感器的采樣頻率為51. 2kHz，采樣時(shí)間為160ms，預(yù)觸發(fā)為60ms。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所示的一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征為，所述振動(dòng)傳感器為壓電式ICP型傳感器。
8.一種有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征為，包含如下步驟感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；采集振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；將所述的時(shí)域圖譜與正常狀態(tài)的時(shí)域圖譜比對(duì)，如果圖譜特征相符，就顯示為正常狀態(tài)；如果圖譜特征不符，就與多種常見故障時(shí)域圖譜做比對(duì)，如果圖譜特征相符，就將所述的頻域圖譜與正常狀態(tài)的頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示為正常狀態(tài)，如果能量比不符，就與多種常見故障頻域圖譜進(jìn)行能譜分析的能量比做比對(duì)，如果能量比相符，就顯示相應(yīng)的故障，如果能量比不符，就顯示為新的故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征為，所述的能譜分析方法為計(jì)算出頻域圖譜中第一頻率范圍能量比和第二頻率范圍能量比，其中第一頻率范圍能量比=第一頻率范圍的能量/總能量*100% ；第二頻率范圍的能量比=第二頻率范圍的能量/總能量*100%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征為，所述的第一頻率范圍為0 ΙΟΚΗζ，所述的第二頻率范圍為IOKHz 20KHZ。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征為，所述常見故障時(shí)域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的時(shí)域圖譜。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征為，所述常見故障頻域圖譜包括筒體固定不良、觸頭磨損、環(huán)變形、靜觸頭松動(dòng)、觸頭卡澀、支架斷裂的頻域圖譜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器有載分接開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，包括振動(dòng)傳感器，設(shè)置在有載分接開關(guān)上，感測(cè)有載分接開關(guān)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集儀，與所述振動(dòng)傳感器信號(hào)連接，采集所述振動(dòng)信號(hào)并轉(zhuǎn)換成時(shí)域和頻域圖譜；監(jiān)測(cè)單元，與所述數(shù)據(jù)采集儀信號(hào)連接，使用的方法用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)圖譜的比對(duì)，本發(fā)明能在變壓器不吊芯的情況下對(duì)有載分接開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析，從而達(dá)到提高有載分接開關(guān)檢修質(zhì)量的目的。
文檔編號(hào)G01R31/327GK102375102SQ20101025896
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者姜益民, 李福興, 蘇勇令, 郭森 申請(qǐng)人:上海明華電力技術(shù)工程有限公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司