用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其包括振動傳感器、信號調(diào)理模塊、觸發(fā)模塊、多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器，振動傳感器、觸發(fā)模塊、多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器都與信號調(diào)理模塊連接，觸發(fā)模塊、多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器都與主控模塊連接。本發(fā)明通過監(jiān)測主激勵頻率二倍頻及其諧波分量的幅值變化來判斷變壓器繞組機械狀態(tài)，并實時顯示出來。
【專利說明】用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)在線監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種基于變壓器繞組軸向振動建模的在線監(jiān)測振動監(jiān)測裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】[0004]變壓器的異常振動導(dǎo)致的繞組移位或者變形，會破壞變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致繞組的坍塌。變壓器的振動是由變壓器本體(鐵芯和繞組)的振動和冷卻裝置的振動引起的，其根源在于:(1)硅鋼片磁致伸縮引起的鐵芯振動。所謂磁致伸縮就是鐵芯勵磁時，沿磁力線方向硅鋼片的尺寸要增加，而垂直于磁力線方向硅鋼片的尺寸要縮小，這種尺寸的變化稱為磁致伸縮。磁致伸縮使得鐵芯隨著勵磁頻率的變化而周期性的振動；(2)硅鋼片接縫處和疊片之間存在因漏磁而產(chǎn)生的電磁吸引力，從而引起鐵芯的振動；(3)當(dāng)繞組中有負(fù)載電流通過時，在繞組間、線餅間、線匝間產(chǎn)生動態(tài)電磁力，引起繞組的振動；(4 )漏磁引起油箱壁(包括磁屏蔽等)的振動；(5)對于帶有氣隙的鐵芯電抗器來說，還有心柱氣隙中非磁性材料墊片處的漏磁引起的鐵芯振動等。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其通過監(jiān)測主激勵頻率二倍頻及其諧波分量的幅值變化來判斷變壓器繞組機械狀態(tài)，并實時顯示出來。
[0007]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，其包括振動傳感器、信號調(diào)理模塊、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器，振動傳感器、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器都與信號調(diào)理模塊連接，觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器都與主控模塊連接。
[0008]優(yōu)選地，所述觸發(fā)模塊包括相互連接的D /A轉(zhuǎn)換器和比較器。
[0009]優(yōu)選地，所述振動傳感器主要把變壓器外殼上的振動信號轉(zhuǎn)變成電信號。
[0010]優(yōu)選地，所述信號調(diào)理模塊為振動傳感器提供恒定電流，使傳感器正常工作，同時隔離傳感器輸出信號中的直流分量。
[0011]優(yōu)選地，所述觸發(fā)模塊根據(jù)實際情況動態(tài)設(shè)定振動信號采集的閥值，當(dāng)振動信號超過閥值電壓時觸發(fā)主控模塊并啟動振動信號采集流程。
[0012]優(yōu)選地，所述多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器完成智能電子設(shè)備中各通道振動信號的同步數(shù)字轉(zhuǎn)換；主控模塊完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析，并將分析結(jié)果顯示到液晶屏上，同時以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式送出。
[0013]優(yōu)選地，所述光纖/以太網(wǎng)接口為標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，完成振動監(jiān)測智能電子設(shè)備與其他系統(tǒng)的通訊連接。
[0014]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明通過監(jiān)測主激勵頻率二倍頻及其諧波分量的幅值變化來判斷變壓器繞組機械狀態(tài)，并實時顯示出來。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2本發(fā)明仿真所示的繞組振動響應(yīng)曲線的示意圖。
[0018]圖3為圖2 Fourier變換后的幅頻圖。
[0019]圖4為借助于仿真計算可得到相應(yīng)的幅頻圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置包括振動傳感器、信號調(diào)理模塊、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊、光纖/以太網(wǎng)接口、SRAM (靜態(tài)隨機存儲器)，振動傳感器、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器都與信號調(diào)理模塊連接，觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器都與主控模塊連接。觸發(fā)模塊包括相互連接的D /A轉(zhuǎn)換器和比較器。
[0023]振動傳感器主要把變壓器外殼上的振動信號轉(zhuǎn)變成電信號，信號調(diào)理模塊為振動傳感器提供恒定電流，使傳感器正常工作，同時隔離傳感器輸出信號中的直流分量；觸發(fā)模塊根據(jù)實際情況動態(tài)設(shè)定振動信號采集的閥值，當(dāng)振動信號超過閥值電壓時觸發(fā)主控模塊并啟動振動信號采集流程。多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器完成IED (智能電子設(shè)備)中各通道振動信號的同步數(shù)字轉(zhuǎn)換；主控模塊完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析，并將分析結(jié)果顯示到液晶屏上，同時以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式送出；光纖/以太網(wǎng)接口為標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，完成振動監(jiān)測IED與其他系統(tǒng)的通訊連接。SRAM (靜態(tài)隨機存儲器)用于完成信息的存儲。
[0024]本發(fā)明用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置使用ARM和單片機的處理模式，將監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果實時顯示在裝置的液晶屏上，同時具備光纖通信端口，可將數(shù)據(jù)按IEC61850協(xié)議上傳至電站控制室。帶液晶屏顯示使得裝置可以作為便攜式儀器在現(xiàn)場使用，帶數(shù)據(jù)上傳端口可以將裝置作為在線監(jiān)測設(shè)備長期使用。
[0025]仿真過程中，以50Hz的電流對繞組進行激勵，通過計算，可以得到如下圖2所示的繞組振動響應(yīng)曲線。由圖可見，隨著預(yù)緊力的減小，繞組的振動幅值逐漸增大。對圖2中的加速度響應(yīng)信號進行Fourier變換，得到如圖3所示的幅頻圖。由圖可見，由50Hz電流激勵產(chǎn)生的IOOHz電動力響應(yīng)幅值隨預(yù)緊力的降低而增大。另外，由于繞組墊塊的非線性影響，導(dǎo)致響應(yīng)信號中存在諧波分量，其諧波分量的變化規(guī)律與IOOHz的不相同，但諧波分量會隨預(yù)緊力的松動而波動。分別以350Hz和600Hz的恒定電流對繞組進行激勵，借助于仿真計算可得到相應(yīng)的幅頻圖如圖4所示。由圖可見，隨著預(yù)緊力的變動，對應(yīng)電動力頻率的響應(yīng)幅值也都發(fā)生了變化，只是各自電動力響應(yīng)幅值的變化規(guī)律表現(xiàn)各不相同。當(dāng)變壓器遭受短路沖擊使得繞組的預(yù)緊力松動時，其繞組動力學(xué)特性也將發(fā)生改變，從而在其激勵頻率對應(yīng)的響應(yīng)幅值的變化上得到反映，其振動響應(yīng)幅值的改變主要集中在激勵頻率二倍頻及其諧波分量上，因此在變壓器在線監(jiān)測中，可通過監(jiān)測主激勵頻率二倍頻及其諧波分量的幅值變化來判斷變壓器繞組機械狀態(tài)。
[0026]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改型和改變。因此，本發(fā)明覆蓋了落入所附的權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)的各種改型和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，其包括振動傳感器、信號調(diào)理模塊、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器，振動傳感器、觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器都與信號調(diào)理模塊連接，觸發(fā)模塊、多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器、光纖/以太網(wǎng)接口、靜態(tài)隨機存儲器都與主控模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述觸發(fā)模塊包括相互連接的D /A轉(zhuǎn)換器和比較器。
3.如權(quán)利要求1所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述振動傳感器主要把變壓器外殼上的振動信號轉(zhuǎn)變成電信號。
4.如權(quán)利要求3所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理模塊為振動傳感器提供恒定電流，使傳感器正常工作，同時隔離傳感器輸出信號中的直流分量。
5.如權(quán)利要求4所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述觸發(fā)模塊根據(jù)實際情況動態(tài)設(shè)定振動信號采集的閥值，當(dāng)振動信號超過閥值電壓時觸發(fā)主控模塊并啟動振動信號采集流程。
6.如權(quán)利要求5所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述多通道同步Α/D轉(zhuǎn)換器完成智能電子設(shè)備中各通道振動信號的同步數(shù)字轉(zhuǎn)換；主控模塊完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析，并將分析結(jié)果顯示到液晶屏上，同時以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式送出。
7.如權(quán)利要求6所述的用于變壓器振動便攜式和在線監(jiān)測兩用的智能電子裝置，其特征在于，所述光纖/以太網(wǎng)接口為標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，完成振動監(jiān)測智能電子設(shè)備與其他系統(tǒng)的通訊連接。
【文檔編號】G01H17/00GK103900683SQ201410140263
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】朱俊 申請人:江蘇駿龍電力科技股份有限公司