綜上所述，采用聲紋振動(dòng)法監(jiān)測(cè)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態(tài)，適用于帶電監(jiān)測(cè)/在線監(jiān)測(cè)，與變壓器無(wú)電氣連接而不影響正常運(yùn)行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)。我公司結(jié)合多年技術(shù)預(yù)研儲(chǔ)備及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既有固定安裝的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)式，也有便攜式的帶電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及可移動(dòng)的在線重癥監(jiān)護(hù)式。GZAFV-01系統(tǒng)由聲紋振動(dòng)傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置（在線監(jiān)測(cè)式：IED，便攜/手持式：主機(jī)；下文皆用IED/主機(jī)簡(jiǎn)稱）、云服務(wù)器、通訊單元及供電單元構(gòu)成；操控及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析軟件結(jié)合包絡(luò)分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩陣、時(shí)域信號(hào)頻譜分析等多種算法，并提取故障診斷特征參量，在線狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的健康態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)與故障類型診斷。GZAFV-01型聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（變壓器、電抗器)監(jiān)測(cè)和綜合分析。手持式多功能振動(dòng)聲學(xué)指紋來(lái)電

變壓器在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中或在短路電流作用下，均會(huì)使繞組及鐵芯壓緊程度降低，繞組及鐵芯故障分別約占變壓器整體故障的36%和4%，對(duì)變壓器抗短路電流沖擊能力及安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生巨大威脅。繞組故障主要包括絕緣老化、受潮、匝間或繞組間短路、斷路及機(jī)械損傷等，以上故障類型均可能導(dǎo)致繞組變形。傳統(tǒng)的繞組變形監(jiān)測(cè)方法有低壓脈沖法(LVI)、頻率響應(yīng)分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*適用于離線或停電監(jiān)測(cè)。鐵芯典型故障包括壓鐵松動(dòng)、接地不良、夾件松動(dòng)或損傷，常用監(jiān)測(cè)方法包括絕緣電阻測(cè)試及接地電流監(jiān)測(cè)。特高壓振動(dòng)聲紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)杭州國(guó)洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的行業(yè)合作案例。

能量分布曲線

基于小波變換的聲紋振動(dòng)信號(hào)多分辨率分析結(jié)果如下圖3.8所示。原始信號(hào)經(jīng)8層分解后產(chǎn)生第8層的近似分量和第1層至第8層的詳細(xì)分量，計(jì)算各層詳細(xì)分量信號(hào)能量，可獲得信號(hào)能量分布曲線。比對(duì)正常狀態(tài)與異常狀態(tài)能量分布曲線，可判斷OLTC運(yùn)行狀態(tài)，并提取互相關(guān)系數(shù)、最大值、平均值、峰度、偏度作為狀態(tài)診斷特征參量。下圖3.7為正常與異常狀態(tài)的聲紋振動(dòng)信號(hào)能量分布曲線比對(duì)。

時(shí)頻能量分布矩陣(ATF圖譜)

獲取聲紋振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻能量分布矩陣，同時(shí)反映原始信號(hào)時(shí)域、頻域特性及能量分布。將信號(hào)時(shí)頻分布矩陣分為6個(gè)區(qū)間，計(jì)算各區(qū)間平均值作為特征參量，用于OLTC正常狀態(tài)與異常狀態(tài)比對(duì)。下圖3.9為正常狀態(tài)下聲紋振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻能量矩陣。

變壓器/電抗器（下文皆用“變壓器”簡(jiǎn)稱）在電力系統(tǒng)中起到電壓變換、電能分配等重要作用，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關(guān)（下文皆用OLTC簡(jiǎn)稱）、繞組及鐵芯是變壓器的重要組成部分，三者故障率總和占變壓器整體故障70%左右，而傳統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)有試驗(yàn)周期長(zhǎng)、影響變壓器正常運(yùn)行、耗費(fèi)人力物力等缺點(diǎn)。開展基于聲學(xué)指紋的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可在在線狀態(tài)下及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器OLTC、繞組及鐵芯的潛在故障，并及時(shí)預(yù)警，從而延長(zhǎng)變壓器使用壽命，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。杭州國(guó)洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的節(jié)能效益分析。

AFV 信號(hào)分析法在 OLTC 狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，基于對(duì)其內(nèi)部物理過(guò)程的深入理解。OLTC 內(nèi)部觸頭在分 / 合過(guò)程中，不僅會(huì)受到機(jī)械應(yīng)力的作用，還會(huì)受到電氣因素的影響，如電弧的產(chǎn)生。這些因素會(huì)導(dǎo)致觸頭材料的消耗和變形，進(jìn)而改變 OLTC 的振動(dòng)特性。當(dāng)觸頭出現(xiàn)接觸不良時(shí)，電弧產(chǎn)生的頻率和能量會(huì)增加，引起的振動(dòng)信號(hào)也會(huì)更加復(fù)雜。AFV 傳感器能夠準(zhǔn)確捕捉到這些信號(hào)變化，通過(guò)對(duì)信號(hào)的分析處理，我們可以判斷 OLTC 的故障類型和嚴(yán)重程度，為設(shè)備的維護(hù)和管理提供科學(xué)指導(dǎo)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。杭州國(guó)洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)背景與創(chuàng)新點(diǎn)。杭州振動(dòng)聲紋監(jiān)測(cè)技術(shù)說(shuō)明

GZAFV-01型聲紋振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（變壓器、電抗器)的智能評(píng)估和故障預(yù)警。手持式多功能振動(dòng)聲學(xué)指紋來(lái)電

ZAFV-01T子系統(tǒng)采用小型化設(shè)計(jì)，集成式架構(gòu)，單元內(nèi)綜合電機(jī)電流及AFV的信號(hào)監(jiān)測(cè)功能，可監(jiān)測(cè)OLTC的完整動(dòng)作過(guò)程和振動(dòng)狀況；可外接電流傳感器（CT卡鉗式），獲取電機(jī)電流信號(hào)。裝置提供RS485接口，對(duì)外通信和傳送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。GZAFV-01T子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器，通信模塊、AFV、電流傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊，供電模塊。通過(guò)吸附在變壓器外壁上的3個(gè)AFV傳感器獲取AFV信號(hào)和1個(gè)電流傳感器獲取驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)的IED通過(guò)4G/5G無(wú)線傳送模塊傳送至平臺(tái)層數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)操控及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)及診斷分析。手持式多功能振動(dòng)聲學(xué)指紋來(lái)電