国洲电力振动声学指纹在线监测故障诊断

传统的绕组变形检测方法有低压脉冲法(LVI)、频率响应分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*适用于离线或停电检测。铁芯典型故障包括压铁松动、铁芯接地不良、夹件松动或损伤，常用检测方法包括绝缘电阻测试及接地电流监测。采用声学指纹法检测绕组及铁芯状态，适用于带电监测/在线监测，不影响电力变压器/电抗器正常运行，且与设备无电气连接，具有安装方便、安全、可靠等优点。杭州国洲电力科技有限公司结合多年研发及现场经验，成功研制GZAF-1000T系列变压器/电抗器声学指纹监测系统，既有固定安装的长期在线监测，也有便携式的带电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第3页共29页电检测系统及可移动的重症监护系统。监测系统由压电式加速度传感器、驱动电机电流传感器、数据采集装置、云服务器（采用B/S结构）、通讯子系统及供电系统构成，结合包络分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩阵、频谱分析等多种算法，并提取故障诊断特征参量，在线状态下实现变压器有载分接开关及本体（绕组及铁芯）全振动监测与故障诊断。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测绕组及铁芯运行状态分析。国洲电力振动声学指纹在线监测故障诊断

各类高压开关监测系统的技术参数类别指标名称技术指标备注振动声学指纹传感器励磁电压DC18～30V频率范围为0.5Hz～3kHz的传感器适用于GIS本体振动声学指纹监测；频率范围为0.5Hz～20kHz的传感器适用于隔离开关及断路器机械特性监测。励磁电流2～20mA灵敏度100mV/g测量范围50g频率范围0.5Hz～3kHz/20kHz数量1个电流传感器电流范围0～20A适用于隔离开关及断路器机械特性监测。频率范围10Hz～100kHz线性度＜1%误差＜1%噪声比优于80dB数量6个位移传感器测量范围0～300mm适用于断路器机械特性监测。时间分辨率优于0.1ms行程分辨率优于0.1mm数量1个IED(监测单元)采样率200kS/s采样精度16bit通道数量8（可根据监测需求定制）通讯接口RS485、RJ45、光纤、4G/5G杭州开关柜振动声学指纹在线监测技术背景GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测频谱分析。

概述：电力系统中的高压开关类设备主要包括GIS（气体绝缘金属封闭开关设备：GASinsulatedSWITCHGEAR）、敞开式断路器、GIS隔离开关、敞开式隔离开关、开关柜断路器等，各类高压开关设备的材料、工艺、设计、安装过程中的缺陷以及频繁动作极易引起机械故障，严重时更会导致电气火灾、停电等事故。现有定期检修方式的试验周期长、耗费人力物力、检修效率低等缺点，较大地影响设备正常运行。开展基于振动声学指纹监测技术的状态评价，可在在线状态下及时发现高压开关类设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以振动声学指纹监测技术为主，结合电流、行程等其他状态量，开发故障诊断算法并提取相关特征参量，研制完成的GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统适用于高压开关类设备的带电检测、移动式短期在线监测、固定式长期在线监测与故障诊断。

功能特性:采用加速度传感器监测GIS本体振动声学指纹信号，监测单元具备多个感知点开展实时的连续性或周期性的自动监测功能；具备分析诊断功能：监测单元可向综合分析单元传送标准化数据、分析结果和预警信息，并接收下传的控制命令；具有比对分析功能：可将监测数据与标准信号、历史监测信号进行比对分析；具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1年以上数据；具备振动声学指纹信号时域波形展示、频谱分析(基频为100Hz)功能，可自动提取峰值频率、总谐波畸变率、频谱互相关系数、频率复杂度、振动平稳性、能量相似度、振动相关性等特征参量，以作为GIS运行状态分析参数，用户可设置报警阈值。智能分析：依托于我公司建立的海量典型故障案例的数据库，包络分析后可快速实现历史信号重合度对比开展智能分析，更直观、快速地判断电力设备运行状态。为量化信号重合度对比，GZAF-1000S监测系统引入互相关系数的计算。当实时采集信号包络曲线与正常状态包络曲线互相关系数接近1时，实时采集的信号接近正常运行状态；当互相关系数接近0时，被测设备可能存在故障。下图1所示为正常状态与异常状态时，GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测信号分析与处理。

5、2020年10月30日，国网公司设备部领导视察1000kV廊坊特高压变电站已投运的1000kV电抗器运行情况。（通过查看我公司的GZOLM-1000T系列变压器/电抗器综合在线监测系统（局部放电、振动声学指纹、铁心接地电流、油色谱）的多参量数据监测和融合评价技术所展示的电抗器运行参量和状况）图28电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第28页共29页6、2019年4月，在国网宁夏±800kV灵州特高压换流站、国网山西±800kV雁门关特高压变电站、国网江苏1000kV盱眙特高压和±800kV淮安特高压换流站，我公司会同变电站属地的电科院和检修公司、主设备厂家的技术工程师运用我公司的GZAF-06T型振动声学指纹监测系统对特高压变压器的有载分接开关开展状态监测与评价的技术服务。7、2020年11月，我公司技术支持中心的杨加浩工程师在广西南宁供电局的变电二所实训基地向广西电科院高压所黎大健主任、广西大学电气工程学院郑含博教授、***电力公司设备部王佳灵高工、南网高级技能**李炎、南宁供电局设备部检修专责罗工等各位领导**做变压器（绕组、有载分接开关）和断路器振动声学指纹监测技术的实操演示。GZAF-1000T系列变压器(电抗器)振动声学指纹监测系统原理。杭州振动声学指纹在线监测系统原理

GZAF-1000S系列高压开关振动声学指纹监测系统GIS及敞开式的隔离开关监测功能特性。国洲电力振动声学指纹在线监测故障诊断

软件界面4.1远端后台软件管理远端后台管理软件通过云服务器账户登录，选择管理对象。图164.2设备信息管理设备信息管理界面包括设备名称、位置、编号等基本信息。图17电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第19页共29页4.3主界面软件主界面包括项目管理、多通道信号同步显示、分析及其他工具及基本分析结果显示，可实现信号包络、重合度对比、能量分布、时频分布(ATF)等分析。图184.4包络分析振动声学指纹及驱动电机电流信号的包络分析可简化信号，直观反映设备运行状态。图19电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第20页共29页4.5历史数据对比实现正常状态信号与实时采集信号对比、历史数据横向纵向对比。图204.6频谱分析进行振动声学指纹地时域信号频谱分析，提取信号频域特征参量。图21电力设备监测及诊断技术的“中国智造者”第21页共29页4.7运行状态告警设备异常状态报警，可选择告警发送方式。图224.8报表生成功能目标变压器/电抗器诊断结果生成报表功能。图23国洲电力振动声学指纹在线监测故障诊断