一、概述變壓器在電力系統(tǒng)中起到電壓變換、電能分配等重要作用，其安全穩(wěn)定運行對確保供電可靠性具有重要意義。有載分接開關、繞組及鐵芯是變壓器/電抗器的重要組成部分，三者的故障率總和占變壓器/電抗器整體故障的70%左右，而傳統(tǒng)預防性檢修方法具有試驗周期長、影響變壓器正常運行、耗費人力物力等缺點。開展基于聲學指紋的狀態(tài)監(jiān)測，可在在線狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)變壓器/電抗器有載分接開關、繞組及鐵芯的潛在故障，并及時預警，從而延長變壓器使用壽命，提高電網(wǎng)運行的可靠性。有載分接開關（On-LoadTapChanger,OLTC）是在勵磁狀態(tài)下，通過改變繞組分接位置實現(xiàn)電網(wǎng)的有載調(diào)壓，起到穩(wěn)定負載電壓、調(diào)節(jié)無功潮流、增加電網(wǎng)靈活度等重要作用。它是調(diào)壓變壓器中***的可動部件、關鍵部件之一。國際大電網(wǎng)委員會(GIGRE)等國內(nèi)外統(tǒng)計結(jié)果表明，有載分接開關故障占變壓器總體故障的30%以上，各類故障影響變壓器及整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，嚴重時更會導致大面積停電、電氣火災等事故。GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)--GIS及敞開式的隔離開關監(jiān)測技術背景。杭州電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測使用說明書

系統(tǒng)功能：結(jié)合變壓器/電抗器的帶電檢測、智能巡檢以及其他在線監(jiān)測狀態(tài)量，進行數(shù)據(jù)的多參量融合分析，形成基于多源數(shù)據(jù)的故障預警機制，多參量融合分析不僅提高了識別故障的準確性，而且還能**降低因單個參量判別故障帶來的誤報。例如，對于變壓器疑似問題地診斷可結(jié)合負荷、損耗、繞組機械振動信號、油溫、以及歷史電流電壓情況分析，在監(jiān)測到變壓器/電抗器地振動聲學指紋頻譜時，系統(tǒng)可以自動去查詢變壓器/電抗器地歷史電流和電壓信號，如果發(fā)現(xiàn)在某段時期確實有大電流沖擊，可給出預警：變壓器/電抗器可能存在繞組變形地異常。杭州電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測使用說明書GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監(jiān)測技術交流與投運業(yè)績。

包絡分析：為提高在線監(jiān)測的準確度，GZAF-1000T系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置通常采用高采樣率獲取振動聲學信號及驅(qū)動電機電流信號，然而大量的數(shù)據(jù)不利于快速、準確存儲與分析。因而采用包絡分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續(xù)分析與處理。傳統(tǒng)希爾伯特變換進行包絡分析時存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此，GZAF-1000T系統(tǒng)采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號包絡分析。有載分接開關振動聲學信號和驅(qū)動電機電流信號包絡分析如下圖8的A和B所示。

(3)基頻信號能量比(E)：100Hz基頻分量時域信號能量占信號總能量的比值，計算公式如下：電力設備監(jiān)測及診斷技術的“中國智造者”第15頁共29頁=122其中100Hz基頻分量的時域信號，為采樣索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為振動聲學指紋頻譜圖的主要成分，基頻信號能量比應較大；存在故障時，諧波分量增加且峰值頻率發(fā)生偏移，基頻信號能量比變小。(4)互相關系數(shù)(r)：正常狀態(tài)與實時測得振動聲學指紋信號頻譜圖之間的相似度，計算公式如下：=[??[?[?2其中和分別為正常狀態(tài)與實時測得振動聲學指紋信號的頻域分布，信號的平均值，互相關系數(shù)范圍為0~1。正常運行時，相關系數(shù)應接近于1；存在故障時，信號頻率分布發(fā)生改變，互相關系數(shù)減小。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測使用說明。

我公司研制的電力設備監(jiān)測與診斷技術，特別是在變壓器、高壓電抗器、高壓開關和電力電纜等電力設備的絕緣狀態(tài)、運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析與狀態(tài)評價方面，憑借我公司前沿的軟硬件技術與先進的監(jiān)測方法，為運維管理提供了質(zhì)量的技術服務方案。我公司秉持專注、共贏、遠航的經(jīng)營理念，追求創(chuàng)新，在穩(wěn)步發(fā)展的同時***研制人工智能、大數(shù)據(jù)云平臺、萬物互聯(lián)等技術在電力設備監(jiān)測與診斷技術上的科學應用，決心成為專注于綜合智慧能源服務領域的“中國智造”**者、推動者、先行者，并在公司發(fā)展的進程中為客戶、股東、員工以及其他合作方和社會創(chuàng)造更多的價值。GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)GIS及敞開式的隔離開關監(jiān)測功能特性。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測技術產(chǎn)品功能

振動聲學指紋監(jiān)測技術的應用意義。杭州電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測使用說明書

繞組及鐵芯運行狀態(tài)分析下圖13(a)為變壓器/電抗器運行時的繞組及鐵芯振動聲學指紋的時域信號。為更直觀地分析繞組及鐵芯運行狀態(tài)，采用頻域法分析振動聲學指紋信號，實現(xiàn)在線狀態(tài)下的故障監(jiān)測。如下圖13(b)所示，基于振動聲學指紋信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數(shù)特征參量，以作為變壓器/電抗器運行狀態(tài)的分析參數(shù)。各特征參量定義及解釋如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數(shù)倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下：=2其中100Hz基頻分量有效值，為頻率索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較??；存在故障時，諧波分量增加且峰值頻率發(fā)生偏移，總諧波畸變率變大。杭州電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測使用說明書