基于振动噪声的变压器运行状态监测装置研究

韩　毅,李彩霞（.呼和浩特热电厂; .呼和浩特金桥热电厂,呼和浩特 00000）

基于振动噪声的变压器运行状态监测装置研究

韩毅1,李彩霞2
（1.呼和浩特热电厂; 2.呼和浩特金桥热电厂,呼和浩特 010000）

为满足经济的迅猛发展对能源的大量需求，电力作为能量的一种表现形式出现并受到各界认可，变压器作为现代科学技术水平下最主要的电力系统设备，其运行状态的好坏直接影响到发电机乃至整个电力系统的工作状况，对周围经济活动、人民生活也会构成直接影响。本文将从振动噪声变压器运行状态检测装置角度进行研究，通过对变压器振动噪声监测原理深入思考，尝试性的对变压器检测装置硬、软件进行进一步的设计分析。

振动噪声；变压器运行；检测装置

0　前言

随着电力应用范围日渐广泛，其已经成为现代人们生活不可或缺的重要存在，电力系统稳定、保证持续供应、将能源最大程度的转换，已经成为现代社会对电力系统的基本要求，变压器作为电力系统的重要组成部分其研究的程度直接影响到热电厂乃至整个供电系统的发展状态与前景，本文将对基于振动噪声的变压器运行状态监测装置进行初步的分析阐述。

1　变压器振动噪声监测原理

1.1变压器振动

现阶段我国的科学技术水平决定变压器呈现出单台容量大，电压等级过强的特点，变压器在运作的过程中自身会产生较强的电场和磁场，长时间累积的热能对变压器自身会造成不可逆的损害，这种损害虽然不会立即表现使变压器被迫停止工作，但却为变压器振动留下了较大的可能性。变压器振动主要是由于变压器内部的铁心、绕组、电抗器等由于受磁性干扰导致硅钢片伸缩或接缝的细小部件发生形状变化，磁性的强度变化和分布差异直接导致变压其产生振动，另外为降低变压器自身电压所产生的热量所应用的冷却装置，如风扇，也会使变压器产生振动[1-3]。

通过变压器振动产生的原因分析，可以总结出变压器振动监测故障判断依据，从物理角度分析变压器内部所测取的振动信号如果发生改变，可以根据改变的程度顺利的定位发生故障的部件，铁心和绕组作为主要的振动源，分清两者在不同状态下的重要程度也是必要的。

1.2变压器噪声

变压器的噪声主要就是因为变压器的机械振动而产生的，所以铁心的电磁吸引、硅钢片的磁致伸缩、漏电场、冷却系统等都直接影响到变压器的噪声，通过对各方面的影响程度及影响原理分析，可以有效的对变压器的噪声进行监测并控制在合理的范围内。

2　关于变压器检测装置硬件的设计分析

由于现有的振动加速度传感器都是附着在变压器的机械表面，而声音传感器则是在变压器的周围进行安置，这样两者之间并不会产生影响，而且可以同时将采集到的有效数据输送入采集卡之中，后续由工控机进行科学的数据分析并根据分析结果对现状及后期工作进行判断。在这个过程中，信号的完整与稳定性就显得至关重要，所以变压器监测装置的硬件设计分析中要着重考虑此方面，如INV9818 在0.2Hz~10kHz的情况下性能稳定，谐振频率较高，而且大大降低了因为外壳应变而出现的输出数据误差。声音信号检测也具有同样的原理，灵敏度、线性度、稳定度等方面都直接影响到信号强度，所以在20Hz~20kHz的频率范围内选用电容式测试传感器是可以满足IEC61672的一级要求的，由于现阶段变压器的监测装置所能够监测到的电压变化是非常弱的，所以对信号进行加大也是检测过程中必要的环节，但要注意放大器自身要具有噪声低、反应快、阻抗力小的特点，以免放大器对信号数据输出造成影响[2]。

传感器监测装置输入的是振动噪声的模拟量，要将这些动态变化显示转化成数字量才能够更加有效的使用，在这个过程中要注意采用抗干扰的措施，适用范围比较广的是串模干扰和共模干扰。串模干扰主要是一种叠加的干扰方式，就是在原有的已经测好的信号的基础上，又叠加了一种干扰杂声，使原本缓慢的信号变得杂乱，有效的信号被迫变成无效；共模干扰是在信号的两个输入端同时产生噪声干扰，导致所采集的信号本身就是无效信号，所以共模干扰比串模干扰后果更加的严重，必须加以重视，经过大量的实验和数据分析，采用对电路设计比较先进的采集卡和对干扰抵抗能力比较强的工控机是可以有效的避免串模干扰的，但避免共模干扰就要采用相对比较麻烦的接地办法。

3　关于变压器检测装置软件的设计分析

软件监测装置主要是在机械自动化的基础上将硬件与软件进行有机的结合，在虚拟的版面上进行操作以满足用户的自定义，现阶段虚拟仪器应用的版面或称之为系统主要指以下两种，一种是以文本语言为主的传统的软件开发与模拟操作的平台，例如Microsoft公司开发的VisualC++就是这种虚拟仪器的应用平台；另一种就是以图形化的编程作为主要表现形式的软件模拟平台，例如LabVIEW等。两种虚拟的软件系统相比较LabVIEW是具有一定的优势的，例如它具有已经准备好的代码库，可以直接对数据进行采集、控制、图像处理，进而提供出较科学合理的后续方案，另外它可以对所收集到的数据进行信号探测，可以尝试性的判断信号的准确与否，而且图像的展现更加的直观，也舍弃了使用数据探针的环节等[3]。在软件检测装置的设计过程也是比较复杂的，在确定程序设计总体方案的情况下，对平台前面板进行有效的监测，构建图形化流程图，最后调试和优化程序，至此软件系统才可以进行应用。监测装置的核心模块设置直接影响到整个软件监测装置的可行性，通常包括采集卡驱动模块、实时数据采集分析模块、数据保存模块、历史数据重现模块，各个模块都有专属于自己的储存数据，这样就可以有效的避免有效数据的流失，而且在需要的时候及时找到数据进行分析对比。

4　结论

通过对变压器运行中振动噪声的原理进行分析，可以找到对其进行检测的方法，而且通过对监测过程中信号强度的有效保护可以得到分析的参考数据，为变压器运行的监测提供科学的支持。

[1]薛敏．基于改进灰色理论的电力变压器运行状态评估研究[D]．太原：太原理工大学,2010．

[2]白勇．电力机车主变压器运行信息采集与分析系统的研究[D]．济南：山东大学,2012．

[3]吴英山.影响变压器运行可靠性的因素分析及对策[D].广州：华南理工大学,2012．