韓　毅,李彩霞（.呼和浩特?zé)犭姀S; .呼和浩特金橋熱電廠,呼和浩特 00000）

基于振動噪聲的變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測裝置研究

韓毅1,李彩霞2
（1.呼和浩特?zé)犭姀S; 2.呼和浩特金橋熱電廠,呼和浩特 010000）

為滿足經(jīng)濟的迅猛發(fā)展對能源的大量需求，電力作為能量的一種表現(xiàn)形式出現(xiàn)并受到各界認可，變壓器作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平下最主要的電力系統(tǒng)設(shè)備，其運行狀態(tài)的好壞直接影響到發(fā)電機乃至整個電力系統(tǒng)的工作狀況，對周圍經(jīng)濟活動、人民生活也會構(gòu)成直接影響。本文將從振動噪聲變壓器運行狀態(tài)檢測裝置角度進行研究，通過對變壓器振動噪聲監(jiān)測原理深入思考，嘗試性的對變壓器檢測裝置硬、軟件進行進一步的設(shè)計分析。

振動噪聲；變壓器運行；檢測裝置

0　前言

隨著電力應(yīng)用范圍日漸廣泛，其已經(jīng)成為現(xiàn)代人們生活不可或缺的重要存在，電力系統(tǒng)穩(wěn)定、保證持續(xù)供應(yīng)、將能源最大程度的轉(zhuǎn)換，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會對電力系統(tǒng)的基本要求，變壓器作為電力系統(tǒng)的重要組成部分其研究的程度直接影響到熱電廠乃至整個供電系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)與前景，本文將對基于振動噪聲的變壓器運行狀態(tài)監(jiān)測裝置進行初步的分析闡述。

1　變壓器振動噪聲監(jiān)測原理

1.1變壓器振動

現(xiàn)階段我國的科學(xué)技術(shù)水平?jīng)Q定變壓器呈現(xiàn)出單臺容量大，電壓等級過強的特點，變壓器在運作的過程中自身會產(chǎn)生較強的電場和磁場，長時間累積的熱能對變壓器自身會造成不可逆的損害，這種損害雖然不會立即表現(xiàn)使變壓器被迫停止工作，但卻為變壓器振動留下了較大的可能性。變壓器振動主要是由于變壓器內(nèi)部的鐵心、繞組、電抗器等由于受磁性干擾導(dǎo)致硅鋼片伸縮或接縫的細小部件發(fā)生形狀變化，磁性的強度變化和分布差異直接導(dǎo)致變壓其產(chǎn)生振動，另外為降低變壓器自身電壓所產(chǎn)生的熱量所應(yīng)用的冷卻裝置，如風(fēng)扇，也會使變壓器產(chǎn)生振動[1-3]。

通過變壓器振動產(chǎn)生的原因分析，可以總結(jié)出變壓器振動監(jiān)測故障判斷依據(jù)，從物理角度分析變壓器內(nèi)部所測取的振動信號如果發(fā)生改變，可以根據(jù)改變的程度順利的定位發(fā)生故障的部件，鐵心和繞組作為主要的振動源，分清兩者在不同狀態(tài)下的重要程度也是必要的。

1.2變壓器噪聲

變壓器的噪聲主要就是因為變壓器的機械振動而產(chǎn)生的，所以鐵心的電磁吸引、硅鋼片的磁致伸縮、漏電場、冷卻系統(tǒng)等都直接影響到變壓器的噪聲，通過對各方面的影響程度及影響原理分析，可以有效的對變壓器的噪聲進行監(jiān)測并控制在合理的范圍內(nèi)。

2　關(guān)于變壓器檢測裝置硬件的設(shè)計分析

由于現(xiàn)有的振動加速度傳感器都是附著在變壓器的機械表面，而聲音傳感器則是在變壓器的周圍進行安置，這樣兩者之間并不會產(chǎn)生影響，而且可以同時將采集到的有效數(shù)據(jù)輸送入采集卡之中，后續(xù)由工控機進行科學(xué)的數(shù)據(jù)分析并根據(jù)分析結(jié)果對現(xiàn)狀及后期工作進行判斷。在這個過程中，信號的完整與穩(wěn)定性就顯得至關(guān)重要，所以變壓器監(jiān)測裝置的硬件設(shè)計分析中要著重考慮此方面，如INV9818 在0.2Hz~10kHz的情況下性能穩(wěn)定，諧振頻率較高，而且大大降低了因為外殼應(yīng)變而出現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)誤差。聲音信號檢測也具有同樣的原理，靈敏度、線性度、穩(wěn)定度等方面都直接影響到信號強度，所以在20Hz~20kHz的頻率范圍內(nèi)選用電容式測試傳感器是可以滿足IEC61672的一級要求的，由于現(xiàn)階段變壓器的監(jiān)測裝置所能夠監(jiān)測到的電壓變化是非常弱的，所以對信號進行加大也是檢測過程中必要的環(huán)節(jié)，但要注意放大器自身要具有噪聲低、反應(yīng)快、阻抗力小的特點，以免放大器對信號數(shù)據(jù)輸出造成影響[2]。

傳感器監(jiān)測裝置輸入的是振動噪聲的模擬量，要將這些動態(tài)變化顯示轉(zhuǎn)化成數(shù)字量才能夠更加有效的使用，在這個過程中要注意采用抗干擾的措施，適用范圍比較廣的是串模干擾和共模干擾。串模干擾主要是一種疊加的干擾方式，就是在原有的已經(jīng)測好的信號的基礎(chǔ)上，又疊加了一種干擾雜聲，使原本緩慢的信號變得雜亂，有效的信號被迫變成無效；共模干擾是在信號的兩個輸入端同時產(chǎn)生噪聲干擾，導(dǎo)致所采集的信號本身就是無效信號，所以共模干擾比串模干擾后果更加的嚴重，必須加以重視，經(jīng)過大量的實驗和數(shù)據(jù)分析，采用對電路設(shè)計比較先進的采集卡和對干擾抵抗能力比較強的工控機是可以有效的避免串模干擾的，但避免共模干擾就要采用相對比較麻煩的接地辦法。

3　關(guān)于變壓器檢測裝置軟件的設(shè)計分析

軟件監(jiān)測裝置主要是在機械自動化的基礎(chǔ)上將硬件與軟件進行有機的結(jié)合，在虛擬的版面上進行操作以滿足用戶的自定義，現(xiàn)階段虛擬儀器應(yīng)用的版面或稱之為系統(tǒng)主要指以下兩種，一種是以文本語言為主的傳統(tǒng)的軟件開發(fā)與模擬操作的平臺，例如Microsoft公司開發(fā)的VisualC++就是這種虛擬儀器的應(yīng)用平臺；另一種就是以圖形化的編程作為主要表現(xiàn)形式的軟件模擬平臺，例如LabVIEW等。兩種虛擬的軟件系統(tǒng)相比較LabVIEW是具有一定的優(yōu)勢的，例如它具有已經(jīng)準(zhǔn)備好的代碼庫，可以直接對數(shù)據(jù)進行采集、控制、圖像處理，進而提供出較科學(xué)合理的后續(xù)方案，另外它可以對所收集到的數(shù)據(jù)進行信號探測，可以嘗試性的判斷信號的準(zhǔn)確與否，而且圖像的展現(xiàn)更加的直觀，也舍棄了使用數(shù)據(jù)探針的環(huán)節(jié)等[3]。在軟件檢測裝置的設(shè)計過程也是比較復(fù)雜的，在確定程序設(shè)計總體方案的情況下，對平臺前面板進行有效的監(jiān)測，構(gòu)建圖形化流程圖，最后調(diào)試和優(yōu)化程序，至此軟件系統(tǒng)才可以進行應(yīng)用。監(jiān)測裝置的核心模塊設(shè)置直接影響到整個軟件監(jiān)測裝置的可行性，通常包括采集卡驅(qū)動模塊、實時數(shù)據(jù)采集分析模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、歷史數(shù)據(jù)重現(xiàn)模塊，各個模塊都有專屬于自己的儲存數(shù)據(jù)，這樣就可以有效的避免有效數(shù)據(jù)的流失，而且在需要的時候及時找到數(shù)據(jù)進行分析對比。

4　結(jié)論

通過對變壓器運行中振動噪聲的原理進行分析，可以找到對其進行檢測的方法，而且通過對監(jiān)測過程中信號強度的有效保護可以得到分析的參考數(shù)據(jù)，為變壓器運行的監(jiān)測提供科學(xué)的支持。

[1]薛敏．基于改進灰色理論的電力變壓器運行狀態(tài)評估研究[D]．太原：太原理工大學(xué),2010．

[2]白勇．電力機車主變壓器運行信息采集與分析系統(tǒng)的研究[D]．濟南：山東大學(xué),2012．

[3]吳英山.影響變壓器運行可靠性的因素分析及對策[D].廣州：華南理工大學(xué),2012．