[实用新型]电力变压器铁芯松动故障诊断装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种输变电设备状态在线监测技术，尤其涉及一种电力变压器铁芯松动的故障诊断装置，属于智能变电站技术领域。

背景技术

引起变压器器身的振动原因主要有变压器本体的振动及冷却系统装置的振动。冷却装置引起的基本振动频率较低，与变压器本体振动有明显不同；本体振动包括铁芯和绕组的振动。变压器通电运行后，绕组中流过电流，在铁芯和绕组中产生电磁场；铁芯硅钢片材料在磁场作用下发生磁致伸缩，即原子的尺寸发生微小形变，引起铁芯振动。图1中的实线描述了磁致伸缩形变与铁芯中磁通密度的关系。为了简化将其用二次曲线代替，即图中虚线。可以看出，磁致伸缩形变量与磁通密度大小的平方成线性关系。已知负载电压和磁通密度之间的关系为：

式中：、B分别为主磁通和磁通密度；A为铁芯的横截面积；U为负载电压的有效值；f为负载电压的频率；N为原边绕组的匝数。结合图1可以得到磁致伸缩引起的铁芯振动大小与负载电压平方存在正比关系，由于电压的2倍频为100 Hz，故磁致伸缩力的基频为100 Hz。

铁芯由硅钢片叠加而成，每片硅钢片表层均有绝缘涂层，因此存在片间缝隙，产生漏磁，引起铁芯和箱体的振动。但是这种振动比磁致伸缩引起的振动小，可以忽略，认为铁芯的振动主要取决于硅钢片的磁致伸缩，因此铁芯振动频率基频为100Hz。由于磁致伸缩的非线性及铁芯内外框磁路长短不同，铁芯振动除基频外，还应包含基频整数倍的高次谐波。

绕组的振动是在漏感的影响下，绕组中的电流相互作用产生电动力引起的，电动力正比于电流的平方。空载时绕组电流为零，绕组对铁芯振动基本无影响，变压器的振动主要取决于铁芯。

根据以上分析，空载时的油箱振动主要与铁芯磁致伸缩有关，即与电压有关；由变压器产生的振动通过变压器油和固体结构传递到油箱表面，受各种因素影响，振动信号在传递过程中发生衰减、相移等变化，到达油箱表面是十分复杂的信号。

铁芯松动后，硅钢片接缝处和叠片之间的漏磁变大，导致电磁吸引力变大，铁芯振动变大。

变压器的振动信号属于非平稳信号。信号处理的方法包括傅立叶变换、小波变换、希尔伯特黄变换。傅立叶变换是最经典的信号处理方法。它适用于平稳信号，可实现信号的时域频域的转换，在工程中的应用十分广泛。小波降噪原理如图2。通过对信号的分解和重构可滤去高频信号，重组低频信号，达到滤波的效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对当前技术中变压器铁芯松动故障诊断技术存在的缺陷，提出一种实现容易、诊断准确的电力变压器铁芯松动故障诊断装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种电力变压器铁芯松动故障诊断装置，其特征在于：包括至少三个振动传感器、转换接口、数据采集仪和单片机模块，其中，所述振动传感器采集电力变压器的振动信号，然后将该振动信号通过所述转换接口传送至数据采集仪，并且在所有振动传感器中，有三个振动传感器分别设置在电力变压器油箱顶面与电力变压器三相绕组对应的三个位置；所述数据采集仪的输出端通过通信接口连接单片机模块，所述单片机模块根据数据采集仪输出的振动信号数据进行分析处理，最终得出诊断结果。

作为本实用新型的一种电力变压器铁芯松动故障诊断装置的进一步优化，所述振动传感器采用CA-YD-103振动加速度传感器。

作为本实用新型的一种电力变压器铁芯松动故障诊断装置的进一步优化，所述转换接口采用BNC电气转换接口。

作为本实用新型的一种电力变压器铁芯松动故障诊断装置的进一步优化，所述数据采集仪采用的型号为Nicolet7700。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本实用新型利用安装在变压器顶面的3个振动传感器测量振动信号，对信号进行傅立叶分析，得到绕组匝间短路的故障特征量，在单片机模块中将采集的振动信号与故障特征量进行对比，如果上升，则说明发生铁芯松动故障。本实用新型易于实现，并可初步定位电力变压器铁芯松动故障。

附图说明

图1是本实用新型中铁芯磁致伸缩形变随磁通密度变化示意图；

图2是本实用新型所应用的小波降噪的原理图；

图3是本实用新型的结构框图；

图4本实用新型的装置中振动传感器的安装位置示意图；

图5是本实用新型单片机模块的工作流程图；

图6（a）是本实用新型实施例采集到的振动原始信号示意图；