[发明专利]一种基于振动噪声的换流变压器在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于换流变压器在线监测领域，尤其涉及一种基于振动噪声的 换流变压器在线监测系统。

背景技术

换流变压器作为换流站中最重要的设备之一，其可靠性对整个直流输 电系统的正常运行起着至关重要的作用，换流变压器一旦发生故障，对输 电系统的影响很大，且检修强度大。因此实时在线监测换流变压器的运行 状态具有非常重要的意义。

目前检测换流变压器的方法可分为在线监测和离线检测。离线检测基 本上都需要将换流变压器退出正常运行，对一个正在服役的换流变压器进 行离线检测与诊断会带来较大的经济损失。常用的换流变压器油色谱在线 检测法，通过检测换流变压器中的气体成分，达到监测换流变压器运行状 态的目的。通常情况下气相色谱分析需要在实验室中完成，并且极其复杂、 耗时。人工取样分析过程中，又会产生各种各样的误差。

现有的换流变压器振动监测系统硬件电路繁琐，以单一的振动信号来 反映换流变压器绕组变形存在着一定的误差。并且不能实时显示振动信号 的波形，难以分析换流变压器当前所处的运行状态，也难以判断换流变压 器的运行状态的发展趋势。因此，需要一种更准确，更全面的换流变压器 在线监测系统。

发明内容

为了更好的实现换流变压器的在线监测，掌握换流变压器的运行状 态，本发明提供了一种基于振动噪声的换流变压器在线监测系统。该监测 系统将换流变压器绕组和铁芯的振动信号与噪声信号相结合，能够更加准 确地反映换流变压器绕组变形以及铁芯振动情况；同时结合换流变压器的 三相电压电流、中性点电流信号，能够全面的监测换流变压器的运行状态。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基 于振动噪声的换流变压器在线监测系统，包括信号采集模块、数据采集模 块、通信模块和监控中心；所述信号采集模块用于获取信号；所述数据采 集模块用于将信号转换为数字化的二进制编码，经通信模块实时传到监控 中心，监控中心用于对所监测的信号实时显示波形，并用于分析判断换流 变压器是否故障；所述数据采集模块包括电荷放大器、滤波电路、信号调 理电路和数据采集卡；所述信号采集模块包括用于采集振动信号的振动信 号采集装置、用于采集噪声信号的噪声信号采集装置、用于采集换流变压 器三相电压电流信号和换流变压器中性点电流信号的霍尔传感器，霍尔传 感器能够有效的采集原边的直流分量，所述振动信号采集装置和噪声信号 采集装置的输出端相连接后依次与电荷放大器、滤波电路和数据采集卡连 接；霍尔传感器将采集到的信号发送给信号调理电路，信号调理电路另一 端连接数据采集卡，数据采集卡另一端依次连接通信模块、监控中心。

系统对于换流变压器三相电压、电流的采集采用了磁珠抑制信号线、 电源线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收超高频信号，降低高频信号对采集 回路的影响；采用电容对直流进行隔离。所述监控中心由PC机和显示器 组成，能实时显示上传来的振动、噪声、三相电压电流、中性点电流波形， 对接收的信号进行分析处理，判断换流变压器当前的运行状态，同时存储 数据。所述通信模块数据传送方式是DMA(直接存储器存取)传送方式，它 不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方式，完全由硬件执 行，在存储器与外设之间数据进行直接传送的计算机I/O方式。

所述振动信号采集装置采用的是压电式加速度振动传感器，其测量频 宽在0.2Hz到1.5KHz；振动传感器吸附在换流变压器的器身表面，用于 采集换流变压器绕组铁芯振动信号。

所述噪声信号采集装置为电容式测试噪声传感器，其测量频宽在 20Hz到20KHz，所述噪声传感器分布在换流变压器的周围，采集换流变压 器绕组铁芯噪声信号。所述振动信号和噪声信号是非常微弱，幅值较低的 模拟量，经过电荷放大器放大其信号，放大器将振动传感器和噪声传感器 输出的电荷量转化为电压量然后在进行电压放大，再发送到滤波电路。

所述噪声传感器与换流变压器表面的距离为0.5m。噪声传感器要接 收整个侧面传出的噪声，太近接收信号不全，太远信号强度太弱，经过检 测0.5m的距离相对合理。

所述电荷放大器包括二级放大电路，其中第一运算放大器和第二运算 放大器之间通过放大电阻并联连接构成前级的预放大，以及分别与第一运 算放大器和第二运算放大器连接的后级运算放大器；后级运算放大器(A3) 的输出端连接滤波电路的输入端。