3.3.1.3能量分布曲線基于小波變換的聲紋振動信號多分辨率分析結果如下圖3.8所示。原始信號經(jīng)8層分解后產(chǎn)生第8層的近似分量和第1層至第8層的詳細分量，計算各層詳細分量信號能量，可獲得信號能量分布曲線。比對正常狀態(tài)與異常狀態(tài)能量分布曲線，可判斷OLTC運行狀態(tài)，并提取互相關系數(shù)、最大值、平均值、峰度、偏度作為狀態(tài)診斷特征參量。下圖3.7為正常與異常狀態(tài)的聲紋振動信號能量分布曲線比對。

3.3.1.4時頻能量分布矩陣(ATF圖譜)獲取聲紋振動信號的時頻能量分布矩陣，同時反映原始信號時域、頻域特性及能量分布。將信號時頻分布矩陣分為6個區(qū)間，計算各區(qū)間平均值作為特征參量，用于OLTC正常狀態(tài)與異常狀態(tài)比對。下圖3.9為正常狀態(tài)下聲紋振動信號時頻能量矩陣。 GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)結構。杭州變壓器振動聲學指紋在線監(jiān)測產(chǎn)品

1.1公司概述杭州國洲電力科技有限公司，成立于2013年5月，是專注于綜合智慧能源服務領域內發(fā)、輸、變、配、用、儲等全過程的電力設備參量監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和狀態(tài)評價技術的研、產(chǎn)、銷、服四位一體的****，致力于為領域內各科研院所、專業(yè)院校、設備管理、工程服務、電能生產(chǎn)、設備制造等合作方提供質量的體系化技術方案。我公司于2014年把研發(fā)部、生產(chǎn)部和技術服務部融合打造成“技術智造中心”，并在中心組建了專注于局部放電和聲紋振動監(jiān)測技術的兩大課題組，成功研制出自主知識產(chǎn)權的、先進的局部放電和聲紋振動監(jiān)測技術。我公司的技術近10年在投運站場、制造廠區(qū)的電力設備上大量的持續(xù)運用，為電網(wǎng)的可靠運行提供了逐年增長的技術支持，特別是在變壓器（電抗器）、開關設備和輸電設備等電力設備的絕緣、機械的狀態(tài)分析與診斷方面，憑借前沿的軟/硬件技術與先進的監(jiān)測方法，為電力設備的高效運檢提供了質量的體系化技術方案。杭州振動聲學指紋在線監(jiān)測系統(tǒng)組件杭州國洲電力科技有限公司各類高壓開關監(jiān)測系統(tǒng)的功能特點。

變壓器振動主要包括OLTC切換時的瞬態(tài)振動、電流通過繞組時電動力引起的繞組振動、硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導致鐵芯振動、以及冷卻裝置工作時的振動。其中，由冷卻系統(tǒng)引起的基本振動頻率小于100Hz，不作為變壓器的分析內容。變壓器內部的聲紋振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強筋結構等多種途徑傳播至變壓器外壁，可由安裝于外壁的聲紋振動傳感器測得。OLTC切換過程中，分接選擇器動作、切換開關動作、動靜觸頭碰撞等機械動作產(chǎn)生聲紋振動信號，信號包含觸頭分合狀態(tài)、三相觸頭是否同期、觸頭表面是否平整、切換是否到位等信息，可反映OLTC結構磨損、卡滯、松動、變形等故障。切換過程中若儲能彈簧性能發(fā)生改變或儲能過程中存在機構卡塞等現(xiàn)象，必然伴隨著電機驅動力矩的變化，從而使驅動電機電流發(fā)生變化。因此，可通過監(jiān)測驅動電機電流信號與聲紋振動信號的結合分析，可更加有效的評價OLTC在線運行狀態(tài)下的健康態(tài)勢評價與故障類型診斷。變壓器運行時，電流通過繞組時產(chǎn)生的電動力引起繞組振動，硅鋼片的磁致伸縮及

確保采集到的振動和聲學數(shù)據(jù)具有足夠的準確性和分辨率，以便于識別設備的正常運行狀態(tài)與異常情況，可以采取以下措施：

選擇合適的傳感器：根據(jù)被監(jiān)測設備的特性和監(jiān)測要求選擇適當類型和規(guī)格的振動和聲學傳感器。傳感器應具有高靈敏度和適當?shù)念l率響應范圍。校準傳感器：定期對傳感器進行校準，以確保其輸出與實際測量值之間的準確對應關系。優(yōu)化采樣頻率：根據(jù)設備的動態(tài)特性和可能發(fā)生的故障類型，設置合適的采樣頻率，以捕捉到振動和聲學信號的關鍵特征。減少噪聲干擾：采取措施減少環(huán)境噪聲和電磁干擾，如使用屏蔽電纜、設置隔振平臺、選擇低噪聲環(huán)境進行測量等。數(shù)據(jù)預處理：采用濾波、去噪等數(shù)據(jù)預處理技術，提高信號質量，減少噪聲的影響。多傳感器融合：使用多個傳感器并結合不同的測量位置，可以提高數(shù)據(jù)的冗余性和魯棒性，從而增強信號的準確性。動態(tài)范圍調整：根據(jù)設備的運行狀態(tài)調整測量系統(tǒng)的動態(tài)范圍，確保在設備運行在不同負載條件下都能獲得清晰的信號。數(shù)據(jù)后處理和特征提取：應用高級信號處理技術，如時頻分析、小波變換等，提取出反映設備狀態(tài)的關鍵特征。 GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學指紋監(jiān)測軟件界面。

3.3.2.3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：E=jmS1j2jmSj2，其中S1為100Hz基頻分量的時域信號，Sj為原始信號，j為采樣索引值。正常狀態(tài)下，由于100Hz基頻分量為聲紋振動頻譜圖的主要成分，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。3.3.2.4互相關系數(shù)(r)正常狀態(tài)與實測的聲紋振動信號頻譜圖之間的相似度，計算公式：r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[Xi-X]2i=0N-1[Yi-Y]2，其中Xi和Yi分別為正常狀態(tài)與實時測得聲紋振動信號的頻域分布，X和Y為對應信號的平均值，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。GZAF-1000S系列高壓開關振動聲學指紋監(jiān)測系統(tǒng)各類高壓開關監(jiān)測系統(tǒng)的技術參數(shù)。隔離開關振動聲學指紋在線監(jiān)測軟件功能

杭州國洲電力科技有限公司振動聲學指紋在線監(jiān)測技術背景。杭州變壓器振動聲學指紋在線監(jiān)測產(chǎn)品

3.2.2感知層的IED/主機GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機由采集模塊、處理模塊、電源模塊、USB接口、通信模塊等組成。◆采集模塊：實現(xiàn)6路聲紋振動信號、1路電流信號的采集。◆處理模塊：實現(xiàn)信號的放大、濾波和檢波及A/D轉換等功能，利用硬件對采集的信號進行處理，保證信號的有效性和可靠性，再將處理后的模擬信號經(jīng)A/D轉換成數(shù)字信號，便于IED/主機進行數(shù)據(jù)處理分析。◆電源模塊：包括220V/AC電源的輸入及降壓轉換，為IED/主機供電。◆USB接口：用于現(xiàn)場信號獲取、調試。◆通信模塊：用于向遠端平臺層的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、操控指令接收。杭州變壓器振動聲學指紋在線監(jiān)測產(chǎn)品