隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，變壓器作為電力傳輸和分配的核心設(shè)備，其安全穩(wěn)定運行顯得尤為重要。然而，變壓器在運行過程中可能會受到各種因素的影響，導(dǎo)致繞組變形、松動或鐵芯缺陷等問題的出現(xiàn)。這些問題不僅影響變壓器的運行效率，還可能對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。因此，對變壓器進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的故障檢測和定位顯得尤為重要。

變壓器聲紋震動在線監(jiān)測系統(tǒng)正是基于這一需求而設(shè)計的。該系統(tǒng)通過監(jiān)測變壓器外殼上的聲紋震動信號，能夠?qū)崟r反映變壓器內(nèi)部繞組及鐵芯的壓緊狀況、位移及變形等狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)對變壓器故障的高效檢測與定位。

一、變壓器震動的產(chǎn)生

變壓器在運行過程中，其聲紋震動主要由制冷系統(tǒng)的震動和變壓器本體（鐵芯和繞組等）的震動產(chǎn)生。這種聲紋震動與變壓器繞組及鐵芯的壓緊狀況、繞組的位移及變形等狀況密切相關(guān)。通過監(jiān)測變壓器外殼上的聲紋震動信號，可以獲取變壓器內(nèi)部狀態(tài)的重要信息。

在短路狀況下，變壓器自身震動主要是由繞組震動引起的。此時，可以利用變壓器自身聲紋震動信號來監(jiān)測繞組是否發(fā)生了變形或松動。這種基于聲紋震動信號的監(jiān)測方法具有實時性高、準(zhǔn)確性強的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器故障的及時發(fā)現(xiàn)和定位。

二、系統(tǒng)組成

變壓器聲紋震動在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由壓電式聲紋傳感器、信號調(diào)理模塊、觸發(fā)模塊、多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器、主控模塊等部分組成。

變壓器聲紋震動在線監(jiān)測系統(tǒng)圖

壓電式聲紋震動傳感器是系統(tǒng)的核心部件，它能夠?qū)⒆儔浩魍鈿ど系穆暭y震動信號轉(zhuǎn)變成電信號。信號調(diào)理模塊為震動傳感器提供恒定電流，保證傳感器正常工作，并隔離傳感器輸出信號中的直流分量。觸發(fā)模塊根據(jù)實際情況動態(tài)設(shè)定震動信號采集的閥值，確保系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地捕捉到變壓器的聲紋震動信號。

多通道同步A/D轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)完成IED中各通道震動信號的同步數(shù)字轉(zhuǎn)換，確保系統(tǒng)能夠同時監(jiān)測多路聲紋震動信號。主控模塊是整個系統(tǒng)的控制中心，它負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲、分析等功能，并將分析結(jié)果以IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式送出。此外，系統(tǒng)還配備了光纖/以太網(wǎng)接口作為標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，方便與其他系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接。

該系統(tǒng)的靈敏度達(dá)到了11.2mV/Pa（-39 dB re 1V/Pa），頻率響應(yīng)范圍為20 Hz ~ 10 kHz和10 kHz ~ 20 kHz，動態(tài)范圍可達(dá)29 dBA ~ 140 dB。系統(tǒng)支持多種安裝方式，包括永磁體吸附安裝、膠粘安裝和支架安裝等，以滿足不同場景下的需求。

總之，變壓器聲紋震動在線監(jiān)測系統(tǒng)通過實時監(jiān)測變壓器外殼上的聲紋震動信號，能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器故障的高效檢測與定位。該系統(tǒng)具有實時性高、準(zhǔn)確性強的特點，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要工具之一。