包絡(luò)分析：為提高在線監(jiān)測的準(zhǔn)確度，GZAF-1000T系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置通常采用高采樣率獲取振動(dòng)聲學(xué)信號及驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號，然而大量的數(shù)據(jù)不利于快速、準(zhǔn)確存儲與分析。因而采用包絡(luò)分析，簡化并反映原始信號特征，便于后續(xù)分析與處理。傳統(tǒng)希爾伯特變換進(jìn)行包絡(luò)分析時(shí)存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此，GZAF-1000T系統(tǒng)采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號包絡(luò)分析。有載分接開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)信號和驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號包絡(luò)分析如下圖8的A和B所示。杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測產(chǎn)品特性。變壓器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

變壓器/電抗器運(yùn)行時(shí)，電流通過繞組時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)力引起繞組振動(dòng)，硅鋼片的磁致伸縮及硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導(dǎo)致鐵芯振動(dòng)。由于繞組導(dǎo)體所受電動(dòng)力正比于負(fù)載電流的平方，繞組振動(dòng)信號的基頻為100Hz。由于變壓器/電抗器中磁感應(yīng)強(qiáng)度正比于加載電壓的平方，鐵芯振動(dòng)信號的基頻也為100Hz。另外，考慮到鐵芯振動(dòng)的非線性特性，振動(dòng)信號還會包含頻率為100Hz整數(shù)倍的高次諧波。當(dāng)變壓器/電抗器的繞組變形或鐵芯故障后，振動(dòng)信號頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。因此，振動(dòng)信號分量可以作為區(qū)別繞組變形故障與鐵芯故障的重要依據(jù)，采用振動(dòng)分析法可實(shí)現(xiàn)繞組及鐵芯的故障診斷。杭州高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測工作原理GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)--GIS本體監(jiān)測功能特性。

數(shù)據(jù)采集裝置GZAF-1000T系列變壓器/電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置由采集模塊、信號處理模塊、電源模塊、USB接口、4G/5G信號傳輸模塊等組成。采集模塊實(shí)現(xiàn)6路機(jī)械振動(dòng)信號及1路驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號采集，信號處理模塊實(shí)現(xiàn)信號放大、信號濾波、信號檢波及A/D轉(zhuǎn)換等功能。利用系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)對采集的振動(dòng)信號和電流信號進(jìn)行處理，保證信號的有效性和可靠性，將處理后的模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。電源模塊包括電源輸入（220V）及降壓轉(zhuǎn)換，為數(shù)據(jù)采集裝置供電。USB接口用于現(xiàn)場信號獲取、調(diào)試；4G/5G模塊用于信號采集處理后的遠(yuǎn)端后臺的信號傳輸。數(shù)據(jù)采集裝置示意圖及參數(shù)分別如下圖4和下表2所示。

時(shí)頻能量分布矩陣(ATF圖譜)獲取振動(dòng)聲學(xué)指紋信號時(shí)頻能量分布矩陣，同時(shí)反映原始信號時(shí)域、頻域特性及能量分布。將信號時(shí)頻分布矩陣分為6個(gè)區(qū)間，計(jì)算各區(qū)間平均值作為特征參量，用于有載分接開關(guān)正常狀態(tài)與異常狀態(tài)對比。下圖12為正常狀態(tài)下振動(dòng)聲學(xué)指紋信號時(shí)頻能電力設(shè)備監(jiān)測及診斷技術(shù)的“中國智造者”第14頁共29頁量矩陣。圖12振動(dòng)聲學(xué)指紋信號時(shí)頻能量矩陣?yán)@組及鐵芯運(yùn)行狀態(tài)分析下圖13(a)為變壓器/電抗器運(yùn)行時(shí)的繞組及鐵芯振動(dòng)聲學(xué)指紋的時(shí)域信號。為更直觀地分析繞組及鐵芯運(yùn)行狀態(tài)，采用頻域法分析振動(dòng)聲學(xué)指紋信號，實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)下的故障監(jiān)測。如下圖13(b)所示，基于振動(dòng)聲學(xué)指紋信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關(guān)系數(shù)特征參量，以作為變壓器/電抗器運(yùn)行狀態(tài)的分析參數(shù)。杭州國洲電力科技有限公司振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測技術(shù)交流與投運(yùn)業(yè)績。

各類高壓開關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)類別指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)備注振動(dòng)聲學(xué)指紋傳感器勵(lì)磁電壓DC18～30V頻率范圍為0.5Hz～3kHz的傳感器適用于GIS本體振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測；頻率范圍為0.5Hz～20kHz的傳感器適用于隔離開關(guān)及斷路器機(jī)械特性監(jiān)測。勵(lì)磁電流2～20mA靈敏度100mV/g測量范圍50g頻率范圍0.5Hz～3kHz/20kHz數(shù)量1個(gè)電流傳感器電流范圍0～20A適用于隔離開關(guān)及斷路器機(jī)械特性監(jiān)測。頻率范圍10Hz～100kHz線性度＜1%誤差＜1%噪聲比優(yōu)于80dB數(shù)量6個(gè)位移傳感器測量范圍0～300mm適用于斷路器機(jī)械特性監(jiān)測。時(shí)間分辨率優(yōu)于0.1ms行程分辨率優(yōu)于0.1mm數(shù)量1個(gè)IED(監(jiān)測單元)采樣率200kS/s采樣精度16bit通道數(shù)量8（可根據(jù)監(jiān)測需求定制）通訊接口RS485、RJ45、光纖、4G/5GGZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動(dòng)聲學(xué)指紋監(jiān)測技術(shù)交流與投運(yùn)業(yè)績。杭州電抗器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測使用說明書

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(3)頻譜互相關(guān)系數(shù)(r)：正常狀態(tài)與實(shí)時(shí)測得振動(dòng)信號頻譜圖之間的相似度，計(jì)算公式如下：=[??[?[?2其中和分別為正常狀態(tài)與實(shí)時(shí)測得振動(dòng)信號的頻域分布，平均值，互相關(guān)系數(shù)范圍為0~1。正常運(yùn)行時(shí)，相關(guān)系數(shù)應(yīng)接近于1；存在故障時(shí)，信號頻率分布發(fā)生改變，互相關(guān)系數(shù)減小。(4)頻率復(fù)雜度(FCA)：頻率復(fù)雜度的定義與信息熵類似，頻率成分越復(fù)雜，對應(yīng)的頻率復(fù)雜度特征量越大，計(jì)算公式為：=?ln?=其中f=100,200,…,2000Hz,f的諧波比重值。變壓器振動(dòng)聲學(xué)指紋在線監(jiān)測系統(tǒng)功能