3.2.2數據采集裝置GZAFV-06T型便攜式變壓器聲紋振動監測與診斷系統的數據采集裝置由傳感器、信號調理電路、AD采樣電路及緩存模塊、MCU控制單元、電源模塊、USB接口、4G/5G信號傳輸模塊等組成。傳感器實現多路振動、聲紋及驅動電機電流等信號感知，信號調理電路實現信號放大、濾波、檢波及A/D轉換等功能，AD采樣電路及緩存模塊將轉換后的數字信號(振動、聲紋和電流的信號)傳輸至MCU控制單元。MCU控制單元實現信號時域、頻域等的基本分析后，采用IEC61850協議或私有協議將原始數據及基本分析結果上傳至客戶端或平臺層。電源模塊包括電源輸入（220V）及降壓轉換，為數據采集裝置供電；USB接...

(2)重合度對比如下圖10所示，包絡分析后可快速實現歷史信號重合度對比分析，更直觀的判斷OLTC運行狀態。為量化信號重合度對比，系統引入相關系數的計算。當實時采集信號包絡曲線與正常狀態包絡曲線相關系數接近1時，實時采集的信號接近正常運行狀態；當相關系數接近0時，OLTC可能存在故障。圖10信號重合度分析(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的結果如下圖11所示。原始信號經8層分解后產生第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。對比正常狀態與異常狀態能量分布曲線，可判斷OLTC運行狀態，并提取互相關系數、最大值、平均值、峰度、...

4.1.8信號閾值告警功能：軟件自動分析信號增長趨勢，實現自動告警，也可手動設置告警閾值，支持短信告警；4.1.9智能診斷分析功能：系統軟件內置海量故障特征的數據庫，可與測得的數據進行比對，通過信號波形、時間長度和幅值等特征值，能量的異常變化分析，并可進行振動源位置分析，以及變壓器內部繞組變形等故障類型的診斷分析；也可添加新測得的數據，方便后期橫向、縱向比較；軟件可將同一廠家同一型號的正常監測與診斷數據進行導入保存，便于對該廠家、型號的變壓器數據曲線進行比對分析；4.1.10具有報表分析功能：自動計算并保存重合度、動作時間、能量分布、電流最大值、電流平均值、繞組及鐵芯振動峰值頻率、總諧波畸變率...

3.3.2功能特點GIS中及敞開式隔離開關的機械特性監測主機/IED主要功能特點如下：?采用振動和電流的傳感器監測隔離開關的振動及電機電流信號；?具有比對分析功能，可將測量數據與標準信號、歷史測量信號進行橫向及縱向比對分析；?具有診斷功能，可對隔離開關的機械狀態進行診斷，上傳原始數據及分析結果；?具有斷電不丟失存儲數據、復電自啟動、自復位的功能，可連續監測、存儲及導出功能，可夠存儲500次以上的操作數據，并具備批量處理數據功能。?具備振動及電機電流信號波形、包絡分析、時頻圖譜等展示功能；?自動提取分合閘動作時間、電機電流的峰值和燃弧時間、電流抖動、振動高幅值關鍵特征、振動脈動關鍵特征等參量。國...

OLTC是在勵磁狀態下，通過改變繞組分接位置實現電網的有載調壓，起到穩定負載電壓、調節無功潮流、增加電網靈活度等重要作用。它是調壓變壓器中***的可動部件、關鍵部件之一。國際大電網委員會(GIGRE)等國內外統計結果表明（下圖1所示），OLTC故障占變壓器總體故障的30%以上，各類故障影響變壓器及整個電網的安全穩定運行，嚴重時更會導致大面積停電、電氣火災等事故。OLTC的故障模式有多種，具體包括傳動軸斷裂、選擇開關觸頭接觸不良、操作機構失靈造成的拒動或滑檔現象、限位開關失靈、切換開關拒切、中止或動作滯后、內部緊固件松動和脫落、以及內部滲漏等。根據國家電網設備部發布的《設備管理重點工作任務》，2...

AFV信號分析法AFV信號分析法是采用AFV傳感器監測AFV信號，獲得OLTC的狀態數據和工作模式，從而對其狀態進行判斷的方法。OLTC在切換時，其內部主要機構部件的運動撞擊和摩擦都會產生脈沖沖擊力，該信號會通過靜觸頭或變壓器油傳到變壓器箱壁上。傳到變壓器外殼上的振動是內部多種激勵現象的響應，包含著大量的設備機械狀態數據。OLTC的故障類型與其振動特性的變化存在著緊密關系，通過對AFV信號的監測和診斷，即可判斷出OLTC切換時間的變化、觸頭接觸不良、觸頭磨損、彈簧彈性下降和電弧等故障，從而可以診斷出OLTC處于正常狀態或是故障狀態。觸頭在分/合的切換過程中，由于伴隨著機械、化學、頭材料消耗，造...

GZAFV-01系統的IED/主機形態分便攜式帶電監測（分體機，如上圖3.3、一體機）、長期固定在線監測式（標準1U的IED，如上圖3.3）等機型。其中，便攜式一體機結構輕巧，適用于帶電巡檢、故障診斷；標準監測單元與壁掛式監測單元適用于長期在線監測與故障診斷。6.12020年10月20日，我公司榮獲國網公司設備部的邀請，委派技術智造中心總監王國明博士參與國網設備部組織的關于智慧變電站技術方案審查會，向與會的國網公司設備部、各省公司設備部及各省電科院的領導和**們做了《聲紋振動監測技術在變電站主設備智慧型綜合監測中的作用和實施方案》的匯報，獲與會領導和**們的高度認可。GZAF-06 型振動聲學...

二、相關標準1、GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）；2、GB2423電工電子產品環境試驗規程；3、GB/T4064電氣設備安全設計導則；4、GB4943信息技術設備（包括電氣事務設備）的安全；5、GB/T13926工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性；6、GB/T15532計算機軟件單元監測；7、GB/T17626電磁兼容試驗和測量技術；8、GB50150電器裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準；9、DL/T860變電站通信網絡和系統；10、DL/T1432.1變電設備在線監測裝置檢驗規范第1部分：通用檢驗規范；11、DL/T1498.1變電設備在線監測裝置技術規范第1部分：通用技術規范；12...

22、國家電網公司變電監測與診斷管理規定（試行）第11冊機械振動監測與診斷細則；23、中電聯T/CET標準：變壓器有載分接開關機械特性的聲紋振動分析法；24、南方電網公司新技術應用指南(2018年版)：變電設備運維檢修技術-聲學指紋技術；25、IEC60214.1Tap-changersPart1:PerformanceRequirementsandTestMethods（IEC60214.1分接開關第1部分：性能要求和試驗方法）；26、IEC60214.2Tap-changersPart2:ApplicationGuidelines（IEC60214.2分接開關第2部分：應用指南）；27、I...

4.2智慧化功能4.2.1具備邊緣計算能力，就地采集并處理聲紋振動和驅動電機電流的信號，進行OLTC信號的包絡、ATF等分析，完成繞組和鐵芯的聲紋振動信號頻譜分析及參數計算，根據傳輸層要求統一通訊接口及數據結構，根據平臺層及應用層要求上傳分析結果；4.2.2具備實物ID管理功能，提供OLTC、繞組和鐵芯運行狀態信息鏈接入口，可掃碼讀取設備在線監測與診斷的歷史數據及趨勢。通過掃碼或RFID識別設備，讀取設備ID信息，通過站內網絡（4G/5G/WIFI）傳輸給云端服務器，向服務器請求該設備的詳細信息，以及詳細的運行狀態，測試信息等。杭州國洲電力科技有限公司產品安裝。GZAF-1000T系列變壓器/...

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8層分解后產生第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。比對正常狀態與異常狀態能量分布曲線，可判斷OLTC運行狀態，并提取互相關系數、最大值、平均值、峰度、偏度作為狀態診斷特征參量。下圖3.7為正常與異常狀態的聲紋振動信號能量分布曲線比對。 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個區間，計算各區間平均值作為特征參量，用于OLTC正常狀態與異常狀...

GZAFV-01系統的IED/主機形態分便攜式帶電監測（分體機，如上圖3.3、一體機）、長期固定在線監測式（標準1U的IED，如上圖3.3）等機型。其中，便攜式一體機結構輕巧，適用于帶電巡檢、故障診斷；標準監測單元與壁掛式監測單元適用于長期在線監測與故障診斷。6.12020年10月20日，我公司榮獲國網公司設備部的邀請，委派技術智造中心總監王國明博士參與國網設備部組織的關于智慧變電站技術方案審查會，向與會的國網公司設備部、各省公司設備部及各省電科院的領導和**們做了《聲紋振動監測技術在變電站主設備智慧型綜合監測中的作用和實施方案》的匯報，獲與會領導和**們的高度認可。GZOLM-1000G 系...

如下圖14(b)所示，基于聲紋振動信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數特征參量，以作為變壓器運行狀態的分析參數。各特征參量定義及解釋如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下公式1所示：公式1：總諧波畸變率計算公式公式1中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰...

(7)振動相關性(MPC)：振動相關性分析用一個特征量MPC表示各個測點之間的振動相關程度，該參量用于表示100Hz基頻分量時域信號能量占信號總能量的比值，其計算公式為：MPC=e1i=1mei正常狀態下，由于100Hz基頻分量為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生偏移，基頻信號能量比變小。3.2GIS及開關柜中斷路器的監測3.2.1技術背景斷路器在電力系統中起到保護和控制作用，它根據供電系統運行的需要來可靠地投入或切除相應的線路或電氣設備，以確保系統安全運行。GZAFV-06T型便攜式變壓器聲紋振動 監測與診斷系統聲紋振動監測與診斷技術的應用意義...

電流信號分析法驅動電機電流信號的出現與消失可作為驅動電機運行與停止的標志，因此可選擇電流信號持續時間作為OLTC動作的持續時間，此數據也是機械狀態診斷的重要特征量，開關動作若出現持續時間過短或過長的現象，則表明切換過程中可能出現某種異常。彈簧儲能過程是OLTC切換過程中諸多重要事件之一，當儲能彈簧儲能過程中存在機械卡澀或彈簧性能改變等現象，必然伴隨著電機驅動力矩的變化，使驅動電機的轉速發生變化，從而使驅動電機電流發生變化。因此，通過監測驅動電動機電流信號就可以了解OLTC驅動機構的工作情況，以及部件的磨損、卡澀、潤滑、同步性等情況，用以判斷OLTC儲能彈簧性能改變或儲能過程中是否存在卡澀等故障...

主要意義如下：6.1采用帶電監測/在線監測方式，不影響主設備正常運行，降低了電網風險；6.2減少了人員進站檢查的運維成本；6.3監測方式與設備無電氣連接，具有安全、可靠、安裝方便等優點；6.4采用獨特的時域分析、包絡分析、重合度對比、時頻矩陣分析等方法，并提峰值頻率、總諧波畸變率、頻譜互相關系數、頻率復雜度、振動平穩性、能量相似度、振動相關性等特征參量等特征參量，提高在線監測的準確度。6.5內置基于海量樣本的大數據和人工智能技術而建立的**分析型數據庫，可真實反應設備運行狀態，有效診斷繞組變形、機械卡澀、觸頭磨損、電動機構拒動等故障程度和類型；6.6符合智慧變電站建設原則，本系統的IED具備邊...

一、概述電力系統中的開關設備主要包括氣體絕緣金屬封閉開關設備(英文簡稱GIS；內部主要是斷路器、隔離開關等)、敞開式開關設備（英文簡稱AIS；主要是高壓開關、隔離開關等）、開關柜，各類開關設備材料、工藝、設計、安裝過程中的缺陷以及頻繁動作極易引起機械故障，嚴重時更會導致電氣火災、停電等事故。本章節以GIS為例做簡單分析目前運行管理情況。GIS是當今輸電網絡中一種應用***的電氣設備。通過將變電站中斷路器、隔離開關、接地開關、電壓/電流互感器、避雷器、連接母線、電纜終端、進出線套管等一次設備經過優化設計并有序地結合為整體，在金屬殼內封裝起來，設備內部充SF6氣體作為滅弧和絕緣介質組成的封閉組合電...

(2)重合度對比如下圖10所示，包絡分析后可快速實現歷史信號重合度對比分析，更直觀的判斷OLTC運行狀態。為量化信號重合度對比，系統引入相關系數的計算。當實時采集信號包絡曲線與正常狀態包絡曲線相關系數接近1時，實時采集的信號接近正常運行狀態；當相關系數接近0時，OLTC可能存在故障。圖10信號重合度分析(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的結果如下圖11所示。原始信號經8層分解后產生第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。對比正常狀態與異常狀態能量分布曲線，可判斷OLTC運行狀態，并提取互相關系數、最大值、平均值、峰度、...

變壓器在生產、運輸、安裝過程中或在短路電流作用下，均會使繞組及鐵芯壓緊程度降低，繞組及鐵芯故障分別約占變壓器整體故障的36%和4%，對變壓器抗短路電流沖擊能力及安全穩定運行產生巨大威脅。繞組故障主要包括絕緣老化、受潮、匝間或繞組間短路、斷路及機械損傷等，以上故障類型均可能導致繞組變形。傳統的繞組變形監測與診斷方法有低壓脈沖法(LVI)、頻率響應分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*適用于離線或停電監測與診斷。鐵芯典型故障包括壓鐵松動、鐵芯接地不良、夾件松動或損傷，常用監測與診斷方法包括絕緣電阻測試及接地電流監測與診斷。采用聲紋振動法監測與診斷繞組及鐵芯狀態，適用于帶電監測與診斷/在...

如下圖14(b)所示，基于聲紋振動信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數特征參量，以作為變壓器運行狀態的分析參數。各特征參量定義及解釋如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下公式1所示：公式1：總諧波畸變率計算公式公式1中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰...

如下圖14(b)所示，基于聲紋振動信號的頻域分布，提取峰值頻率、總諧波畸變率、基頻能量比、互相關系數特征參量，以作為變壓器運行狀態的分析參數。各特征參量定義及解釋如下：(1)峰值頻率：頻譜圖中比較大幅值對應的頻率值。(2)總諧波畸變率(TotalHarmonicDistortion,THD)：所有50Hz整數倍諧波分量的有效值與基頻100Hz分量有效值的比值，計算公式如下公式1所示：公式1：總諧波畸變率計算公式公式1中V1為100Hz基頻分量有效值，Vi為各諧波分量有效值，i為頻率索引值。正常狀態下，由于100Hz基頻分量為振動頻譜圖的主要成分，總諧波畸變率應較小；存在故障時，諧波分量增加且峰...

3.2.3云平臺服務器各項監測的數據經現場的數據采集裝置通過4G/5G無線傳輸模組（或電力光纖專網）傳送至云服務器進行存儲及深度計算，遠端通過瀏覽器登錄云服務器可隨時隨的查看系統監測與診斷內容，對變壓器進行運行狀態的監測與診斷分析。云平臺系統結構圖如下圖7所示，采用B/S結構（瀏覽器/服務器模式），提供本系統的數據深度計算、存儲及瀏覽器查看服務，便于管理。3.3信號分析與處理3.3.1OLTC運行狀態分析OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖8所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷分接開關驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，...

數據采集裝置安裝在密封箱體內，在線型的掛壁式主機使用強力磁鐵吸附在變壓器的外壁（如下圖6B所示），同時磁鐵外側涂抹強力膠水加強粘合。本系統的各類傳感器、通信模塊和前端主控單元統一采用220V供電方式。數據采集裝置防護箱的外部設有5個防水接口，分別是聲紋和振動信號傳感器接入孔防水接口、電流信號接入防水接口、電源線纜防水接口、USB信號防水接口、采集箱進出線孔，安裝防水接頭、振動信號、聲紋信號、電流信號引入線纜孔安裝雙防12-PG13.5接頭、通信引入線纜采用PG16型防水接頭，并內外兩邊涂膠處理，進入雙防接頭之前的線纜均套金屬保護管，采集箱內部接線端子做密封保護，確保采集箱內部整體密封。GZAF...

3.3信號分析與處理3.3.1OLTC運行狀態分析OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖8所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷分接開關驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，進而分析分接開關的運行狀態。然而，以上通過典型信號分析判斷分接開關的運行狀態需要豐富的實踐經驗，為方便技術人員快速完成診斷任務，需通過多種算法更直觀、準確的判斷開關狀態。變壓器聲紋振動監測與診斷系統結合基于小波變換及希爾伯特變換的包絡分析、基于互相關系數的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲線分析、基于時頻分布矩陣的信號對比等多種核芯算法，實現OL...

長園深瑞等)開展合作，不斷豐富各型變壓器的聲紋振動樣本數據庫。GZAFV-06T型系統包括便攜式帶電監測與診斷型（分體機的如下圖25C、一體機的如下圖25D）、固定式在線監測與診斷型（標準1U式的如下圖25E、壁掛式監測與診斷單元的如下圖25F）等機型。其中，便攜式一體機結構輕巧，適用于帶電檢測，標準單元與壁掛式單元適用于長期在線監測與重癥監護。7.1 2020年10月20日，我公司榮獲國家電網公司設備部的邀請，參與關于智慧變電站技術方案審查會，向與會的國網公司設備部、各省公司設備部及各省電科院的領導和**們做了《振動聲學指紋監測技術在變電站主設備智慧型綜合監測中的作用和實施方案》的匯報，榮獲...

3.2系統結構GZAFV-06型便攜式聲紋振動監測與診斷系統由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)傳感器、驅動電機電流傳感器、數據采集裝置、云服務器（采用B/S結構）、通訊子系統及供電系統構成，本系統的框架示意圖如下圖3所示。3.2.1傳感器GZAFV-06型便攜式聲紋振動監測與診斷系統傳感層由IEPE式振動(加速度)傳感器、聲紋(自由場)傳感器及驅動電機電流傳感器，傳感器外觀及參數如下表1所示。振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉換成與之成正比的電壓信號；自由場傳感器是一種利用電容量變化而引起聲電轉換作用的傳感器；電流傳感器采用微型卡扣結構，便于現場安裝，節省空間。傳感器安裝...

4.2智慧化功能4.2.1具備邊緣計算能力，就地采集并處理聲紋振動和驅動電機電流的信號，進行OLTC信號的包絡、ATF等分析，完成繞組和鐵芯的聲紋振動信號頻譜分析及參數計算，根據傳輸層要求統一通訊接口及數據結構，根據平臺層及應用層要求上傳分析結果；4.2.2具備實物ID管理功能，提供OLTC、繞組和鐵芯運行狀態信息鏈接入口，可掃碼讀取設備在線監測與診斷的歷史數據及趨勢。通過掃碼或RFID識別設備，讀取設備ID信息，通過站內網絡（4G/5G/WIFI）傳輸給云端服務器，向服務器請求該設備的詳細信息，以及詳細的運行狀態，測試信息等。GZOLM-1000G 系列特高壓GIS 多參量監測與融合評價系統...

3.2.3云平臺服務器各項監測的數據經現場的數據采集裝置通過4G/5G無線傳輸模組（或電力光纖專網）傳送至云服務器進行存儲及深度計算，遠端通過瀏覽器登錄云服務器可隨時隨的查看系統監測與診斷內容，對變壓器進行運行狀態的監測與診斷分析。云平臺系統結構圖如下圖7所示，采用B/S結構（瀏覽器/服務器模式），提供本系統的數據深度計算、存儲及瀏覽器查看服務，便于管理。3.3信號分析與處理3.3.1OLTC運行狀態分析OLTC動作時，典型聲紋振動和驅動電機電流的信號如下圖8所示。通過分解時域內典型信號區間，可有效判斷分接開關驅動電機啟動、分接選擇器斷開、分接選擇器閉合、切換開關動作、驅動電機制動等動作順序，...

一、概述電力系統中的開關設備主要包括氣體絕緣金屬封閉開關設備(英文簡稱GIS；內部主要是斷路器、隔離開關等)、敞開式開關設備（英文簡稱AIS；主要是高壓開關、隔離開關等）、開關柜，各類開關設備材料、工藝、設計、安裝過程中的缺陷以及頻繁動作極易引起機械故障，嚴重時更會導致電氣火災、停電等事故。本章節以GIS為例做簡單分析目前運行管理情況。GIS是當今輸電網絡中一種應用***的電氣設備。通過將變電站中斷路器、隔離開關、接地開關、電壓/電流互感器、避雷器、連接母線、電纜終端、進出線套管等一次設備經過優化設計并有序地結合為整體，在金屬殼內封裝起來，設備內部充SF6氣體作為滅弧和絕緣介質組成的封閉組合電...

變壓器在生產、運輸、安裝過程中或在短路電流作用下，均會使繞組及鐵芯壓緊程度降低，繞組及鐵芯故障分別約占變壓器整體故障的36%和4%，對變壓器抗短路電流沖擊能力及安全穩定運行產生巨大威脅。繞組故障主要包括絕緣老化、受潮、匝間或繞組間短路、斷路及機械損傷等，以上故障類型均可能導致繞組變形。傳統的繞組變形監測方法有低壓脈沖法(LVI)、頻率響應分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*適用于離線或停電監測。鐵芯典型故障包括壓鐵松動、接地不良、夾件松動或損傷，常用監測方法包括絕緣電阻測試及接地電流監測。國洲電力變壓器振動監測系統。便攜式一體機振動哪家便宜如下圖14(b)所示，基于聲紋振動信號的...