3.2.1感知層的傳感器GZAFV-01系統(tǒng)的感知層如上圖3.1所示，由IED/主機(jī)、6路聲紋振動傳感器、1路電流傳感器等構(gòu)成，聲紋振動傳感器集成電荷放大器，將聲紋振動信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號；電流傳感器采用微型卡扣結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場安裝。各傳感器外觀及參數(shù)如下表1所示?！?路聲紋振動傳感器采集取OLTC振動信號，通過固定底座安裝在變壓器外壁，安裝位置選取平行于OLTC的垂直傳動桿方向，且盡量靠近OLTC的觸頭組處?！?路電流傳感器采集OLTC驅(qū)動電機(jī)電流信號，安裝于OLTC驅(qū)動電機(jī)電源線處?！?路聲紋振動傳感器采集變壓器繞組及鐵芯聲紋振動信號，安裝位置選取于上夾件底部、非冷卻器側(cè)油箱表面中部、油箱頂部中心點(diǎn)。為保持監(jiān)測點(diǎn)的同一性，便于后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間軸線比對，所有聲紋振動傳感器底座長期固定在變壓器外壁上。安裝示意圖如下圖3.2所示。（備注：傳感器安裝的數(shù)量及位置可根據(jù)被測設(shè)備的監(jiān)測需求而靈活調(diào)整）杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用意義。杭州研制的振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測分析

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(wù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)、輸、變、配、用、儲等全過程的電力設(shè)備參量監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和狀態(tài)評價技術(shù)的研、產(chǎn)、銷、服四位一體的****，致力于為領(lǐng)域內(nèi)各科研院所、專業(yè)院校、設(shè)備管理、工程服務(wù)、電能生產(chǎn)、設(shè)備制造等合作方提供質(zhì)量的體系化技術(shù)方案。我公司于2014年把研發(fā)部、生產(chǎn)部和技術(shù)服務(wù)部融合打造成“技術(shù)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(shù)的兩大課題組，成功研制出自主知識產(chǎn)權(quán)的、先進(jìn)的局部放電和聲紋振動監(jiān)測技術(shù)。我公司的技術(shù)近10年在投運(yùn)站場、制造廠區(qū)的電力設(shè)備上大量的持續(xù)運(yùn)用，為電網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供了逐年增長的技術(shù)支持，特別是在變壓器（電抗器）、開關(guān)設(shè)備和輸電設(shè)備等電力設(shè)備的絕緣、機(jī)械的狀態(tài)分析與診斷方面，憑借前沿的軟/硬件技術(shù)與先進(jìn)的監(jiān)測方法，為電力設(shè)備的高效運(yùn)檢提供了質(zhì)量的體系化技術(shù)方案。杭州研制的振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測技術(shù)怎么樣GZAF-1000S系列高壓開關(guān)振動聲學(xué)指紋監(jiān)測系統(tǒng)GIS及敞開式的隔離開關(guān)監(jiān)測功能特性。

從振動和聲學(xué)數(shù)據(jù)中提取有用的特征，以便建立設(shè)備的聲學(xué)指紋，通常會用到以下信號處理技術(shù)：傅里葉變換（FFT）：用于分析信號在頻域中的特性，可以識別出設(shè)備運(yùn)行時的固有頻率和諧波成分。短時傅里葉變換（STFT）：與FFT相比，STFT能夠展示信號隨時間變化的頻率特性，適用于非平穩(wěn)信號的分析。小波變換：具有良好的時頻局部化特性，能夠在多尺度上分析信號，適合捕捉瞬態(tài)事件和局部特征。包絡(luò)檢測：用于提取振動信號的振幅包絡(luò)，可以用來表示信號的動態(tài)特性。頻譜分析：通過計(jì)算信號的功率譜密度（PSD）或幅值譜，可以識別出信號的頻率成分和能量分布。時頻分析方法：如Wigner-Ville分布、Choi-Williams分布等，這些方法能夠提供信號的時頻表示，有助于分析復(fù)雜非線性和非平穩(wěn)信號。模態(tài)分析：通過識別設(shè)備振動的模態(tài)特性，可以提取出與設(shè)備結(jié)構(gòu)和損傷相關(guān)的特征。熵分析：如時域熵、頻域熵或小波熵，這些方法可以量化信號的不確定性和復(fù)雜性，有助于識別設(shè)備狀態(tài)的變化。統(tǒng)計(jì)分析：包括均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，可以描述信號的波動性和穩(wěn)定性。高階統(tǒng)計(jì)量：如偏度和峰度，它們可以提供信號分布形狀的信息，有助于識別異常模式。

3.2.2感知層的IED/主機(jī)GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機(jī)由采集模塊、處理模塊、電源模塊、USB接口、通信模塊等組成?！舨杉K：實(shí)現(xiàn)6路聲紋振動信號、1路電流信號的采集?！籼幚砟K：實(shí)現(xiàn)信號的放大、濾波和檢波及A/D轉(zhuǎn)換等功能，利用硬件對采集的信號進(jìn)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于IED/主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析?！綦娫茨K：包括220V/AC電源的輸入及降壓轉(zhuǎn)換，為IED/主機(jī)供電?！鬠SB接口：用于現(xiàn)場信號獲取、調(diào)試。◆通信模塊：用于向遠(yuǎn)端平臺層的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、操控指令接收。杭州國洲電力科技有限公司振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測怎么樣？

3.3.1.1信號包絡(luò)分析為提高在線監(jiān)測的準(zhǔn)確度，GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機(jī)通常采用高采樣率獲取聲紋振動及驅(qū)動電機(jī)電流的信號，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)分析時存在提取深度不足、存在幅值偏差等問題，因此采用小波變換和希爾伯特變換結(jié)合的信號包絡(luò)分析。聲紋振動和電流的信號包絡(luò)分析如下圖3.5所示。

3.3.1.2信號包絡(luò)重合度比對分析如下圖3.6所示，信號包絡(luò)分析后可快速實(shí)現(xiàn)歷史信號重合度比對分析，更直觀地判斷OLTC運(yùn)行狀態(tài)。為量化信號重合度比對，GZAFV-01系統(tǒng)引入互相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)實(shí)時采集的與正常狀態(tài)的信號包絡(luò)互相關(guān)系數(shù)：◆接近1時，OLTC接近正常運(yùn)行狀態(tài)?！艚咏?時，OLTC可能存在故障。 GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學(xué)指紋監(jiān)測基本功能。杭州國洲電力振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測基本功能

GZAF-1000T系列變壓器(電抗器)振動聲學(xué)指紋監(jiān)測主界面。杭州研制的振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測分析

技術(shù)背景GIS運(yùn)行時，電流通過高壓導(dǎo)體時產(chǎn)生的電動力引起振動，由于導(dǎo)體所受電動力正比于負(fù)載電流的平方，GIS本體振動產(chǎn)生的聲紋振動信號的基頻為100Hz。當(dāng)存在機(jī)械故障時，聲紋振動信號的頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。GIS本體機(jī)械型缺陷主要是指內(nèi)部存在開關(guān)觸頭接觸異常、導(dǎo)電桿接觸不良、母線卡簧松動、屏蔽罩松動等異常時，在交變電場作用下發(fā)生異常振動，長期振動可能導(dǎo)致導(dǎo)電桿和絕緣件松動，易造成絕緣事故。異常振動還可能造成SF6氣體泄漏，損壞絕緣子和絕緣支柱，影響外殼接地牢固，危及GIS運(yùn)行**。杭州研制的振動聲學(xué)指紋在線監(jiān)測分析