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(guān)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(guān)系數(shù)范圍為0~1?！粽＿\行時，相關(guān)系數(shù)應接近于1?！舸嬖诠收蠒r，信號頻率分布發(fā)生改變，互相關(guān)系數(shù)減小。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(shù)系統(tǒng)的可擴展性。開關(guān)柜振動聲學指紋在線監(jiān)測軟件界面

GZAFV-01系統(tǒng)的IED/主機形態(tài)分便攜式帶電監(jiān)測（分體機，如上圖3.3、一體機）、長期固定在線監(jiān)測式（標準1U的IED，如上圖3.3）等機型。其中，便攜式一體機結(jié)構(gòu)輕巧，適用于帶電巡檢、故障診斷；標準監(jiān)測單元與壁掛式監(jiān)測單元適用于長期在線監(jiān)測與故障診斷。6.12020年10月20日，我公司榮獲國網(wǎng)公司設(shè)備部的邀請，委派技術(shù)智造中心總監(jiān)王國明博士參與國網(wǎng)設(shè)備部組織的關(guān)于智慧變電站技術(shù)方案審查會，向與會的國網(wǎng)公司設(shè)備部、各省公司設(shè)備部及各省電科院的領(lǐng)導和**們做了《聲紋振動監(jiān)測技術(shù)在變電站主設(shè)備智慧型綜合監(jiān)測中的作用和實施方案》的匯報，獲與會領(lǐng)導和**們的高度認可。如下圖6.1所示。杭州隔離開關(guān)振動聲學指紋在線監(jiān)測相關(guān)標準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(shù)的市場需求分析。

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?！舨杉K：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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換，為IED/主機供電。◆USB接口：用于現(xiàn)場信號獲取、調(diào)試?！敉ㄐ拍K：用于向遠端平臺層的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、操控指令接收。

目前針對GIS較成熟的監(jiān)測方法，主要有電氣法、聲測法及化學分析法三大類，以上監(jiān)測方法均針對的是放電性故障所產(chǎn)生的電磁、聲、光、電弧分解產(chǎn)物等物理量。但在GIS的運行中，除了放電性故障之外，機械性故障也是導致事故發(fā)生的一大主要原因，當GIS存在開關(guān)觸頭接觸異常、殼體對接不平衡、導桿輕微彎曲等缺陷時，在開關(guān)操作的機械力、負載電流產(chǎn)生的交變電動力等因素的作用下會產(chǎn)生機械性運動，造成設(shè)備異常振動。GIS的異常振動對其本體有很大危害，會造成SF6氣體泄露、盆式絕緣子和絕緣支柱損傷、外殼接地點懸浮等缺陷，長期發(fā)展可能導致絕緣事故的發(fā)生。因此，加強對GIS機械性故障的監(jiān)測，是保證GIS安全運行的重要手段。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(shù)的成功案例分享。

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硅鋼片接縫處與疊片之間的漏磁導致鐵芯振動。由于繞組導體所受電動力正比于負載電流的平方，繞組的聲紋振動信號的基頻為100Hz。由于變壓器中磁感應強度正比于加載電壓的平方，鐵芯的聲紋振動信號的基頻也為100Hz。另外，考慮到鐵芯振動的非線性特性，聲紋振動信號還會包含頻率為100Hz整數(shù)倍的高次諧波。當變壓器的繞組變形或鐵芯故障后，聲紋振動信號頻譜分布將發(fā)生改變，產(chǎn)生諧波分量。因此，信號分量可以作為區(qū)別繞組故障與鐵芯故障的重要依據(jù)，采用聲紋振動監(jiān)測法可實現(xiàn)繞組及鐵芯在線運行狀態(tài)下的健康態(tài)勢評價與故障類型診斷。綜上所述，采用聲紋振動法監(jiān)測變壓器OLTC、繞組及鐵芯的狀態(tài)，適用于帶電監(jiān)測/在線監(jiān)測，與變壓器無電氣連接而不影響正常運行，有安裝方便、安全、可靠等優(yōu)點。我公司結(jié)合多年技術(shù)預研儲備及現(xiàn)場技術(shù)服務經(jīng)驗，成功研制出GZAFV-01型聲紋監(jiān)測系統(tǒng)，既有固定安裝的長期在線監(jiān)測式，也有便攜式的帶電監(jiān)測系統(tǒng)及可移動的重癥監(jiān)護式。GZAFV-01型聲紋振動監(jiān)測系統(tǒng)（變壓器、電抗器)實時監(jiān)測和分析的結(jié)合。電抗器振動聲學指紋在線監(jiān)測監(jiān)測布置

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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(nèi)容。變壓器內(nèi)部的聲紋振動信號通過絕緣油、支撐單元、加強筋結(jié)構(gòu)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(guān)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(jié)構(gòu)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(gòu)卡塞等現(xiàn)象，必然伴隨著電機驅(qū)動力矩的變化，從而使驅(qū)動電機電流發(fā)生變化。因此，可通過監(jiān)測驅(qū)動電機電流信號與聲紋振動信號的結(jié)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開關(guān)柜振動聲學指紋在線監(jiān)測軟件界面