[发明专利]基于FPGA的PXI接口多通道变压器振动测试仪

说明书

技术领域

本发明属于电力变压器技术领域，涉及基于FPGA的PXI接口多通道变压器振动测试仪。

背景技术

在电力输送系统的所有设备当中，电力变压器承担着电压变换、电能分配及传输的作用。但由于电力变压器的长期运行，各种故障的发生总是不可避免的。从电力变压器出厂之后，其内部铁芯、绕组的压紧程度都随着运输、安装及运行等不断降低，会出现铁芯松动、绕组变形等问题，这些问题的出现对于电力变压器的安全运行都产生了很大的威胁，甚至会造成绝缘强度的降低。目前最为常用的电力变压器状态监测方法有油色谱分析法、振动分析法。

目前有几种方法评估大型电力变压器的健康状况。油色谱分析法：油色谱分析法通过对变压器油样中溶解气体的成分及含量进行分析，根据其气体成份及含量判断变压器的潜伏性故障，采取有效措施，将各种隐患消灭在萌芽状态之中，从而预防重大事故的发生。传统振动分析法：①在电力变压器绕组出口端施加机械冲击，由于铁芯中残留有磁通，这时可以测得振动的绕组线圈切割磁力线而产生的电动势大小，对一定大小的机械冲击，通过此电动势的大小可以判断绕组的压紧状况；②对变压器绕组施加电动力冲击，在这一脉冲衰减的过程中，记录下振动的绕组两端感应电动势的大小和变化情况，以此来判断绕组的压紧情况。普通在线振动监测：将振动传感器安装在变压器壁面采集振动信号，然后通过AD 转换成数字信号上传给ARM Cortex-A8上位机或工控机进行分析与显示。

现有方法中，油色谱分析法主要监测过热、放电等绝缘油漆类故障，不能及时发现绕组的机械故障，并且相关设备造价昂贵，安装调试较为复杂。传统振动分析法需要变压器退出运行，无法做到在线监测。由于变压器的自振频率范围很宽，在判定不同型号变压器绕组压紧状况时，没有统一的标准；如果残留磁通很小，结果将会变得不准确、不稳定；两种方法只能对绕组的压紧情况进行监测，而对铁芯的状况无法做出判定。普通在线振动监测振动信号采集精度较低，振动频率响应范围较小，振动监测的量程和通道数量只能适用于小型变压器，无法满足大型变压器的在线监测要求。

作为电力传输的重要组成部分，电力变压器在长期运行过程中会引发铁芯松动、绕组变形等问题。目前常用的电力变压器状态监测方法有油色谱分析法、振动分析法，油色谱分析法较为成熟，能够对油浸式变压器早期潜伏故障进行有效监测，但是该技术也有一定的局限性，诸如不能及时发现绕组机械故障、相关设备造价高昂等。与油色谱分析法相比，振动分析法能够有效监测变压器绕组、铁芯和有载开关等机械结构部件的状态并进行故障诊断，特别是对于部件位移、变形松动和磨损等异常反应非常灵敏，这些异常通常会导致变压器绝缘强度降低、绕组烧坏。对于大型电力变压器而言，一般需要在变压器油箱壁面布置多个测点 (通常不少于6个)，并且各个测点振动幅值较小，不易采集。传统振动分析法无法实现振动信号在线监测，普通在线振动监测无法满足多通道、高精度、同步采样的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供基于FPGA(Field－Programmable Gate Array)的 PXI(PCI extensions for Instrumentation)接口多通道变压器振动测试仪，解决了目前评估大型电力变压器的健康状况的方法不能在线监测、结果不准确，不适用于大型变压器的问题。