一、概述变压器/电抗器（下文中二者皆用变压器代称）在电力系统中起到电压变换、电能分配等重要作用，其安全稳定运行对确保供电可靠性具有重要意义。变压器的绕组、铁芯和有载分接开关（On-LoadTapChanger，下文中均以OLTC代称，相关标准名除外）是变压器的重要组成部分，三者的故障率总和占变压器整体故障的70%左右，而传统预防性检修方法具有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹振动（简称：声纹振动）信号的状态监测与诊断，可在在线状态下及时发现变压器OLTC、绕组及铁芯的潜在故障，并及时预警，从而延长变压器使用寿命，提高电网运行的可靠性。杭州国洲电力科技有限公司振...

(3)频谱互相关系数(r)：正常状态与实时测得振动信号频谱图之间的相似度，计算公式如下：r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[Xi-X]2i=0N-1[Yi-Y]2其中Xi和Yi分别为正常状态与实时测得振动信号的频域分布，X和Y为对应信号的平均值，互相关系数范围为0~1。正常运行时，相关系数应接近于1；存在故障时，信号频率分布发生改变，互相关系数减小。(4)频率复杂度(FCA)：频率复杂度的定义与信息熵类似，频率成分越复杂，对应的频率复杂度特征量越大，计算公式如下：FCA=-fpfln⁡(pf)pf=EfEf=100Hz+Ef=200Hz+⋯+Ef=200Hz其中f=100,2...

(4)时频能量分布矩阵(ATF图谱)获取声纹振动信号时频能量分布矩阵，同时反映原始信号时域、频域特性及能量分布。将信号时频分布矩阵分为6个区间，计算各区间平均值作为特征参量，用于OLTC正常状态与异常状态对比。下图13为正常状态下的声纹振动信号的时频能量矩阵。图13声纹振动信号的时频能量矩阵3.3.2绕组及铁芯运行状态分析下图14(a)为变压器运行时的绕组及铁芯声纹振动的时域信号。为更直观的分析绕组及铁芯运行状态，采用频域法分析声纹振动信号，实现变压器在线运行状态下的监测与诊断。杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测技术的行业应用前景。国洲电力振动监测试验判断三、功能特点3.1GIS本体...

22、国家电网公司变电监测与诊断管理规定（试行）第11册机械振动监测与诊断细则；23、中电联T/CET标准：变压器有载分接开关机械特性的声纹振动分析法；24、南方电网公司新技术应用指南(2018年版)：变电设备运维检修技术-声学指纹技术；25、IEC60214.1Tap-changersPart1:PerformanceRequirementsandTestMethods（IEC60214.1分接开关第1部分：性能要求和试验方法）；26、IEC60214.2Tap-changersPart2:ApplicationGuidelines（IEC60214.2分接开关第2部分：应用指南）；27、I...

3.3GIS中及敞开式隔离开关的监测3.3.1技术背景隔离开关是电力系统中的重要组成部分，主要用于隔离电源、承载和切断电流电路，与接地开关共同实现对高压输电线路和电气设备的控制、保护和检修。在合闸位置时，隔离开关可承载线路额定电流及在规定时间内的异常电流；在分闸位置时，隔离开关的触头间有符合要求的绝缘距离和明显的断开标志，确保检修时人员和设备的安全。然而，由于在材料、工艺、设计、安装等方面存在的问题，以及频繁动作时产生的电气老化、机械磨损等缺陷，隔离开关故障率不断升高，严重影响整个电力系统的安全稳定运行。因此，在线监测隔离开关的各项参量经过融合评价而实现故障预警，对提高隔离开关和电网的可靠性具...

3.2.1.1OLTC监测与诊断：=1\*GB3①采用多路振动传感器获取振动信号，传感器通过固定底座安装在变压器外壁，安装位置通常选取平行于分接开关垂直传动杆方向，且尽量靠近分接开关触头组处。=2\*GB3②采用非接触方式安装在OLTC的1~2m范围内的声纹传感器获取OLTC切换时的声纹信号。=3\*GB3③采用安装于驱动电机电源线处的电流传感器获取OLTC驱动电机电流信号。3.2.1.2变压器本体（绕组及铁芯）监测与诊断：=1\*GB3①采用多路振动传感器监测与诊断变压器绕组及铁芯运行状况，通常安装于上夹件底部、非冷却器侧油箱表面中部及油箱顶部中芯点。为保持监测与诊断点同一性，便于历史数据对...

(3)频谱互相关系数(r)：正常状态与实时测得振动信号频谱图之间的相似度，计算公式如下：r=i=0N-1[Xi-X][Yi-Y]i=0N-1[Xi-X]2i=0N-1[Yi-Y]2其中Xi和Yi分别为正常状态与实时测得振动信号的频域分布，X和Y为对应信号的平均值，互相关系数范围为0~1。正常运行时，相关系数应接近于1；存在故障时，信号频率分布发生改变，互相关系数减小。(4)频率复杂度(FCA)：频率复杂度的定义与信息熵类似，频率成分越复杂，对应的频率复杂度特征量越大，计算公式如下：FCA=-fpfln⁡(pf)pf=EfEf=100Hz+Ef=200Hz+⋯+Ef=200Hz其中f=100,2...

我公司结合多年研发及现场经验，成功研制GZAFV-06型便携式变压器声纹振动监测与诊断系统，可支持固定安装的长期在线监测型、便携的带电监测与诊断型、可移动的短期重症监护型等三种工作模式。本系统由IEPE式振动(加速度)传感器、声纹(自由场)传感器、驱动电机电流传感器、数据采集装置、云服务器（采用B/S结构）、通讯子系统及供电系统构成，结合包络分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩阵、频谱分析等多种算法，并提取典型特征参量，在线状态下实现变压器OLTC及本体（绕组及铁芯）的监测与诊断。杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测技术的行业标准对比。国产振动监测企业排名15、DL/T1700隔离开...

二、相关标准1、GB/T4208外壳防护等级（IP代码）；2、GB2423电工电子产品环境试验规程；3、GB/T4064电气设备安全设计导则；4、GB4943信息技术设备（包括电气事务设备）的安全；5、GB/T13926工业过程测量和控制装置的电磁兼容性；6、GB/T15532计算机软件单元监测；7、GB/T17626电磁兼容试验和测量技术；8、GB50150电器装置安装工程电气设备交接试验标准；9、DL/T860变电站通信网络和系统；10、DL/T1432.1变电设备在线监测装置检验规范第1部分：通用检验规范；11、DL/T1498.1变电设备在线监测装置技术规范第1部分：通用技术规范；12...

3.3GIS中及敞开式隔离开关的监测3.3.1技术背景隔离开关是电力系统中的重要组成部分，主要用于隔离电源、承载和切断电流电路，与接地开关共同实现对高压输电线路和电气设备的控制、保护和检修。在合闸位置时，隔离开关可承载线路额定电流及在规定时间内的异常电流；在分闸位置时，隔离开关的触头间有符合要求的绝缘距离和明显的断开标志，确保检修时人员和设备的安全。然而，由于在材料、工艺、设计、安装等方面存在的问题，以及频繁动作时产生的电气老化、机械磨损等缺陷，隔离开关故障率不断升高，严重影响整个电力系统的安全稳定运行。因此，在线监测隔离开关的各项参量经过融合评价而实现故障预警，对提高隔离开关和电网的可靠性具...

综上所述，采用声纹振动法监测变压器OLTC、绕组及铁芯的状态，适用于带电监测/在线监测，与变压器无电气连接而不影响正常运行，有安装方便、安全、可靠等优点。我公司结合多年技术预研储备及现场技术服务经验，成功研制出GZAFV-01型声纹监测系统，既有固定安装的长期在线监测式，也有便携式的带电监测系统及可移动的在线重症监护式。GZAFV-01系统由声纹振动传感器、驱动电机电流传感器、数据采集装置（在线监测式：IED，便携/手持式：主机；下文皆用IED/主机简称）、云服务器、通讯单元及供电单元构成；操控及监测数据分析软件结合包络分析、重合度分析、小波分析、能量分布矩阵、时域信号频谱分析等多种算法，并提...

变压器是电力系统变电站中非常重要的电力设备，它通过有载分接开关（下文皆用OLTC简称）的逐级动作，实现对电网带电运行中的调压。OLTC是调压变压器中***可动的部件。依靠OLTC准确及时的动作，不*可减少和避免电压大幅度波动，而且可以强制分配负荷流，保障安全可靠运行，增加调度的灵活性。OLTC由选择器、切换开关和电动机构组成，其性能包括电气性能和机械能。电气性能是指触头接触电阻，当触头接触电阻增大时，会引起触头过热，甚至烧损。机械性能是指OLTC切换过程中选择和切换开关的动作顺序和时间配合，及切换过程是否存在卡塞和触头切换不到位等GZAFV-01型声纹振动监测系统的相关标准。浙江断路器振动监测...

4.2.2具备实物ID管理功能，提供OLTC、绕组及铁芯运行状态信息链接入口，可扫码读取设备在线监测历史数据及趋势。通过扫码或RFID识别设备，读取设备ID信息，通过站内网络（4G/5G/WIFI）传输给云端服务器，向服务器请求该设备的详细信息，以及详细的运行状态，测试信息等。4.2.3根据各时频信号互相关系数、能量分布曲线特征参量（互相关系数、最大值、平均值、峰度、偏度）、ATF图谱特征参量（六等分区间均值）、总谐波畸变率、基频信号能量比等状态量，采用深度学习算法，自动判断变压器运行状态及机械故障类型。 4.2.4结合变压器的带电监测、智能巡检以及其他在线监测状态量，进行数据的多参...

五、系统软件简介（以在线版为例）5.1远端后台管理软件：通过云服务器账户登录，选择管理对象。图17本系统的远端后台管理软件界面5.2设备信息管理界面：包括设备名称、位置、编号等基本信息的填写。图18被试品的信息管理界面5.3主界面：包括项目管理、多通道信号同步显示、分析及其他工具及基本分析结果显示，可实现信号包络、重合度对比、能量分布、时频分布(ATF)等分析。图19本系统的软件主界面5.4声纹振动及驱动电机电流的信号包络分析可简化信号，直观反映设备运行状态。GZAFV-06T型便携式变压器声纹振动 监测与诊断系统结构。振动监测的意义 能量分布曲线 基于小波变换的声纹振动信号多分辨率分...

三、功能特点3.1GIS本体的监测3.1.1技术背景GIS运行时，电流通过高压导体时产生的电动力引起振动，由于导体所受电动力与负载电流的平方成正比，GIS振动信号的基频为100Hz，当存在机械故障时，振动信号频谱分布将发生改变，产生谐波分量。GIS机械型缺陷主要是指内部存在开关触头接触异常、导电杆接触不良、母线卡簧松动、屏蔽罩松动等异常时，在交变电场作用下发生异常振动，长期振动可能导致导电杆和绝缘件松动，引发局部放电，甚至造成绝缘事故。异常振动还可能造成SF6气体泄漏，损坏绝缘子和绝缘支柱，影响外壳接地的牢固，危及设备运行安全。因此开展本体振动监测、实时频谱分析并提取相关特征参量对提高GIS可...

(4)时频能量分布矩阵(ATF图谱)获取声纹振动信号时频能量分布矩阵，同时反映原始信号时域、频域特性及能量分布。将信号时频分布矩阵分为6个区间，计算各区间平均值作为特征参量，用于OLTC正常状态与异常状态对比。下图13为正常状态下的声纹振动信号的时频能量矩阵。图13声纹振动信号的时频能量矩阵3.3.2绕组及铁芯运行状态分析下图14(a)为变压器运行时的绕组及铁芯声纹振动的时域信号。为更直观的分析绕组及铁芯运行状态，采用频域法分析声纹振动信号，实现变压器在线运行状态下的监测与诊断。杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹在线监测功能的多场景适用性。国产振动监测供应商电话四、功能特点4.1基本功能4....

图20本系统的信号包络分析界面5.5实时采集信号与本系统内置数据库中正常状态信号横向、历史数据纵向对比。图21本系统的数据对比界面5.6声纹振动的时域信号频谱分析，提取信号频域特征参量。图22本系统的声纹振动时域信号频谱分析界面5.7运行状态告警，可选择告警发送方式。图23本系统的被试品异常状态报警设置界面5.8报表生成功能。图24本系统的被试品的监测结果生成报表功能界面六、声纹振动监测与诊断技术的应用意义我公司基于声纹振动监测技术研制的GZAFV-06T型系统适用于变压器/电抗器（绕组、OLTC、铁芯等）、开关类（GIS、敞开式断路器、隔离开关、开关柜等）等电力设备的带电检测、长时在线监测、...

七、技术交流与投运业绩GZAFV-06T型便携式变压器声纹振动监测与诊断系统已成功应用于智能变电站、智慧变电站及数字化变电站等示范项目(已经投运的廊坊特高压站、济南商西站、青岛顾家站和世纪站、泰安天平站等)，实现大型电力设备的全振动在线监测与故障诊断，有效的提高电力设备运行的可靠性。同时，我公司积极与各科研院所(南网电科院、广东电科院广西电科院、冀北电科院、山东电科院、江苏电科院、浙江电科院等)、供电公司(冀北、山东、山西、江苏、宁夏等的省检)、变压器制造商(山东电力设备制造厂、江苏华鹏变压器厂、南通的韩国晓星变压器厂、杭州钱江变压器厂等)、OLTC制造商（上海华明、贵州长征、德国MR等）、变...

◆可在不同的监测结果之间进行比较区分正常与异常。◆具有时间触发和电流触发功能，可手动选择信号触发方式。◆具有AFV和电流信号历史数据变化趋势曲线功能。◆具有阈值超限告警功能，软件自动分析信号增长趋势，实现自动阈值告警，也可手动设置阈值告警的限值，支持短信阈值告警。◆系统软件内置各种故障的特征数据库，可与监测的数据进行比对，通过波形形状、时间长度和幅值，诊断分析出故障类型；也可将新测得的数据作为诊断卡的一部份，方便后期与同一开关作纵向比对分析。◆具有报表分析功能：可针对不同包络曲线能够进行动作曲线的重合度、抖动度、延迟/制动时间、高/低频振动最大值、电流最大值/平均值等参数计算并生成分析报表。◆...

OLTC故障模式：传动轴断裂、选择开关触头接触不良、操控机构失灵造成的拒动和滑档现象、限位开关失灵、切换开关拒切、中止或动作滞后、内部紧固件松动和脱落、以及内部渗漏等。机械故障是OLTC的主要故障类型，它可损坏OLTC和变压器，影响电力系统的正常安全运行并造成严重后果。因此对OLTC带电运行中的机械性能进行在线监测，可预知故障可能性和判别故障类型，对电力系统安全运行具有重要的现实意义。 变压器故障中有40%的事故是由于OLTC故障引起的。目前对OLTC状态监测采用的是停电检修的方式，根据一定的状态检修周期，对OLTC进行大规模的部件检查、清洗和更换，但是停电检修存在着以下很明显的缺陷...

3.3信号分析与处理3.3.1OLTC运行状态分析OLTC动作时，典型声纹振动和驱动电机电流的信号如下图8所示。通过分解时域内典型信号区间，可有效判断分接开关驱动电机启动、分接选择器断开、分接选择器闭合、切换开关动作、驱动电机制动等动作顺序，进而分析分接开关的运行状态。然而，以上通过典型信号分析判断分接开关的运行状态需要丰富的实践经验，为方便技术人员快速完成诊断任务，需通过多种算法更直观、准确的判断开关状态。变压器声纹振动监测与诊断系统结合基于小波变换及希尔伯特变换的包络分析、基于互相关系数的重合度分析、基于小波多分辨率分解的能量分布曲线分析、基于时频分布矩阵的信号对比等多种核芯算法，实现OL...

各特征参量定义如下：(1)分合闸动作时间：驱动电机启动至停止时长，根据电机电流的变化来获取时间。(2)电机电流峰值：电流出现后的瞬态过程中，电流的***个大半波的峰值。(3)电机电流燃弧时间：电流停止末端，电流变小后又增大，直至电流归零的持续时间。(4)电流抖动：电机在驱动连杆时，电流不稳定状态称为电流抖动。(5)振动高幅值关键特征:捕获的一些振动幅值比较大的时间点。(6)振动脉动关键特征:振动信号经过小波滤波后，时域及频域的分布特性。GZOLM-1000G 系列特高压GIS 多参量监测与融合评价系统相关标准。杭州特高压振动监测技术服务15、DL/T1700隔离开关及接地开关状态检修导则；16...

变压器在生产、运输、安装过程中或在短路电流作用下，均会使绕组及铁芯压紧程度降低，绕组及铁芯故障分别约占变压器整体故障的36%和4%，对变压器抗短路电流冲击能力及安全稳定运行产生巨大威胁。绕组故障主要包括绝缘老化、受潮、匝间或绕组间短路、断路及机械损伤等，以上故障类型均可能导致绕组变形。传统的绕组变形监测与诊断方法有低压脉冲法(LVI)、频率响应分析法(FRA)和短路阻抗法(SCI)，以上方法*适用于离线或停电监测与诊断。铁芯典型故障包括压铁松动、铁芯接地不良、夹件松动或损伤，常用监测与诊断方法包括绝缘电阻测试及接地电流监测与诊断。采用声纹振动法监测与诊断绕组及铁芯状态，适用于带电监测与诊断/在...

4.2.2具备实物ID管理功能，提供OLTC、绕组及铁芯运行状态信息链接入口，可扫码读取设备在线监测历史数据及趋势。通过扫码或RFID识别设备，读取设备ID信息，通过站内网络（4G/5G/WIFI）传输给云端服务器，向服务器请求该设备的详细信息，以及详细的运行状态，测试信息等。4.2.3根据各时频信号互相关系数、能量分布曲线特征参量（互相关系数、最大值、平均值、峰度、偏度）、ATF图谱特征参量（六等分区间均值）、总谐波畸变率、基频信号能量比等状态量，采用深度学习算法，自动判断变压器运行状态及机械故障类型。 4.2.4结合变压器的带电监测、智能巡检以及其他在线监测状态量，进行数据的多参...

主要意义如下：6.1采用带电监测/在线监测方式，不影响主设备正常运行，降低了电网风险；6.2减少了人员进站检查的运维成本；6.3监测方式与设备无电气连接，具有安全、可靠、安装方便等优点；6.4采用独特的时域分析、包络分析、重合度对比、时频矩阵分析等方法，并提峰值频率、总谐波畸变率、频谱互相关系数、频率复杂度、振动平稳性、能量相似度、振动相关性等特征参量等特征参量，提高在线监测的准确度。6.5内置基于海量样本的大数据和人工智能技术而建立的**分析型数据库，可真实反应设备运行状态，有效诊断绕组变形、机械卡涩、触头磨损、电动机构拒动等故障程度和类型；6.6符合智慧变电站建设原则，本系统的IED具备边...

数据采集装置安装在密封箱体内，在线型的挂壁式主机使用强力磁铁吸附在变压器的外壁（如下图6B所示），同时磁铁外侧涂抹强力胶水加强粘合。本系统的各类传感器、通信模块和前端主控单元统一采用220V供电方式。数据采集装置防护箱的外部设有5个防水接口，分别是声纹和振动信号传感器接入孔防水接口、电流信号接入防水接口、电源线缆防水接口、USB信号防水接口、采集箱进出线孔，安装防水接头、振动信号、声纹信号、电流信号引入线缆孔安装双防12-PG13.5接头、通信引入线缆采用PG16型防水接头，并内外两边涂胶处理，进入双防接头之前的线缆均套金属保护管，采集箱内部接线端子做密封保护，确保采集箱内部整体密封。GZAF...

GZAFV-01T子系统采用AFV和驱动电机电流的信号采集和分析技术，能***地把握OLTC的机械性能状态，可以对OLTC的AFV和驱动电机电流的信号幅值大小进行监测和阈值报警，对AFV和驱动电机电流的信号进行分析。具体功能如下：◆适用于所有类型的OLTC故障诊断。◆利用AFV传感器和电流传感器获取OLTC切换动作过程中产生AFV和驱动电机电流的信号，并通过分析软件进行诊断评价。◆能将复杂的信号转换成易于特征识别的包络曲线。◆独有的信号处理功能，可将X、Y、Z的声纹振动信号生产ATF图，更直观，更便捷分析OLTC故障类型。◆可将任意两次监测的图谱进行相似度分析，并自动计算图谱的重合度。◆具有能...

五、系统软件简介（以在线版为例）5.1远端后台管理软件：通过云服务器账户登录，选择管理对象。图17本系统的远端后台管理软件界面5.2设备信息管理界面：包括设备名称、位置、编号等基本信息的填写。图18被试品的信息管理界面5.3主界面：包括项目管理、多通道信号同步显示、分析及其他工具及基本分析结果显示，可实现信号包络、重合度对比、能量分布、时频分布(ATF)等分析。图19本系统的软件主界面5.4声纹振动及驱动电机电流的信号包络分析可简化信号，直观反映设备运行状态。GZOLM-1000G 系列特高压GIS 多参量监测与融合评价系统安装调试计划承诺。变压器振动功能特点GIS在运行过程中除了机械故障会导...

一、概述变压器/电抗器（下文中二者皆用变压器代称）在电力系统中起到电压变换、电能分配等重要作用，其安全稳定运行对确保供电可靠性具有重要意义。变压器的绕组、铁芯和有载分接开关（On-LoadTapChanger，下文中均以OLTC代称，相关标准名除外）是变压器的重要组成部分，三者的故障率总和占变压器整体故障的70%左右，而传统预防性检修方法具有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹振动（简称：声纹振动）信号的状态监测与诊断，可在在线状态下及时发现变压器OLTC、绕组及铁芯的潜在故障，并及时预警，从而延长变压器使用寿命，提高电网运行的可靠性。GZAF-1000T系列变...

11、DL/T1540油浸式交流电抗器（变压器）运行振动测量方法；12、DLT1694.2高压测试仪器及设备校准规范第2部分：电力变压器分接开关测试仪；13、DL/T1805电力变压器用有载分接开关选用导则；14、DL/T1051电力技术监督导则；15、DL/T1054高压电气设备绝缘技术监督规程；16、DL/T11771000kV交流输变电设备技术监督导则；17、Q/GDW383智能变电站技术导则；18、Q/GDWZ410高压设备智能化技术导则；19、Q/GDWZ414变电站智能化改造技术规范；20、Q/GDW561输变电设备状态监测与诊断系统技术导则；21、Q/GDW739输变电设备状态监...