(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监测重要性。GZPD-234系列振动声学指纹监测4.1.8信号阈值告警功能：软件自动分析...

GIS在运行过程中除了机械故障会导致异常振动外，放电性故障（如绝缘子内部缺陷、螺丝松动悬浮电位放电、毛刺前列放电及金属微粒放电等）也会导致声纹振动信号的产生。因此，通过深入研究GIS外壳声纹振动信号的特点，分析其信号特征，可发现GIS机械性故障及放电性故障，具有监测***、监测结果互相补充的特点。开展基于声纹振动的状态监测，可在在线状态下及时发现开关设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以声纹振动的监测为主，结合电流、位移等其他状态量，开发故障诊断算法并提取相关特征参量，研制完成的监测系统适用于开关设备的带电监测、在线监测（长期固定式、短期移动式）及疑似...

变压器/电抗器（下文皆用“变压器”简称）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。有载分接开关（下文皆用OLTC简称）、绕组及铁芯是变压器的重要组成部分，三者故障率总和占变压器整体故障70%左右，而传统预防性试验有试验周期长、影响变压器正常运行、耗费人力物力等缺点。开展基于声学指纹的状态监测，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。GZOLM-1000G 系列特高压GIS 多参量监测与融合评价系统概述。杭州便携式振动型振动声纹监测系统组件AFV信号分析法AFV信号分析法...

OLTC是在励磁状态下，通过改变绕组分接位置实现电网的有载调压，起到稳定负载电压、调节无功潮流、增加电网灵活度等重要作用。它是调压变压器中***的可动部件、关键部件之一。国际大电网委员会(GIGRE)等国内外统计结果表明，OLTC故障占变压器总体故障的30%以上，各类故障影响变压器及整个电网的安全稳定运行，严重时更会导致大面积停电、电气火灾等事故。OLTC的故障模式有多种，具体包括传动轴断裂、选择开关触头接触不良、操作机构失灵造成的拒动或滑档现象、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。根据国家电网设备部发布的《设备管理重点工作任务》，2020年度需完...

(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监测重要性。智能化振动要多少钱3.2.2功能特点Ø具备断路器的振动、分合闸线圈和电机的电...

能量分布曲线 基于小波变换的声纹振动信号多分辨率分析结果如下图3.8所示。原始信号经8层分解后产生第8层的近似分量和第1层至第8层的详细分量，计算各层详细分量信号能量，可获得信号能量分布曲线。比对正常状态与异常状态能量分布曲线，可判断OLTC运行状态，并提取互相关系数、最大值、平均值、峰度、偏度作为状态诊断特征参量。下图3.7为正常与异常状态的声纹振动信号能量分布曲线比对。 时频能量分布矩阵(ATF图谱) 获取声纹振动信号的时频能量分布矩阵，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...

4.2.3根据各时频信号相关系数、能量分布曲线特征参量（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疑似机械故障类型。图16基于声纹振动法的故障诊断4.2.4结合变压器的带电检测、智能巡检以及其他在线监测的状态量，进行数据的多参量融合分析，形成基于多源数据的故障预警机制，多参量融合分析不*提高了疑似故障识别的准确性，而且还能**降低因单个参量判别故障带来的误报。例如，对于变压器疑似问题的诊断可结合负荷、损耗、绕组机械振动信号、油温、以及历史电流电压情况分析，在监测到变压器的声纹振动...

GIS具有占地面积小、可靠性高、安全性强、运行维护工作量很小等优点，因而被大量使用在重要负荷、枢纽变电站中。但由于其采用全封闭结构，一旦发生故障，影响范围大并且难以准确定位及快速抢修，将会带来严重的经济损失。随着GIS设备逐步在特高压输电网络推广应用，设备故障所造成的影响将进一步加大。近年来，国家电网公司状态检修工作不断深化，对设备可靠性的要求不断提高，及时、有效发现GIS设备内部潜伏性缺陷，保证GIS设备安全稳定运行、合理安排检修周期成为状态检修模式下的当务之急。杭州国洲电力科技有限公司振动监测产品图片。杭州高压开关振动声纹产品三、功能特点3.1GIS本体的监测3.1.1技术背景GIS运行时...

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...

3.2.2功能特点Ø具备断路器的振动、分合闸线圈和电机的电流、动静触头分合闸位移和位置等信号的监测功能；Ø具备振动、电流波形、位移曲线、压力变化等信号的记录和展示，自动计算峰值电流、电流上升速率、动作时间、动作时长、位移、分合闸位置、分合闸次数等参量；Ø监测主机/IED支持多通道信号同步和实时采集，通道数不小于8个（可定制）；Ø支持历史数据与实测数据对比分析、不同通道测量数据的横向及纵向对比功能；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1000次以上断路器动作数据；Ø断路器每次动作后，监测主机/IED主动评价断路器运行状态，并自动上传结果。断路器典型振动和储能...

变压器振动主要包括OLTC切换时的瞬态振动、电流通过绕组时电动力引起的绕组振动、硅钢片的磁致伸缩及硅钢片接缝处与叠片之间的漏磁导致铁芯振动、以及冷却装置工作时的振动。其中，由冷却系统引起的基本振动频率小于100Hz，不作为变压器的分析内容。变压器内部的声纹振动信号通过绝缘油、支撑单元、加强筋结构等多种途径传播至变压器外壁，可由安装于外壁的声纹振动传感器测得。 OLTC切换过程中，分接选择器动作、切换开关动作、动静触头碰撞等机械动作产生声纹振动信号，信号包含触头分合状态、三相触头是否同期、触头表面是否平整、切换是否到位等信息，可反映OLTC结构磨损、卡滞、松动、变形等故障。切换过程中若...

电流信号分析法驱动电机电流信号的出现与消失可作为驱动电机运行与停止的标志，因此可选择电流信号持续时间作为OLTC动作的持续时间，此数据也是机械状态诊断的重要特征量，开关动作若出现持续时间过短或过长的现象，则表明切换过程中可能出现某种异常。弹簧储能过程是OLTC切换过程中诸多重要事件之一，当储能弹簧储能过程中存在机械卡涩或弹簧性能改变等现象，必然伴随着电机驱动力矩的变化，使驱动电机的转速发生变化，从而使驱动电机电流发生变化。因此，通过监测驱动电动机电流信号就可以了解OLTC驱动机构的工作情况，以及部件的磨损、卡涩、润滑、同步性等情况，用以判断OLTC储能弹簧性能改变或储能过程中是否存在卡涩等故障...

(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。GZOLM-1000G 系列特高压GIS 多参量监测与融合评价系统产品验收服务。手持式多功能振动声纹监测系统软件界面...

4.2智慧化功能4.2.1具备边缘计算能力，就地采集并处理声纹振动和驱动电机电流的信号，进行OLTC信号的包络、ATF等分析，完成绕组和铁芯的声纹振动信号频谱分析及参数计算，根据传输层要求统一通讯接口及数据结构，根据平台层及应用层要求上传分析结果；4.2.2具备实物ID管理功能，提供OLTC、绕组和铁芯运行状态信息链接入口，可扫码读取设备在线监测与诊断的历史数据及趋势。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。断路器振动声学指纹监测技术的实操演示。便携式一体机振动声学指纹监测...

3.3.2功能特点GIS中及敞开式隔离开关的机械特性监测主机/IED主要功能特点如下：Ø采用振动和电流的传感器监测隔离开关的振动及电机电流信号；Ø具有比对分析功能，可将测量数据与标准信号、历史测量信号进行横向及纵向比对分析；Ø具有诊断功能，可对隔离开关的机械状态进行诊断，上传原始数据及分析结果；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出功能，可够存储500次以上的操作数据，并具备批量处理数据功能。Ø具备振动及电机电流信号波形、包络分析、时频图谱等展示功能；Ø自动提取分合闸动作时间、电机电流的峰值和燃弧时间、电流抖动、振动高幅值关键特征、振动脉动关键特征等参量。杭...

◆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是在励磁状态下，通过改变绕组分接位置实现电网的有载调压，起到稳定负载电压、调节无功潮流、增加电网灵活度等重要作用。它是调压变压器中***的可动部件、关键部件之一。国际大电网委员会(GIGRE)等国内外统计结果表明（下图1所示），OLTC故障占变压器总体故障的30%以上，各类故障影响变压器及整个电网的安全稳定运行，严重时更会导致大面积停电、电气火灾等事故。OLTC的故障模式有多种，具体包括传动轴断裂、选择开关触头接触不良、操作机构失灵造成的拒动或滑档现象、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。根据国家电网设备部发布的《设备管理重点工作任务》，2...

(7)振动相关性(MPC)：振动相关性分析用一个特征量MPC表示各个测点之间的振动相关程度，该参量用于表示100Hz基频分量时域信号能量占信号总能量的比值，其计算公式为：MPC=e1i=1mei正常状态下，由于100Hz基频分量为振动频谱图的主要成分，基频信号能量比应较大；存在故障时，谐波分量增加且峰值频率发生偏移，基频信号能量比变小。3.2GIS及开关柜中断路器的监测3.2.1技术背景断路器在电力系统中起到保护和控制作用，它根据供电系统运行的需要来可靠地投入或切除相应的线路或电气设备，以确保系统安全运行。各监测子系统的功能特点与技术参数。GZAF-1000T系列变压器/电抗器振动振动应用范围...

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...

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...

目前针对 GIS设备较成熟的监测方法，主要有电气法、声测法及化学分析法三大类，以上监测方法均针对的是放电性故障所产生的电磁波、声波、光、电弧分解产物等物理量。但在 GIS的运行中，除了放电性故障之外，机械性故障也是导致事故发生的一大主要原因，当GIS设备存在开关触头接触异常、壳体对接不平衡、导杆轻微弯曲等缺陷时，在开关操作的机械力、负载电流产生的交变电动力等因素的作用下会产生机械性运动，造成设备异常振动。GIS设备的异常振动对其本体有很大危害，会造成六氟化硫气体泄露、盆式绝缘子和绝缘支柱损伤、外壳接地点悬浮等缺陷，长期发展可能导致绝缘事故的发生。因此，加强对GIS机械性故障的监测，是保证GIS...

变压器运行时，电流通过绕组产生的电动力引起绕组振动，硅钢片的磁致伸缩及硅钢片接缝处与叠片之间的漏磁导致铁芯振动。绕组导体所受电动力正比于负载电流平方，绕组声纹振动信号的基频为100Hz。变压器中磁感应强度正比于加载电压的平方，铁芯声纹振动信号的基频也为100Hz。另外，基于铁芯振动的非线性特性，信号中必会包含频率为100Hz整数倍的高次谐波。当变压器的绕组变形或铁芯故障后，声纹振动信号频谱分布将发生改变而产生谐波分量。因此，声纹振动信号分量可以作为区别绕组变形故障与铁芯故障的重要依据，采用声纹振动信号分析法可实现绕组及铁芯的故障诊断。多参量监测与融合评价系统的智慧化功能。杭州高压开关振动声纹电...

3.1.2功能特点Ø采用加速度传感器监测GIS本体振动信号，监测主机/IED具备多个传感测点连续实时或周期性自动监测功能；Ø具备诊断分析功能，监测主机/IED可向综合分析单元传送标准化数据、分析结果和预警信息，并接收下传控制命令；Ø具有比对分析功能，可将测量数据与标准信号、历史测量信号进行比对分析；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1年以上数据；Ø具备振动信号时域波形展示、频谱分析(基频为100Hz)功能，可自动提取峰值频率、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，作为GIS运行状态分析参量，且用户可定义设...

(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...

3.2.2功能特点Ø具备断路器的振动、分合闸线圈和电机的电流、动静触头分合闸位移和位置等信号的监测功能；Ø具备振动、电流波形、位移曲线、压力变化等信号的记录和展示，自动计算峰值电流、电流上升速率、动作时间、动作时长、位移、分合闸位置、分合闸次数等参量；Ø监测主机/IED支持多通道信号同步和实时采集，通道数不小于8个（可定制）；Ø支持历史数据与实测数据对比分析、不同通道测量数据的横向及纵向对比功能；Ø具有断电不丢失存储数据、复电自启动、自复位的功能，可连续监测、存储及导出1000次以上断路器动作数据；Ø断路器每次动作后，监测主机/IED主动评价断路器运行状态，并自动上传结果。断路器典型振动和储能...

GIS在运行过程中除了机械故障会导致异常振动外，放电性故障（如绝缘子内部缺陷、螺丝松动悬浮电位放电、毛刺前列放电及金属微粒放电等）也会导致声纹振动信号的产生。因此，通过深入研究GIS外壳声纹振动信号的特点，分析其信号特征，可发现GIS机械性故障及放电性故障，具有监测***、监测结果互相补充的特点。开展基于声纹振动的状态监测，可在在线状态下及时发现开关设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以声纹振动的监测为主，结合电流、位移等其他状态量，开发故障诊断算法并提取相关特征参量，研制完成的监测系统适用于开关设备的带电监测、在线监测（长期固定式、短期移动式）及疑似...

一、概述电力系统中的开关设备主要包括气体绝缘金属封闭开关设备(英文简称GIS；内部主要是断路器、隔离开关等)、敞开式开关设备（英文简称AIS；主要是高压开关、隔离开关等）、开关柜，各类开关设备材料、工艺、设计、安装过程中的缺陷以及频繁动作极易引起机械故障，严重时更会导致电气火灾、停电等事故。本章节以GIS为例做简单分析目前运行管理情况。GIS是当今输电网络中一种应用***的电气设备。通过将变电站中断路器、隔离开关、接地开关、电压/电流互感器、避雷器、连接母线、电缆终端、进出线套管等一次设备经过优化设计并有序地结合为整体，在金属壳内封装起来，设备内部充SF6气体作为灭弧和绝缘介质组成的封闭组合电...

3.2.3云平台服务器各项监测的数据经现场的数据采集装置通过4G/5G无线传输模组（或电力光纤专网）传送至云服务器进行存储及深度计算，远端通过浏览器登录云服务器可随时随的查看系统监测与诊断内容，对变压器进行运行状态的监测与诊断分析。云平台系统结构图如下图7所示，采用B/S结构（浏览器/服务器模式），提供本系统的数据深度计算、存储及浏览器查看服务，便于管理。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，...

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...

GIS在运行过程中除了机械故障会导致异常振动外，放电性故障（如绝缘子内部缺陷、螺丝松动悬浮电位放电、毛刺前列放电及金属微粒放电等）也会导致声纹振动信号的产生。因此，通过深入研究GIS外壳声纹振动信号的特点，分析其信号特征，可发现GIS机械性故障及放电性故障，具有监测***、监测结果互相补充的特点。开展基于声纹振动的状态监测，可在在线状态下及时发现开关设备的潜在故障，并及时预警，从而延长设备使用寿命，提高电网运行的可靠性。我公司以声纹振动的监测为主，结合电流、位移等其他状态量，开发故障诊断算法并提取相关特征参量，研制完成的监测系统适用于开关设备的带电监测、在线监测（长期固定式、短期移动式）及疑似...