干式电力变压器振动信号调理电路的设计

合集下载

基于EEMD算法的变压器振动信号分析

0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
时间/s 图4 EEMD分解结果
4结语
Electrical Machines,200&3 8.
本文通过研究变压器在运行时产生的振动信号，对振动信号进行分析，研究振动信号与变压器运行之间的关系，并采用有限元分析法构建变压器模型，主要构建了低压绕组、高压绕组与铁芯的模型。EEMD算法的分解结果可清晰反映振动信号所代表的频率分量。
的向量表示。在上式中，电磁力、电磁感应强度和电流的关
系符合左手螺旋定则[410变压器铁芯振动主要是由磁致伸缩引起，磁致伸缩主要与变压器外部磁场与温度有关，铁芯温
度越高磁致伸缩越强，若电流突然增大磁感应强度提高，磁
致伸缩越强。当铁芯出现变形或者松动，铁芯内部磁场力矩
增大，铁芯受力增强，铁芯振动幅度增大。
在变压器正常运行的情况下，由励磁电压在铁芯中产生的磁通称为主磁通，记作％。主磁通在铁芯中产生的磁路是闭合的，并且磁通与铁芯柱上的绕组绞合。当变压器带负载工作时，电流流过电力变压器绕组在其绕组中和绕组附近周围空间产生的漏磁通，记作％,漏磁通数值的大小主要与负载电流的大小和漏磁磁路的方向有关，漏磁磁通与它所在的绕组是部分或者全部钱链的。按照电磁场的理论得出，电磁力的计算公式如式(1)所示：
[4] 颜秋容，刘欣，尹建国•基于小波理论的变压器振动信号特征研究[J].高电压技术,2017,33(1):165-168.
75
电 IS China Computer & Communication
2021年第9期
x(t)的仿真信号如图3所示。图3中原始信号在0.2 s时发生跳变。通过集合经验模态

信号调理与放大电路的设计

信号调理与放大电路的设计随着科技的发展和应用的广泛，信号调理与放大电路在电子领域中扮演着至关重要的角色。

本文将探讨信号调理与放大电路的设计原理以及实际应用。

一、概述信号调理与放大电路的设计是为了改善信号的质量，使其能够更好地适应系统要求。

这些电路通常由多个模块组成，包括放大器、滤波器、振荡器等。

二、信号调理电路设计原理1. 放大器放大器是信号调理电路中的关键组件之一。

它的作用是增大信号的幅度或功率。

常见的放大器类型包括运算放大器、功率放大器等。

在设计中，需要根据信号的特性和系统要求选择合适的放大器类型，并确定合适的放大倍数。

2. 滤波器滤波器用于去除信号中的噪声或其他不需要的成分。

根据滤波器的频率特性，可以将其分为低通、高通、带通、带阻滤波器等类型。

在设计滤波器时，需要考虑信号频率范围、滤波器的通带和阻带特性，以及滤波器的阶数等参数。

3. 振荡器振荡器是用于产生连续的定频信号的电路。

常见的振荡器类型包括正弦波振荡器、方波振荡器等。

在振荡器的设计中，需要考虑信号的频率稳定性、波形失真程度以及输出功率等参数。

三、信号调理与放大电路的实际应用1. 生物医学领域信号调理与放大电路在生物医学设备中具有广泛的应用。

例如，心电图仪、脑电图仪等设备需要对微弱的生物电信号进行放大和滤波处理，以提取有用的信息。

2. 通信系统在通信系统中，信号调理与放大电路用于增强信号的强度和质量。

它可以用于信号的前置放大、中间放大和尾放大等环节，以确保信号在传输过程中不受到干扰，保证通信质量。

3. 传感器系统传感器系统需要对传感器采集到的微弱信号进行放大和滤波处理，以提高传感器系统的灵敏度和精度。

例如，温度传感器、压力传感器等都需要通过信号调理与放大电路来提高信号的可靠性。

四、总结信号调理与放大电路的设计是电子领域中必不可少的一部分。

通过合理的设计和选择合适的电路模块，可以有效地提升信号的质量和系统的性能。

在实际应用中，信号调理与放大电路广泛应用于生物医学、通信和传感器系统等领域，为各种应用提供了支持。

基于振动的电力变压器状态监测系统设计

1引言在电力变压器使用过程中，由于绕组和设备磨损导致的铁芯压紧程度的降低都会在不同程度上使其短路发生概率提升，造成一定的安全隐患。

电力变压器作为一种在输变电系统中重要的基础设施，其隐患排查是保障电网运行安全与稳定的基石。

在当前我国主流的变压力监测方法中，有色谱分析是较为常用的一种变压器故障检测方法，并且广泛适用于油浸式变压器设备管理中。

本文所演示的变压器监控系统采用的是振动采集法，通过多种传感器收集的系统数据并依据系统设定程序对变压器的状态进行综合评估，对变压器设计具有一定的指导意义。

2电力变压器状态监测系统的硬件设计在现代电力系统中，电力变压器作为重要的电力基础设备，其运行状态的稳定关系到电网运行的稳定性，因此对电力变压器的监测和控制十分重要。

电力变压器的监测系统分为硬件和软件两大模块，其中硬件部分是系统运行的载体，也是系统设计的先要条件。

硬件系统包括嵌入式工控机、调离模块、振动信号收集和传感器以及数据采集卡构成。

其中数据采集卡主要负责对模拟信号的采集和整理，而嵌入式工控机则负责对软件信号的控制，并对变压器的运行状态加以控制。

在工作环境中，由于电磁干扰较强，电缆的选用也相对苛刻，为了降低电磁干扰对数据信息精确度的影响，建议选择使用同轴电缆来进行系统电信号的传输与铺设。

2.1传感器以及信号调理模块一般情况下，电力变压器的振动信号频率一般在10khz 以内，该监测系统使用的振动传感器为CA-RW-185加速度传感器。

加速度传感器的电路设计中，一侧为压电式传感器，另一侧为调离电路，两种模块的设计主要是为了对加速度信号进行放大和滤波。

此外，为降低电磁干扰和噪声对传感器信号的影响，会局部对电缆电信号进行屏蔽处理。

2.2主板和数据采集卡模块变电站内电磁场信号比较冗杂，在这种电磁环境下，工控机主板为了保障信号来源的稳定，必须要能够应对一定强度的电磁干扰。

理论上来说，工控机应当能够进行多道数据的算法调节，这就对主控板的运算速率和硬件性能提出了更高的要求。

一种电力变压器振动实时监测装置的设计

一种电力变压器振动实时监测装置的设计摘要：随着电网的不断发展，变压器作为电力传输和分配的关键设备，其稳定运行对电网的稳定性和安全性起着至关重要的作用。

然而，长期以来，变压器振动引起的损坏和事故频繁发生，给电网的稳定性和运行安全带来了巨大的风险。

因此，为了及时掌握变压器的振动状态，加强其实时监测是十分必要的。

本文设计了一种基于振动传感器和嵌入式系统的电力变压器振动实时监测装置，能够实时监测变压器的振动状态、自动诊断故障，并输出报警信号，有效地提高了变压器的可靠性和运行安全性。

关键词：变压器，振动监测，嵌入式系统，传感器，故障诊断正文：一、引言电力变压器是电力输配系统中不可缺少的关键设备之一。

变压器的运行状态直接影响整个电力系统的稳定性和安全性。

然而，变压器振动引起的损坏和事故频繁发生，严重影响了电网的稳定性和安全性。

因此，及时有效地监测变压器的振动状态、自动诊断故障具有十分重要的实际意义。

二、实时监测装置的设计本文设计了一种基于振动传感器和嵌入式系统的电力变压器振动实时监测装置。

该装置主要由振动传感器模块、嵌入式系统模块和报警输出模块组成，功能包括振动信号采集、信号预处理、故障诊断和报警输出四部分。

（一）振动信号采集模块振动传感器模块是本装置的核心部分，主要用于实时采集变压器的振动信号。

本文采用的是可靠、灵敏而且成本低廉的加速度传感器。

传感器将变压器产生的机械振动转换成电信号输出，经过信号调理电路后转化为可被处理芯片读取的模拟信号。

（二）信号预处理模块为了保证采集到的振动信号的质量和可靠性，信号预处理模块对采集到的振动信号进行了滤波和放大。

滤波部分采用数字滤波器，对采集到的振动信号进行数字滤波处理，去除噪声和干扰信号，保证信号的稳定性和可靠性。

放大部分采用运放放大器进行放大处理，提高信号的幅度，为后续的数字处理做好准备。

（三）故障诊断模块通过对采集到的信号进行FFT处理，我们可以得到变压器的频谱图。

电力变压器的防振与减噪设计

电力变压器的防振与减噪设计在电力系统中，变压器作为重要的电气设备之一，承担着电能传输和分配的关键角色。

然而，由于其复杂的内部运作和电磁感应现象，变压器在运行过程中会产生振动和噪音，不仅会降低设备的寿命和可靠性，还会对周围环境和人体健康带来潜在威胁。

因此，为了确保电力系统的稳定运行和提高变压器的工作效率，必须对其进行防振和减噪设计。

本文将讨论电力变压器的防振与减噪设计原则和方法。

1. 声音的产生机制在深入了解电力变压器的防振与减噪设计之前，首先我们需要了解声音产生的机制。

当变压器内部的磁场和电流发生变化时，会引起铁芯振动，从而产生声音。

这些噪音主要可以分为结构噪音和磁场噪音两类。

结构噪音主要来自变压器的机械振动和共振效应，而磁场噪音则是由磁场的不均匀分布和变化速度引起的。

2. 防振设计原则为了降低变压器的振动，我们需要采取一系列的防振设计措施。

首先，合理布局变压器的支撑结构，以减少共振效应的发生。

其次，选用低振动材料，如橡胶垫片和隔振橡胶块等，来减少机械振动的传递。

此外，还可以采用减振器和阻尼材料来吸收振动能量。

另外，对于大型变压器来说，可以考虑增加固定支撑点和采用抗震基座，以增强其抗震性能。

3. 减噪设计原则除了防止振动，减小变压器的噪音也是非常重要的。

在减噪设计中，我们可以从以下几个方面入手。

首先，在变压器的设计阶段，应该选择尽可能低噪音的电磁材料和电磁设计方案。

其次，对于传导噪音来说，可以采用隔音材料进行包覆或者采用隔音罩进行遮挡。

此外，对于辐射噪音来说，可以通过增加吸声材料来减少噪音的辐射传播。

4. 实施振噪设计的意义和效果电力变压器的振噪设计不仅可以提高设备的可靠性和稳定性，还能产生一系列的积极影响。

首先，降低振动和噪音可以减少设备的损耗和能耗，从而提高变压器的工作效率。

其次，减少噪音可以提升设备运行环境的舒适性和安全性。

此外，振噪设计还有助于减少变压器故障的发生，从而降低维修和更换成本。

干式变压器振动特性的研究及隔振系统的设计

干式变压器振动特性的研究及隔振系统的设计摘要：文章主要是对居民区中干式变压器在运行过程中存在的振动问题展开了研究，提出了可行性的解决方案，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：干式变压器；振动特性；有限元研究；隔板系统1变压器振动与隔振研究现状国外的一项关于变压器噪声的早期研究报告表明，在19世纪30年代期间，各国已经发表了变压器噪声方面的相关文献421篇，专利90多项。

内容涉及到变压器噪声的产生原因、振动机理、隔振系统、减振降噪措施、方案等等。

国外在这些方面的研究上处于领先地位，尤其是英、美、德三国，在变压器减振降噪方面已经做了不少的指导性工作。

1980年以来，国外的研究还是主要以硅钢片的磁致伸缩、材料的热处理方法、电磁作用力、声音辐射及测试等方面。

国内对变压器噪声方面的研究始于1950年--1980年后期，董志刚等基于隔振方面的研究，分析了变压器的振动特性、辐射的频率成分、传递方式等。

谭闻、张小武等基于振动控制方面的研究，就变压器的噪声控制的必要性进行了阐述，并且对变压器噪声产生机理、振动控制方法等提出了一些具有指导性的意见。

总结各国关于变压器的振动及其控制方面的成果，可得：干式变压器的噪声传播途径主要可归为空气传声(即透过空腔、门窗、大气等空间来传播)、固体传声(即通过器身、支座、地面、墙壁、附属连接等结构来传播)两种方式。

这两种传播方式交织在一起，叠加了噪声的传播。

因此，应加强对这两种传播方式的控制，并将其有效地结合。

干式变压器本体是产生振动及噪声的主要部位，为达到更好的振动及噪声控制效果，所以应从根本上解决问题，将本体噪声的研究作为重点。

铁心、绕组、箱壁、支座、附属连接等结构构成了变压器的主体部分。

其主体部分的噪纠主要是由于这些构件的振动产生的。

研究结果表明，干式变压器主体振动主要源于以下几个方面：(1)铁心是由一层一层硅钢片搭接在一起构成的一个整体，硅钢片在沿磁感线方向上要被拉长，平面内另一垂直方向上变窄，这一过程被称为磁致伸缩。

变压器反馈式振荡电路组成及工作过程分析

变压器反馈式振荡电路组成及工作过程分析变压器反馈式振荡电路是一种常见的电子振荡电路，通过反馈电路将
一部分输出信号反馈到输入端，使得系统产生自激振荡。

它由振荡器电路、变压器和反馈网络三部分组成。

振荡器电路用于产生基本的振荡信号，变
压器用于提高振荡电路的阻抗匹配，反馈网络则用于将一部分输出信号反
馈到输入端。

工作过程分析如下：
1.振荡器电路产生基本振荡信号：振荡器电路通常采用放大器和反馈
网络来产生振荡信号，包括RC振荡器、LC振荡器、晶体管振荡器等。

当
输入信号通过放大器放大后，经过反馈网络反馈到放大器的输入端，放大
器将不断放大反馈信号，最终形成自激振荡。

2.变压器提高阻抗匹配：变压器起到了阻抗匹配的作用，提高了振荡
电路的效率和稳定性。

变压器将输入信号与输出信号分别耦合到不同的线
圈上，通过变压器的转换作用，将振荡电路的输入端和输出端的阻抗匹配，确保振荡电路正常工作。

3.反馈网络提供反馈信号：反馈网络是将一部分输出信号反馈到输入
端的关键部分，通过调节反馈信号的大小和相位，可以控制振荡电路的频率、幅度和稳定性。

反馈网络一般由电阻、电容、电感等元件构成，通过
精心设计反馈网络的参数，可以实现不同的振荡频率和波形。

总的来说，变压器反馈式振荡电路通过将一部分输出信号反馈到输入端，形成自激振荡，是一种常用的电子振荡电路。

它具有频率稳定、输出
波形良好、调节方便等优点，在许多电子设备中得到广泛应用。

当设计变
压器反馈式振荡电路时，需要考虑振荡频率、幅度、稳定性等因素，通过合理选择元件参数和电路结构，可以实现满足要求的振荡效果。

电力变压器的振动与噪声控制技术

电力变压器的振动与噪声控制技术电力变压器作为电力系统中不可或缺的设备之一，其正常运行对电力传输和分配至关重要。

然而，由于其巨大的体积和高功率运行特性，电力变压器在运行过程中常常会产生较大的振动和噪声，给设备的可靠性和人们的生活环境带来潜在的风险和困扰。

为了解决这一问题，电力变压器的振动与噪声控制技术应运而生。

一、振动控制技术1. 振动源识别与监测振动源识别与监测是振动控制技术的基础。

通过对电力变压器运行过程中振动源的准确识别和监测，可以及时了解其振动产生的原因和特性，为后续的振动控制措施提供依据。

常见的振动源识别与监测方法包括振动传感器的应用和振动信号处理技术的研究。

2. 结构优化设计通过对电力变压器的结构进行优化设计，可以有效减小振动源的产生和传播，从而降低整个系统的振动水平。

优化设计包括选择合适的结构材料、减少焊接连接、增加结构刚度等措施，以降低变压器的共振频率和共振幅值，减少振动能量的释放和传递。

3. 减振控制减振控制是通过引入减振装置来改变电力变压器结构的振动特性，从而实现振动的控制和消除。

常见的减振控制方法包括阻尼器的应用、隔振器的安装和减振材料的使用。

通过合理的减振控制手段，可以大幅度降低电力变压器的振动水平，提升设备的可靠性和运行效果。

二、噪声控制技术1. 噪声源的识别与分析噪声源的识别与分析是噪声控制技术的前提。

通过对电力变压器运行过程中噪声源的准确识别和分析，可以了解其噪声产生的机理和特性，为后续的噪声控制措施提供依据。

常见的噪声源识别与分析方法包括噪声测量仪器的应用和噪声信号处理技术的研究。

2. 噪声的传播路径控制噪声的传播路径控制是通过对电力变压器周围空间的设计和改进，阻断噪声的传播路径，减少噪声对周围环境的影响。

常见的传播路径控制方法包括安装隔音罩、加装隔音板和封闭变压器等措施。

通过合理的传播路径控制手段，可以显著降低电力变压器噪声的辐射范围和强度。

3. 噪声的吸声措施噪声的吸声措施是通过在电力变压器内部和周围环境中设置吸声材料，吸收和消散噪声能量，达到降低噪声水平的效果。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｂｏｄｙｒｕｎｎｉｎｇｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｒｙ — ｔｙｐｅｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｃｏｎｄｉｉｔｏｎｍｏｎｉｔｏｉｎｒｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｙｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｔｈｅｒａｔｎｓｆｏｒｍｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｔｏ
ＬＩＵＪｉａｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ，ＧＵＯＹｕ－ｍｉｎ，ＧＡＯＱｉａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｄｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡａｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｉｎｊａｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉｎｊａｉｎ３００３８７，Ｃｈｉｎａ）
ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ，ｄｒａｗａｖｉｂｒａｉｔｏｎｑｕａｎｉｔｔｙｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｆｅａｔｕｒｅｓ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｄｊｕｓｔｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｓｉｇｎ．Ｃｏｎｄｉｉｔｏｎｉｎｇ
第２１卷第２ｌ期
Ｖ０１．２１Ｎｏ．２１
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３年１１月
ＮＯＶ．２０１３
干式电力变压器振动信号调理电路的设计
刘建，王炜，郭毓敏，高强
（天津工业大学电气工程与自动化学院，天津３００３８７）
摘要：基于振动法的变压器状态监测系统通过安装在变压器器身上的振动传感器来测量运行中的变压器的振动信
关键词：加速度传感器ＹＤ３５Ｄ；干式电力变压器：电荷放大器：滤波电路
中图分类号：ＴＮ７７
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１３）２１ — ０１４０ — ０４
Ｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｏｆｄｒｙ — ｔｙｐｅｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ’ Ｓｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ
路和滤波电路将加速度信号转变成微处理器可采集的Ｏ一５ｖ的模拟电压量．较为详细地介绍了信号处理各部分电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的设计及电阻电容的参数计算公式。通过电子电路仿真软件Ｍｕｈｉｓｉｍ对电路参数进行了合理配置．仿真结果表明系统的信号幅度控制合理，滤波效果明显，电路设计具有实际应用价值。
ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｕｓｉｎｇａｂｕｉｌｔ－ｉｎＩＣＹＤ３５Ｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ，ｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｅａｓｕｉｒｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅ
ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，Ｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｉｎｔｏａｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃａｎｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙ０ｔｏ５ｖａｎｌｏａｇｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅ
号，通过对干式电力变压器振动特性的分析，得出振动量的量化特性，方便了调理电路的参数设计。振动信号的调理过程，采用一种内装ＩＣ的加速度传感器ＹＤ３５Ｄ，适合用来测量电力变压器的振动信号。通过电荷放大器、增益放大电