隨著電力系統的不斷發展，變壓器作為電力傳輸和分配的核心設備，其安全穩定運行顯得尤為重要。然而，變壓器在運行過程中可能會受到各種因素的影響，導致繞組變形、松動或鐵芯缺陷等問題的出現。這些問題不僅影響變壓器的運行效率，還可能對整個電力系統的穩定性構成威脅。因此，對變壓器進行實時、準確的故障檢測和定位顯得尤為重要。

變壓器聲紋震動在線監測系統正是基于這一需求而設計的。該系統通過監測變壓器外殼上的聲紋震動信號，能夠實時反映變壓器內部繞組及鐵芯的壓緊狀況、位移及變形等狀態，進而實現對變壓器故障的高效檢測與定位。

一、變壓器震動的產生

變壓器在運行過程中，其聲紋震動主要由制冷系統的震動和變壓器本體（鐵芯和繞組等）的震動產生。這種聲紋震動與變壓器繞組及鐵芯的壓緊狀況、繞組的位移及變形等狀況密切相關。通過監測變壓器外殼上的聲紋震動信號，可以獲取變壓器內部狀態的重要信息。

在短路狀況下，變壓器自身震動主要是由繞組震動引起的。此時，可以利用變壓器自身聲紋震動信號來監測繞組是否發生了變形或松動。這種基于聲紋震動信號的監測方法具有實時性高、準確性強的特點，能夠實現對變壓器故障的及時發現和定位。

二、系統組成

變壓器聲紋震動在線監測系統主要由壓電式聲紋傳感器、信號調理模塊、觸發模塊、多通道同步A/D轉換器、主控模塊等部分組成。

變壓器聲紋震動在線監測系統圖

壓電式聲紋震動傳感器是系統的核心部件，它能夠將變壓器外殼上的聲紋震動信號轉變成電信號。信號調理模塊為震動傳感器提供恒定電流，保證傳感器正常工作，并隔離傳感器輸出信號中的直流分量。觸發模塊根據實際情況動態設定震動信號采集的閥值，確保系統能夠準確地捕捉到變壓器的聲紋震動信號。

多通道同步A/D轉換器負責完成IED中各通道震動信號的同步數字轉換，確保系統能夠同時監測多路聲紋震動信號。主控模塊是整個系統的控制中心，它負責完成系統的數據采集、存儲、分析等功能，并將分析結果以IEC61850標準格式送出。此外，系統還配備了光纖/以太網接口作為標準通訊接口，方便與其他系統進行通訊連接。

該系統的靈敏度達到了11.2mV/Pa（-39 dB re 1V/Pa），頻率響應范圍為20 Hz ~ 10 kHz和10 kHz ~ 20 kHz，動態范圍可達29 dBA ~ 140 dB。系統支持多種安裝方式，包括永磁體吸附安裝、膠粘安裝和支架安裝等，以滿足不同場景下的需求。

總之，變壓器聲紋震動在線監測系統通過實時監測變壓器外殼上的聲紋震動信號，能夠實現對變壓器故障的高效檢測與定位。該系統具有實時性高、準確性強的特點，是保障電力系統穩定運行的重要工具之一。