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。GZAFV-06T型便携式变压器声纹振动 监测与诊断系统。监测振动监测示意图
信号包络分析
为提高在线监测的准确度，GZAFV-01系统的IED/主机通常采用高采样率获取声纹振动及驱动电机电流的信号，然而大量的数据不利于快速、准确存储与分析。因而采用包络分析，简化并反映原始信号特征，便于后续分析与处理。传统希尔伯特变换进行包络分析时存在提取深度不足、存在幅值偏差等问题，因此采用小波变换和希尔伯特变换结合的信号包络分析。声纹振动和电流的信号包络分析
信号包络重合度比对分析
信号包络分析后可快速实现历史信号重合度比对分析，更直观地判断OLTC运行状态。为量化信号重合度比对，GZAFV-01系统引入互相关系数的计算。当实时采集的与正常状态的信号包络互相关系数：◆接近1时，OLTC接近正常运行状态。◆接近0时，OLTC可能存在故障。 如何振动监测等级杭州国洲电力科技有限公司振动监测系统软件界面。
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/在线监测与诊断，不影响电力变压器正常运行，且与设备无电气连接，具有安装方便、安全、可靠等优点。
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）及疑似故障诊断。杭州国洲电力科技有限公司振动声学指纹监测技术的应用意义。
◆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。◆可灵活选择图谱各点的幅值数据并显示，便于分析图谱的变化特征。◆具有标准图谱库功能，系统软件可将同一厂家同一型号的正常监测数据导入保存，便于对该厂家、型号的OLTC数据曲线作横向比对分析。◆机械特性监测包括：档位、动作次数、振动状态、电机电流、动作时间等。◆对监测数据进行融合分析与评价，判断OLTC运行状态，阈值告警输出。GZAF-1000T系列变压器/电抗器振动声学指纹监测系统绕组及铁芯运行状态分析。监测振动监测符号
GZAF-06 型振动声学指纹监测子系统。监测振动监测示意图
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，并提取故障诊断特征参量，在线状态下实现变压器OLTC、绕组及铁芯的健康态势评价与故障类型诊断。监测振动监测示意图
