CN104237705B - 多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的诊断方法 - Google Patents

Abstract

多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置及诊断方法，该装置包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU，该诊断方法：采集电力变压器的三相一次侧电压信号、三相二次侧电压信号、三相一次侧电流信号和三相机械振动信号，对信号进行处理，将各相机械振动数字信号通过FFT分解得到各相机械振动信号的基频幅值，建立在线短路电抗模型，计算电力变压器各相绕组的短路电抗，利用各相各相绕组的短路电抗和电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果来诊断变压器的机械振动故障。

Description

多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的诊断方法

技术领域

本发明属于电力变压器故障诊断技术领域，具体涉及多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置及诊断方法。

背景技术

电力变压器是电力***中重要的输变电设备之一，连接多个电压等级，在电网中处于枢纽地位。其运行的安全可靠性直接影响电网的运行安全，提高电力变压器的运行可靠性，对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。

电力变压器故障包括机械故障，绝缘故障，过热故障等，多数绝缘故障由机械故障引起。关于大型电力变压器故障的统计报告中大约有60％以上属于绕组内部机械故障，通过统计分析得出因绕组变形、绕组压紧松动等引起的机械故障是变压器故障的主要组成部分，因此为了能保证变压器运行的安全可靠性，开展变压器绕组运行状态的研究显得尤为重要

当今采用的绕组故障诊断方法主要为频率响应分析法和短路电抗试验法，两种方法都要求变压器退出运行后离线检测，不能实时监测变压器运行的状况。振动分析法虽然可以对变压器进行在线监测，但该方法对周围环境要求高，变压器运行工况及环境温度等因素都会对变压器的振动信号测量结果产生很大影响。综合现有几种诊断方法可以看出当前电力变压器绕组在线故障诊断只是利用单一或某几个试验参数得出诊断结果，存在的诊断信号单一化，无法全面监测电力变压器绕组运行状况的问题。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提出了多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置及诊断方法。

本发明的技术方案是：

多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置，包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU(微控制单元)。

电压传感器的输出端、电流传感器的输出端和振动加速度传感器的输出端分别连接移相放大电路的输入端，移相放大电路的输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接A/D转换控制电路的输入端，A/D转换控制电路的输出端连接DSP的输入端，DSP与MCU通过双口RAM进行连接。

电流传感器和电压传感器分别连接变电站的电流互感器二次侧、电压互感器二次侧。

振动加速度传感器安装于电力变压器三相绕组在油箱侧壁的对应位置。

所述的移相放大电路用于将采集的信号进行去耦和滤波处理，包括运算放大器、第一电容、第二电容、第三电容、反馈电阻、第一滑动变阻器和第二滑动变阻器，运算放大器的输入端并联两个反接的二极管，运算放大器的输出端连接第三电容的一端，第三电容的另一端接地，运算放大器的输入端还连接第一滑动变阻器的一端，第一滑动变阻器的另一端连接反馈电阻的一端，反馈电阻的另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输入端还连接第二滑动变阻器的一端，第二滑动变阻器的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输入端还连接第二电容的一端，第二电容的另一端连接运算放大器的输出端。

所述的信号调理电路用于将模拟信号转换成全差分输入信号，包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，第一运算放大器的负输入端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端接地，第一运算放大器的正输入端连接第四电阻的一端，第一运算放大器的负输入端还连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正输入端还连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的负输入端与输出端短接，第一运算放大器的输出端连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端连接A/D转换控制电路的输入端，第二运算放大器的输出端还连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端连接A/D转换控制电路的输入端，第二运算放大器的正输入端连接A/D转换控制电路的输入端。

所述的A/D转换控制电路包括两个A/D转换芯片，且两个A/D转换芯片级联。

采用多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的电力变压器绕组诊断方法，包括以下步骤：

步骤1：电压传感器通过变电站的电压互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电压信号和三相二次侧电压信号，电流传感器通过变电站的电流互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电流信号，振动传感器采集电力变压器的三相机械振动信号。

步骤2：移相放大电路将电力变压器的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号和各相一次侧电流信号及电力变压器油箱各相机械振动信号进行去耦和滤波处理。

步骤3：信号调理电路将去耦和滤波处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行限幅处理，使其满足A/D转换控制电路的输入范围。

步骤4：A/D转换控制电路将限幅处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行模数转换，得到各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号。

步骤5：DSP采用短路电抗法和机械振动法对各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号进行处理，对电力变压器各相绕组进行机械振动故障诊断。

步骤5.1：分别计算各相一次侧电压数字信号的相量、相角和有效值、各相二次侧电压数字信号相量、相角和有效值、各相一次侧电流数字信号相量、相角和有效值。

步骤5.2：将各相机械振动数字信号通过FFT分解进行频域特征提取，得到各相机械振动信号的基频幅值，将各相机械振动信号的基频幅值作为电力变压器各相绕组的机械振动特征值。

步骤5.3：建立电力变压器的在线短路电抗模型，将各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号和各一次侧电流数字信号作为电力变压器的在线短路电抗模型的输入，计算出电力变压器各相绕组的短路电抗，将电力变压器各相绕组的短路电抗作为电力变压器各相绕组的电气特征值。

步骤5.4：计算电力变压器各相绕组的短路电抗与历史无故障的电力变压器各相绕组的短路电抗的电抗变化率。

步骤5.5：设定电抗变化率的上限阈值和电抗变化率的下限阈值，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率上限阈值，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障，执行步骤6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率下限阈值且小于电抗变化率上限阈值，则执行步骤5.6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率小于电抗变化率下限阈值，则判定电力变压器的该相绕组正常，执行步骤6。

步骤5.6：将电力变压器绕组的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值进行拟合，将得到的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果与历史无故障的电力变压器绕组的该相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果进行匹配，判断匹配结果存在的误差是否在误差允许范围内，若是，则判定电力变压器的该相绕组正常，否则，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障。

步骤6：MCU将电力变压器的各相绕组的判定结果通过显示屏进行显示，判定结果包括：绕组正常、A相绕组机械振动故障、B相绕组机械振动故障、C相绕组机械振动故障和三相绕组机械振动故障。

本发明的有益效果是：本发明建立了多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置，采集各相绕组电流、各相绕组电压及各相绕组机械振动参量综合信息，并通过变压器绕组正常及故障不同状态特性试验，建立基于电抗信号和振动信号的变压器绕组状态双信息组合采集装置；通过对电流、电压传感器的误差分析进一步精确定义了在线短路电抗法的电抗变化阈值， 同时将FFT算法应用于绕组机械振动法中提取基频振动变化，进一步提高变压器绕组诊断方法的智能性及精确性；电气特性与机械特性相融合的电力变压器绕组在线多信息状态诊断方法，将短路电抗法和机械振动法相结合，来解决当今变压器绕组故障诊断存在的诊断信号单一化及无法实时在线监测绕组运行状况等问题。

附图说明

图1为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的结构图；

图2为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置中移相放大电路的电路图；

图3为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置中信号调理电路、A/D转换控制电路及DSP的电路连接图；

图4为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置中DSP、双口RAM、MCU和OLED液晶显示电路的电路连接图；

图5为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组诊断方法的流程图；

图6为本实施方式中多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置中变压器等效电路模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。

多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置，如图1所示，包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU。

电压传感器的输出端、电流传感器的输出端和振动加速度传感器的输出端分别连接移相放大电路的输入端，移相放大电路的输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接A/D转换控制电路的输入端，A/D转换控制电路的输出端连接DSP的输入端，DSP与MCU通过双口RAM进行连接。

电流传感器和电压传感器分别连接变电站的电流互感器二次侧、电压互感器二次侧。

本实施方式中，选用型号为SCT254FK的电流传感器，选用星格公司的型号为SPT204A的电压传感器。

振动加速度传感器安装于电力变压器三相绕组在油箱侧壁的对应位置。

本实施方式中，选用朗斯公司型号为LC0154的振动加速度传感器。

如图2所示，移相放大电路用于将采集的信号进行去耦和滤波处理，包括运算放大器、第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃、反馈电阻R、第一滑动变阻器r和第二滑动变阻器r′，运算放大器的输入端并联两个反接的二极管，运算放大器的输出端连接第三电容C₃的一端，第三电容C₃的另一端接地，运算放大器的输入端还连接第一滑动变阻器r的一端，第一滑动变阻器r的另一端连接反馈电阻R的一端，反馈电阻R的另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输入端还连接第二滑动变阻器r′的一端，第二滑动变阻器r′的另一端连接第一电容C₁的一端，第一电容C₁的另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的输入端还连接第二电容C₂的一端，第二电容C₂的另一端连接运算放大器的输出端。电容C₂和C₃选用400至1000pF的小电容，用来去耦和滤波。运算放大器精度使用OP07系列，可以较容易达到较高的精度和较好的稳定性。

如图3所示，信号调理电路用于将模拟信号转换成全差分输入信号，包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、第五电阻R₅和第六电阻R₆，第一运算放大器的负输入端连接第三电阻R₃的一端，第三电阻R₃的另一端接地，第一运算放大器的正输入端连接第四电阻R₄的一端，第四电阻R₄的另一端连接双极性输入端，第一运算放大器的负输入端还连接第一电阻R₁的一端，第一电阻R₁的另一端连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的正输入端还连接第二电阻R₂的一端，第二电阻R₂的另一端连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的负输入端与输出端短接，第一运算放大器的输出端连接第五电阻R₅的一端，第五电阻R₅的另一端连接A/D转换控制电路的+IN端，第二运算放大器的输出端还连接第六电阻R₆的一端，第六电阻R₆的另一端连接A/D转换控制电路的-IN端，第二运算放大器的正输入端连接A/D转换控制电路的+15V电压端。

所选用的第三电阻R₃为4kΩ，第四电阻R₄为20kΩ，第五电阻R₅为1.2kΩ，第六电阻R₆为1.2kΩ。

信号调理电路的第一运算放大器和第二运算放大器采用运算放大芯片OPA227，并通过电阻R₁、R₂使双极性输入范围为±2.5V，±5V，±10V之间。

R₁为1kΩ、R₂为5kΩ时，双极性输入为±10V，R₁为2kΩ、R₂为10kΩ时，双极性输入为±5V，R₁为4kΩ、R₂为20kΩ时，双极性输入为±2.5V。

A/D转换控制电路包括两个A/D转换芯片，且两个A/D转换芯片级联，选用的A/D转换 芯片的型号为ADS8365。

ADS8365的数据读出方式主要包括直接地址读方式、循环读方式、FIFO读方式三种，本实施方式中选择直接地址读方式。

每片ADS8365芯片可以实现六路信号的同步采集，两片ADS8365可实现十二路信号的同步采集，实现模数转换电路的功能。

DSP的型号为TMS320F28335。

ADS8365的A0、A1、A2、CS、RD、EOC、CLK端分别连接TMS320F28335的XA0、XA1、XA2、CS、RE、XINT1、RWM5端，ADS8365的D0～D15端连接TMS320F28335的D0～D15端，ADS8365的BYTE和ADD端接地。

TMS320F28335DSP通过控制A2，A1，A0端口的电平使其为00l，010～101，来控制转换通道CHA0，CHA1～CHC1。当六通道数据转换结束后会产生一个EOC信号来通知DSP转换结束，DSP检测到此信号后将读信号RD置低，从而将转换后的信号依次读入DSP中，完成一组数据的模数转换。

如图4所示，DSP、双口RAM、MCU和OLED液晶显示电路的电路连接图，TMS320F28335DSP的R/W、DS、RD、READY端分别连接双口RAM的R/W、CE_L、OE_L、BUSY_L端，TMS320F28335DSP的D0～D7连接双口RAM的D0～D7_L，TMS320F28335DSP的A0～A10连接双口RAM的A0～A10_L，双口RAM的R/W_R、CE_R、OE_R、BUSY_R端分别连接MCU的WR、ALE、RD、RDY端，TMS320F28335DSP的D0～D7_R端连接双口RAM的PB0～PB7端，TMS320F28335DSP与双口RAM的连接时需要对单片机进行总线扩展，利用锁存器的锁存功能，通过使能控制，采用I/O口分时复用的方式来实现地址和数据的读写，TMS320F28335DSP的A0～A7_R端通过锁存器连接双口RAM的PB0～PB7，TMS320F28335DSP的A8～A10_R端连接双口RAM的PB8～PB10端。

DSP与MCU进行数据交换时，为避免对同一地址进行写操作而产生冲突，设计中将CY7C026地址空间分为两个区域，分别分配给DSP和单片机使用，二者只能在分配给自己的空间内进行写操作，在对方区域内进行读操作，这样就可以避免冲突产生，提高了数据交换可靠性。

本实施方式中，选用OLED液晶显示器作为人机交互界面，选用集成SSD1305 OLED驱动器的VGY12864C显示模块，利用OLED显示模块提升了监测***的就地显示能力，也扩展了其应用环境范围。MCU可以通过连接OLED液晶显示器来显示，MCU的PC8、PC9、PC10端分别连接OLED的DC、WR、RD端，MCU的PC0～PC7端连接OLED的DB0～DB7 端，MCU的PC1l端连接OLED的CS端，MCU的PC12端连接OLED的RST端。

本实施方式中，选用工业级的芯片和元件，采用合理PCB布局和制造工艺，以切断各种电磁耦合的干扰，尽可能保证整个***的高度可靠性，采取了以下措施：

(1)隔离和屏蔽措施。输入、输出电路通过光耦合器进行有效隔离。二次回路布线时将强、弱电信号线分开，实现隔离，避免了回路间相互感应和互扰影响，印刷电路板的布线将信号线与电源线分开、数字线路与模拟电路分开，起到很好的电路隔离效果。

(2)电源电路的处理。在电源正、负极间并接大容量的电容，且所有插件和芯片的电源和地之间都有退耦电容，电源零线采取浮空的方式，可以尽量减少电源线与机壳之间的分布电容，避免干扰。

采用多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的电力变压器绕组诊断方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤1：电压传感器通过变电站的电压互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电压信号和三相二次侧电压信号，电流传感器通过变电站的电流互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电流信号，振动传感器采集电力变压器的三相机械振动信号。

步骤2：移相放大电路将电力变压器的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号和各相一次侧电流信号及电力变压器油箱各相机械振动信号进行去耦和滤波处理。

步骤3：信号调理电路将去耦和滤波处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行限幅处理，使其满足A/D转换控制电路的输入范围。

步骤4：A/D转换控制电路将限幅处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行模数转换，得到各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号。

步骤5：DSP采用短路电抗法和机械振动法对各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号进行处理，对电力变压器各相绕组进行机械振动故障诊断。

步骤5.1：分别计算各相一次侧电压数字信号的相量、相角和有效值、各相二次侧电压数字信号相量、相角和有效值、各相一次侧电流数字信号相量、相角和有效值。

步骤5.2：将各相机械振动数字信号通过FFT分解进行频域特征提取，得到各相机械振动信号的基频幅值，将各相机械振动信号的基频幅值作为电力变压器各相绕组的机械振动特征值。

步骤5.3：建立电力变压器的在线短路电抗模型，将各相一次侧电压数字信号、各相二次 侧电压数字信号和各一次侧电流数字信号作为电力变压器的在线短路电抗模型的输入，计算出电力变压器各相绕组的短路电抗，将电力变压器各相绕组的短路电抗作为电力变压器各相绕组的电气特征值。

如图6所示的变压器等效电路模型变压器，变压器短路阻抗是当负载阻抗为零时变压器内部的等效阻抗。短路阻抗的电抗分量，即短路电抗，就是绕组的漏电抗。短路电抗与绕组的相对位置和几何尺寸有关，通过监测变压器的短路电抗来检测绕组的变形情况。当变压器发生线圈位移或匝间短路时，漏磁场将发生强烈的变化。漏磁场的变化直接影响到绕组漏感的变化，即影响漏电抗的变化，进而短路电抗值也就发生变化。图中为变压器一次侧电压； 为变压器二次侧电压；为变压器二次侧电压在一次侧的折算值；为变压器一次侧电流；为变压器二次侧电流；为变压器二次侧电流在一次侧的折算值；为变压器激磁电流(或空载电流)；Z₁、R₁、X₁分别是变压器一次侧绕组的阻抗、电阻、电抗；Z₂、R₂、X₂分别是变压器二次侧绕组的阻抗、电阻、电抗；Z₂′、R₂、X₂′分别是变压器二次侧绕组的阻抗、电阻、电抗在一次侧的折算值；Z₁₀、R₁₀、X₁₀分别为激磁阻抗、电阻、电抗，Z₁＝R₁+jX₁，Z₂＝R₂+jX₂，Z₁₀＝R₁₀+jX₁₀，Z₂′＝R₂′+jX₂′。

由推导后获得变压器各相绕组的短路电抗的计算公式如公式(1)所示：

$\frac{U_1\left({\mathrm{cos\φ}}_1\·{\mathrm{sin\φ}}_3-{\mathrm{sin\φ}}_1\·{\mathrm{cos\φ}}_3\right)}{-I_1}-\frac{{U_2}^{\′}\left({\mathrm{cos\φ}}_2\·{\mathrm{sin\φ}}_3-{\mathrm{sin\φ}}_2\·{\mathrm{cos\φ}}_3\right)}{-I_1}=X_K---\left(1\right)$

其中，K为变压器变比，X_K为变压器短路电抗，φ₁为变压器一次侧电压的相角，φ₂为变压器二次侧电压的相角，φ₃为变压器一次侧电流的相角，U₁为变压器一次侧电压的有效值，U₂′为变压器二次侧电压在一次侧的折算值的有效值，I₁为变压器一次侧电流的有效值。

步骤5.4：计算电力变压器各相绕组的短路电抗与历史无故障的电力变压器各相绕组的短路电抗的电抗变化率。

步骤5.5：设定电抗变化率的上限阈值和电抗变化率的下限阈值，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率上限阈值，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障，执行步骤6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率下限阈值且小于电抗变化率上限阈值，则执行步骤5.6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率小于电抗变化率下限 阈值，则判定电力变压器的该相绕组正常，执行步骤6。

本实施方式中，设定的设定电抗变化率的上限阈值为4％，电抗变化率的下限阈值为2％。

参考国标中规定的短路电抗变化率不应超过2％，针对存在传感器误差的情况下，在线监测短路电抗方法中，电抗变化率在2％～4％之间的变压器，需要引起注意，当短路电抗变化率超过4％时，可以确定变压器绕组内部发生机械性故障。

步骤5.6：将电力变压器绕组的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值进行拟合，将得到的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果与历史无故障的电力变压器绕组的该相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果进行匹配，判断匹配结果存在的误差是否在误差允许范围内，若是，则判定电力变压器的该相绕组正常，否则，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障。

步骤6：MCU将变压器的各相绕组的判定结果通过显示屏进行显示，判定结果包括：绕组正常、A相绕组机械振动故障、B相绕组机械振动故障、C相绕组机械振动故障和三相绕组机械振动故障。

Claims (1)

1.一种多信息融合的电力变压器绕组诊断方法，采用多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置，包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU；

电压传感器的输出端、电流传感器的输出端和振动加速度传感器的输出端分别连接移相放大电路的输入端，移相放大电路的输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接A/D转换控制电路的输入端，A/D转换控制电路的输出端连接DSP的输入端，DSP与MCU通过双口RAM进行连接；

电流传感器和电压传感器分别连接变电站的电流互感器二次侧、电压互感器二次侧；

振动加速度传感器安装于电力变压器三相绕组在油箱侧壁的对应位置；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：电压传感器通过变电站的电压互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电压信号和三相二次侧电压信号，电流传感器通过变电站的电流互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电流信号，振动传感器采集电力变压器的三相机械振动信号；

步骤2：移相放大电路将电力变压器的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号和各相一次侧电流信号及电力变压器油箱各相机械振动信号进行去耦和滤波处理；

步骤3：信号调理电路将去耦和滤波处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行限幅处理，使其满足A/D转换控制电路的输入范围；

步骤4：A/D转换控制电路将限幅处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行模数转换，得到各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号；

步骤5：DSP采用短路电抗法和机械振动法对各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号进行处理，对电力变压器各相绕组进行机械振动故障诊断；

步骤5.1：分别计算各相一次侧电压数字信号的相量、相角和有效值、各相二次侧电压数字信号相量、相角和有效值、各相一次侧电流数字信号相量、相角和有效值；

步骤5.2：将各相机械振动数字信号通过FFT分解进行频域特征提取，得到各相机械振动信号的基频幅值，将各相机械振动信号的基频幅值作为电力变压器各相绕组的机械振动特征值；

步骤5.3：建立电力变压器的在线短路电抗模型，将各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号和各一次侧电流数字信号作为电力变压器的在线短路电抗模型的输入，计算出电力变压器各相绕组的短路电抗，将电力变压器各相绕组的短路电抗作为电力变压器各相绕组的电气特征值；

步骤5.4：计算电力变压器各相绕组的短路电抗与历史无故障的电力变压器各相绕组的短路电抗的电抗变化率；

步骤5.5：设定电抗变化率的上限阈值和电抗变化率的下限阈值，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率上限阈值，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障，执行步骤6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率下限阈值且小于电抗变化率上限阈值，则执行步骤5.6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率小于电抗变化率下限阈值，则判定电力变压器的该相绕组正常，执行步骤6；

步骤5.6：将电力变压器绕组的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值进行拟合，将得到的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果与历史无故障的电力变压器绕组的该相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果进行匹配，判断匹配结果存在的误差是否在误差允许范围内，若是，则判定电力变压器的该相绕组正常，否则，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障；

步骤6：MCU将电力变压器的各相绕组的判定结果通过显示屏进行显示，判定结果包括：绕组正常、A相绕组机械振动故障、B相绕组机械振动故障、C相绕组机械振动故障和三相绕组机械振动故障。