基于振動(dòng)信號分析方法的電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究.pdf

1、振動(dòng)信號分析方法是一種通過測量和分析變壓器箱體表面的振動(dòng)信號來診斷變壓器狀態(tài)的技術(shù)，是對傳統(tǒng)電參量監(jiān)測方法的有力補(bǔ)充。本文以振動(dòng)信號分析方法作為研究手段，以變壓器繞組和鐵芯作為研究對象，通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證相互結(jié)合的方式，對繞組和鐵芯正常工作和故障運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)特性進(jìn)行研究。研究的主要內(nèi)容包括：繞組和鐵芯的受力情況，繞組變形和鐵芯壓緊狀況對其振動(dòng)的影響，如何準(zhǔn)確采集變壓器箱體表面的振動(dòng)信號，箱體表面?zhèn)鞲衅魑恢玫倪x擇，變壓器箱體振動(dòng)與加載

2、電壓和負(fù)載電流之間的關(guān)系，如何建立箱體振動(dòng)預(yù)測模型，振動(dòng)預(yù)測模型的可擴(kuò)展性問題，箱體振動(dòng)信號的特征表示和提取問題等。
　　 圍繞上述研究內(nèi)容，本論文開展的主要研究工作和得出的結(jié)論如下所述：
　　 介紹了國內(nèi)外電力變壓器監(jiān)測與診斷方法的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析了振動(dòng)分析方法存在的不足：振動(dòng)信號特征提取方法存在缺陷，振動(dòng)預(yù)測有限元模型難以準(zhǔn)確建立。
　　 論文研究了變壓器振動(dòng)的構(gòu)成和傳播途徑，建立了繞組振動(dòng)的等效數(shù)學(xué)模型，

3、進(jìn)行了受力分析，得到繞組振動(dòng)與繞組壓緊狀況之間的關(guān)系，即繞組位移和變形引起其壓緊力變小，引起繞組振動(dòng)增大；研究引起鐵芯振動(dòng)的磁致伸縮現(xiàn)象及其影響因素。
　　 描述了振動(dòng)在線監(jiān)測平臺的設(shè)計(jì)，包括振動(dòng)傳感器的選擇、安裝，硬件的設(shè)計(jì)，軟件的實(shí)現(xiàn)，以及在數(shù)據(jù)采集時(shí)需考慮的干擾問題和相應(yīng)的抗干擾措施等；對試驗(yàn)用單相變壓器和三相電力變壓器進(jìn)行了振動(dòng)測試，結(jié)果顯示該振動(dòng)測試平臺滿足在線監(jiān)測的要求；針對三相變壓器，進(jìn)行了油箱表面測點(diǎn)選擇的試驗(yàn)研

4、究。此外，研究了不同時(shí)刻負(fù)載電流的變化規(guī)律。
　　 論文根據(jù)變壓器本體振動(dòng)產(chǎn)生、傳遞的機(jī)理，以加載電壓和負(fù)載電流為輸入變量，結(jié)合機(jī)械振動(dòng)理論，建立了變壓器箱體振動(dòng)預(yù)測模型；借助非負(fù)線性最小二乘法完成對單相變壓器箱體振動(dòng)模型的參數(shù)辨識；利用振動(dòng)模型預(yù)測了某負(fù)載和加載電壓下的箱體振動(dòng)，與實(shí)測信號進(jìn)行了比較分析；人為設(shè)置了繞組變形故障，利用振動(dòng)模型進(jìn)行了初步故障診斷，結(jié)果驗(yàn)證了模型的有效性。從振動(dòng)模型的理論分析基礎(chǔ)、輸入變量的獲取等角

5、度，分析了振動(dòng)預(yù)測模型從單相變壓器擴(kuò)展到三相電力變壓器的可行性；結(jié)合單相變壓器和三相變壓器結(jié)構(gòu)方面的異同點(diǎn)，對模型擴(kuò)展需要考慮的問題進(jìn)行了探討，包括溫度、有載調(diào)壓分接開關(guān)、冷卻方式以及模型時(shí)效性等。
　　 總結(jié)分析了小波包分析(WPT)在鐵芯壓緊狀況檢測中的應(yīng)用情況及存在的不足；重點(diǎn)針對變壓器空載條件下箱體振動(dòng)(鐵芯振動(dòng))信號的特點(diǎn)，通過仿真信號進(jìn)行驗(yàn)證、分析希爾伯特黃變換(HHT)在處理箱體振動(dòng)信號時(shí)出現(xiàn)的問題；據(jù)此，提出一種