電力變壓器振動(dòng)及故障特征提取研究.pdf

1、電力變壓器是電網(wǎng)中的重要設(shè)備，其故障監(jiān)測(cè)歷來(lái)受到重視?；谡駝?dòng)的監(jiān)測(cè)方法由于具有在線、不影響變壓器工作等特點(diǎn)以及具備發(fā)現(xiàn)變壓器早期機(jī)械故障的能力，逐漸受到青睞。本文結(jié)合“大型電力變壓器振動(dòng)研究”的國(guó)家863和國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，采用自主研發(fā)的大型電力變壓器振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，對(duì)各種類型的電力變壓器進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并結(jié)合建模和現(xiàn)代信號(hào)處理分析方法，對(duì)變壓器的振動(dòng)和故障特征提取問題進(jìn)行了研究，主要工作和研究成果如下：

2、　　 (1)總結(jié)分析了變壓器振動(dòng)研究和故障監(jiān)測(cè)的發(fā)展歷程，結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)主要研究對(duì)象變壓器繞組和鐵心的振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了深入的研究與分析，為后續(xù)的研究工作奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 (2)將激勵(lì)力引入模型進(jìn)行繞組振動(dòng)分析和仿真，并通過改變激勵(lì)力對(duì)稱性來(lái)模擬實(shí)際激勵(lì)力的可能改變。引入繞組多維模型進(jìn)行分析，提出了繞組故障在不同負(fù)載下的整體不對(duì)稱特征；通過單維模型的受力仿真分析，提出了繞組與負(fù)載相關(guān)的上下不對(duì)稱特征以及隨負(fù)載變化的傳遞特征；并通

3、過在變壓器生產(chǎn)廠的實(shí)驗(yàn)對(duì)各種特征進(jìn)行驗(yàn)證，證明其有效性。
　　 (3)將結(jié)構(gòu)參數(shù)的非線性和與電磁力相關(guān)的非線性引入繞組振動(dòng)分析，解釋了繞組振動(dòng)可能存在的幾種非線性現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)指出4倍工頻頻率是繞組非線性頻率成分中需要額外關(guān)注的。通過分析希爾伯特變換的幅值和頻率的正相關(guān)性，提出了適于弱非線性信號(hào)復(fù)雜度檢測(cè)的幅值加權(quán)瞬時(shí)頻率分析方法；通過對(duì)激勵(lì)力引入隨機(jī)性，提出遞歸直方圖熵對(duì)繞組松動(dòng)進(jìn)行非線性的表征，并作為對(duì)基頻特征量的有效補(bǔ)充。

4、
　　 (4)對(duì)不同壓緊力下鐵心振動(dòng)進(jìn)行了機(jī)理研究，提出了鐵線松動(dòng)時(shí)非軋制方向磁通的增加將導(dǎo)致振動(dòng)中頻段能量的增加，并以此為一個(gè)基本特征；引入遞歸分析方法將不同壓緊力狀態(tài)下的鐵心振動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，提出多元遞歸分析方法對(duì)不同壓緊力鐵心整體振動(dòng)特性進(jìn)行衡量；并采用單通道遞歸分析對(duì)鐵芯局部振動(dòng)特性進(jìn)行表征，通過兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了提出方法的有效性。
　　 (5)通過研究磁致伸縮的不同階段以及接縫處磁通的變化規(guī)律，表明鐵心振動(dòng)具備高頻

5、沖擊特性，并采用EMD分析方法對(duì)沖擊特性進(jìn)行了分析。研究了不同壓緊力下鐵心振動(dòng)沖擊特性的變化規(guī)律，提出采用譜峰度、基于小波和經(jīng)典濾波方法的峰度分析方法對(duì)這種特性進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明了方法的有效性。
　　 (6)從機(jī)理上分析了鐵心直流偏磁振動(dòng)，并提出了直流偏磁振動(dòng)的三個(gè)重要特征。提出了包括廣義延時(shí)相關(guān)的方法監(jiān)測(cè)直流偏磁的半波不對(duì)稱性特征，以及基于傅里葉分析、互信息、采樣熵的特征提取方法對(duì)鐵心直流偏磁振動(dòng)進(jìn)行分析。通過大