基于振動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信號來診斷變壓器狀態(tài)的技術，是對傳統電參量監(jiān)測方法的有力補充。本文以振動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驗證相互結合的方式，對繞組和鐵芯正常工作和故障運行時的振動特性進行研究。研究的主要內容包括：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的影響，如何準確采集變壓器箱體表面的振動信號，箱體表面?zhèn)鞲衅魑恢玫倪x擇，變壓器箱體振動與加載

2、電壓和負載電流之間的關系，如何建立箱體振動預測模型，振動預測模型的可擴展性問題，箱體振動信號的特征表示和提取問題等。
　　 圍繞上述研究內容，本論文開展的主要研究工作和得出的結論如下所述：
　　 介紹了國內外電力變壓器監(jiān)測與診斷方法的研究現狀，重點分析了振動分析方法存在的不足：振動信號特征提取方法存在缺陷，振動預測有限元模型難以準確建立。
　　 論文研究了變壓器振動的構成和傳播途徑，建立了繞組振動的等效數學模型，

3、進行了受力分析，得到繞組振動與繞組壓緊狀況之間的關系，即繞組位移和變形引起其壓緊力變小，引起繞組振動增大；研究引起鐵芯振動的磁致伸縮現象及其影響因素。
　　 描述了振動在線監(jiān)測平臺的設計，包括振動傳感器的選擇、安裝，硬件的設計，軟件的實現，以及在數據采集時需考慮的干擾問題和相應的抗干擾措施等；對試驗用單相變壓器和三相電力變壓器進行了振動測試，結果顯示該振動測試平臺滿足在線監(jiān)測的要求；針對三相變壓器，進行了油箱表面測點選擇的試驗研

4、究。此外，研究了不同時刻負載電流的變化規(guī)律。
　　 論文根據變壓器本體振動產生、傳遞的機理，以加載電壓和負載電流為輸入變量，結合機械振動理論，建立了變壓器箱體振動預測模型；借助非負線性最小二乘法完成對單相變壓器箱體振動模型的參數辨識；利用振動模型預測了某負載和加載電壓下的箱體振動，與實測信號進行了比較分析；人為設置了繞組變形故障，利用振動模型進行了初步故障診斷，結果驗證了模型的有效性。從振動模型的理論分析基礎、輸入變量的獲取等角

5、度，分析了振動預測模型從單相變壓器擴展到三相電力變壓器的可行性；結合單相變壓器和三相變壓器結構方面的異同點，對模型擴展需要考慮的問題進行了探討，包括溫度、有載調壓分接開關、冷卻方式以及模型時效性等。
　　 總結分析了小波包分析(WPT)在鐵芯壓緊狀況檢測中的應用情況及存在的不足；重點針對變壓器空載條件下箱體振動(鐵芯振動)信號的特點，通過仿真信號進行驗證、分析希爾伯特黃變換(HHT)在處理箱體振動信號時出現的問題；據此，提出一種