基于振动法运行变压器绕组状态监测的研究

发布时间：2017-08-29 04:20

  本文关键词：基于振动法运行变压器绕组状态监测的研究

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【摘要】：近年来电力变压器绕组的故障诊断逐渐成为目前国内外研究的热点,运行变压器绕组的状态可以通过变压器油箱表面的振动信号反映出来,但在油箱表面所测得的信号都是绕组和铁心的混合信号,无法准确反映变压器绕组的故障状态。利用现代信号分析处理技术对混合振动信号进行分析,提取能够有效反映变压器绕组运行状态的特征信息,对变压器绕组状态进行实时的故障诊断。由于变压器振动法具有非侵入式和无电气连接检测方式的特点,采集方式简单,数据准确,其应用前景十分广阔。本文研究了变压器两个主要振动源绕组和铁心的振动原理及传递方式,通过分析变压器绕组漏磁场,分析变压器绕组受力来源及大小,推导出绕组受电磁力公式,从公式可以得出变压器绕组所受电磁力与电流平方成正比,其振动基频为电网频率的二倍。研究了铁心振动的主要因素磁致伸缩效应,推导出铁心振动加速度公式,从公式可以得出变压器铁心振动加速度与电压平方成正比,其振动基频为电网频率的二倍。根据变压器油箱表面的振动特性,本文选取压电加速度传感器以及振动信号采集处理设备,搭建了振动信号采集系统。利用振动信号采集系统分别对220kV变压器空载试验、负载试验以及挂网运行状态下油箱壁表面的振动信号进行采集,得到空、负载试验结果与理论分析基本一致,验证振动法在变压器状态检测中的可行性。分析挂网运行条件下油箱低压侧侧壁不同测点的铁心和绕组振动信号特性,获取不同点变压器的振动特点确定低压侧1/2位置为最终测点。比较三台不同年限的220kV运行变压器振动信号,振动幅值随年限的上涨,高次谐波逐渐占据主频段。针对挂网运行变压器油箱壁的振动信号,利用子空间独立分量分析(SDICA)对理论得到的仿真信号进行验证,然后运用SDICA算法对实际运行变压器振动信号进行分解,成功分离绕组和铁心信号,最后集合互补总体经验模态分解(CEEMD)能量熵计算变压器绕组振动信号熵值作为所提取的特征信息,进行绕组状态检测和故障诊断的方法。对35kV变压器实验数据中短路冲击试验前后以及人为制造的模拟故障绕组振动信号进行分解计算能量熵后,结果表明CEEMD能量熵可以从变压器绕组振动信号中提取出能够反映其运行状态的特征信息,并且结合SDICA算法可以有效的检测出运行变压器绕组状态,验证了该方法可有效应用于不同类型变压器绕组状态监测和故障诊断。
【关键词】：变压器 振动 绕组 SDICA CEEMD 能量熵
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 振动法监测变压器状态的国内外研究现状10-12
• 1.3 课题的主要研究内容12-13
• 第2章 变压器振动原理13-18
• 2.1 变压器振动的传播途径13
• 2.2 变压器绕组振动机理13-15
• 2.2.1 变压器绕组受力分析13-14
• 2.2.2 变压器绕组电动力分析14-15
• 2.3 变压器铁心振动机理15-18
• 第3章 变压器油箱表面振动特性实验研究18-40
• 3.1 振动信号平台测试系统18-20
• 3.1.1 振动加速度传感器选取18-19
• 3.1.2 振动采集测试系统组成19-20
• 3.2 220kV实验变压器的振动测试20-25
• 3.2.1 试验对象20
• 3.2.2 空载试验20-23
• 3.2.3 负载试验23-25
• 3.3 220kV挂网运行变压器的振动测试25-33
• 3.3.1 挂网运行变压器测点选取与分析26-29
• 3.3.2 不同挂网运行年限运行变压器的振动特性分析29-33
• 3.4 35kV实验变压器负载试验、绕组短路冲击试验与绕组模拟故障试验33-40
• 3.4.1 试验对象33
• 3.4.2 负载试验33-35
• 3.4.3 绕组短路冲击试验35-37
• 3.4.4 绕组模拟故障试验37-40
• 第4章SDICA算法应用于变压器绕组状态监测40-51
• 4.1 ICA算法40
• 4.2 fastICA算法40-41
• 4.3 SDICA算法41-51
• 4.3.1 SDICA算法的仿真验证42-47
• 4.3.2 SDICA算法应用于运行变压器监测47-51
• 第5章 CEEMD能量熵应用于变压器绕组故障诊断51-58
• 5.1 CEEMD的原理51-52
• 5.1.1 CEEMD的基本概念51-52
• 5.1.2 CEEMD能量熵52
• 5.2 CEEMD能量熵应用于变压器绕组故障诊断52-58
• 5.2.1 35kV变压器实验数据分析与故障诊断52-56
• 5.2.2 220kV变压器数据分析56
• 5.2.3 220kV挂网运行变压器数据分析56-58
• 第6章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 在学研究成果62-63
• 致谢63

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本文编号：751274