基于改进MPEEMD振动分析法的电力变压器在线监测技术研究

发布时间：2020-10-09 03:43

　　 电力变压器是电力系统中最为关键的环节,其运行状态的稳定与否将对电力系统产生极大影响。随着科技水平的提高和安全意识的提升,包括计算机技术与传感技术在内的多种技术取得突破与创新,针对电力变压器运行状态监测的方法更加多样化,算法模型更加成熟,状态监测实时性更强,响应速度更快。自Hilbert-Huang变换算法提出以来,其针对非线性、非平稳信号的处理效果得到了广泛好评。将该方法应用到机械故障监测诊断已趋于成熟和完善,近年来该方法也被应用于电力变压器的振动分析领域,且取得一定成果。但是HHT在进行EMD筛分处理复杂的电力变压器振动信号过程中暴露出的端点效应、模态混叠等问题严重干扰了最终的分解效果,造成信号部分成分失真,影响了算法处理准确性。本文在电力变压器振动原理分析的基础上,针对EMD筛分过程存在的问题,结合排列熵原理进行了改进,利用MPEEMD代替传统EMD过程。利用模拟信号,变压器正常工作状态、铁芯松动故障和绕组变形故障下的振动实验数据分别进行EMD、EEMD、MPEEMD处理,观察其筛分效果;从分解的固有模态相关性、重构信号的均方误差等参数方面进行对比,试验结果表明:相比于传统EMD和EEMD来说,MPEEMD算法针对简单信号与复杂的电力变压器振动信号筛分更加准确,筛分后的Hilbert谱观测效果更明显。设计了以STM32F405芯片为主控的无线测量系统,LabVIEW设计的在线监测平台,两者构成电力变压器在线监测系统,并通过山东宏瑞达电力设备有限公司提供的实验平台,验证使用MPEEMD算法的在线监测系统的准确性与实用性。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM41
【部分图文】：

２电力变压器振动机理分析逡逑力变压器工作原理与结构逡逑压器工作原理逡逑系统最重要设备之一的电力变压器，完成组网、并网中不同电换工作。电磁感应现象则是电力变压器实现“电能－磁能－电能理想状态下铁芯无损耗、磁导率很大，变压器一次、二次绕组其工作原理图如图２．１所示，铁芯与线圈构成磁通回路，此处例，高压侧的一次绕组Ｎ，连接到电源，低压侧的二次绕组Ｎ２力变压器工作时，交变电流１｜经化产生交变磁通ｃｐ，由于铁芯合回路，因此穿过Ｎ！的同时也穿过Ｎ２ｆ１７］。逡逑｜逦逦逦；逡逑

流流经绕组时产生；第二部分是短路电流流经绕组时产生。动态电磁力作用下逡逑的绕组受到周期性的压缩与拉伸，产生受迫振动。此处以双绕组变压器为例，逡逑对漏磁场分布与受力进行分析。如图２．２所示，绕组振动由变压器绕组的载有逡逑电流与漏磁相互作用产生。轴向漏磁分量由电流产生，记为Ｂｘ，辐向漏磁分量逡逑记为Ｂｙ，漏磁与变压器绕组作用产生的辐向力＆与轴向力Ｆｙ。逡逑８逡逑

Ｓ（ｔ）－ｍｌ（ｔ）邋＝邋ｈ］（ｔ）逦（３．１）逡逑该过程可用图３．１表示，其中图３．１（ａ）为原始信号Ｓ（ｔ），图３．１（ｂ）中蓝色为逡逑上（极值点）包络线、红色为下（极值点）包络线、紫色是两者相减所求均值逡逑曲线，原始信号经过此过程完成了均分。图３．１（ｃ）为式３．１所得逡逑ｉｊｆｆＷＷＷ逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋■邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋垂邋Ｉ逡逑１０邋２０邋３０邋４０邋５０邋６０邋７０邋８０邋９０邋１００邋１１０邋１２０逡逑（ａ）逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逦１００逦１１０逦１２０逡逑（ｂ）逡逑ｉ逦＼逦ｉｉｉ逦ｉｉｉ逦ｉｉｉ逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉｉｉ逦［ｉｉ逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逦９０逦１００逦１１０逦１２０逡逑（Ｃ）逡逑图３．１邋ＥＭＤ筛分过程逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋ＥＭＤ邋ｓｉｆｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑步骤二：以々（／）作为新的原始信号，重复以上的步骤，得到：逡逑１３逡逑

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本文编号：2833178