基于振动信号的变压器状态监测及状态评估方法研究

发布时间：2020-11-14 23:09

　　 变压器作为电网的重要枢纽设备,分析评估其运行健康状况有利于保证电力系统的安全稳定运行。变压器的振动与铁心和绕组的振动状况有密切关系,研究变压器的振动特性和振动机理,对实现变压器状态监测具有重要意义。因此本文在研究变压器的结构、振动产生起因、传递路径、振动机理及振动分布特性的基础上,提出了基于随机子空间方法的变压器状态评估方法,并设计了变压器状态监测的硬件设备和监控软件。具体工作如下:(1)根据绕组轴向振动弹簧质量块模型和理想变压器铁心模型,分析了绕组和铁心的振动加速度进行受力分析,得出绕组和铁心固有频率的分布规律。通过实际运行变压器的振动信号数据,验证理论的正确性。(2)提出了一种基于随机子空间方法的变压器状态评估方法,通过几何投影和奇异值分解技术构建变压器振动信号的子空间模型,使用模型估计得到系统矩阵的特征值,并将其应用在变压器的状态评估上,根据过程控制统计原理设定状态评估的阈值来实现电力变压器的状态评估。(3)设计变压器状态监测评估的硬件设备和评估监测软件。针对变压器振动采集,测点多、同步性要求高、同步采样的要求,设计变压器振动信号采集硬件设备,详细介绍了硬件设备的设计过程和设计工艺。基于C#编程语言和GDI+技术,设计开发变压器评估监测软件系统,在分析选择特征量和设计多种数据分析算法之后,实现了对变压器振动信号的时域监控、频谱监控、特征值监控、历史数据分析和报警信息管理等功能,为变压器的健康状态判别提供依据。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM41
【部分图文】：

华北电力大学硕士学位论文变。持续采集一段时间的振动数据，计算振动均值变化曲线。经过计算，在 160s 于稳定正常运行状态[37]。20 40 60 80 100 120 图 2-5 均值变化曲线

华北电力大学硕士学位论文的下发。显示模块：将采集卡采集的振动信号读入上位机，通过振动信号处理算法分析振动信号，并将处理结果进行显示，软件界面中不仅可以实时动态显示振动信号时域波形图及特征参数，还可以实时显示信号频谱图，从而能清晰直观地展示信号特征。4.1.1 硬件电路顶层设计同样由于电路原件较多，所以电路原理图采用多图纸方式设计，顶层设计图纸如图 4-2,包括采样模块电路部分、控制模块部分、通信模块部分、电源模块部分以及 ESD 部分和散热设计部分。

图 4-5 滤波器的相关幅频特性模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)采用 ADS1271 芯片，ADS1271 是一款工业 Δ-Σ 型 ADC，其最高采样率为 105ksps，具有 24bit 精度。振动信号通过滤波器去除偏置后，利用差分放大运放 THS4131 搭建差分放大电路，将±5V 的振动信号调制成±3.3V 的差分信号，以提高抗干扰能力，供 AD直接处理。ADC 采用 SPI 接口通信，为了节省 STM32 主控芯片的 IO 资源，采用每两个 ADC 形成一条菊链的方法进行连接，其电路连接原理图如图 4-6 所示。DS1271A输入ARRRRRRCCCCRCSDOSDISDOSDOSCOFSOMCLKSYNCDEC_RATESCOSCOFSOMCLKSYNCDEC_RATEVIN-VIN+
【参考文献】

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本文编号：2884056