基于聚类分析的变压器有载分接开关储能弹簧故障识别

发布时间：2021-01-19 15:20

　　储能弹簧是变压器有载分接开关（on-load tap changer,OLTC）进行调压操作的关键部件,与OLTC的换挡过程成功与否密切相关。为准确识别储能弹簧的机械故障,文中从OLTC切换过程中振动信号的混沌特性出发,首先对振动信号进行了相空间重构,然后应用K-means++聚类算法对高维空间的相点进行了聚类分析,其中聚类时的类簇数目依据凝聚层次聚类法确定,据此定义了类间散度来定量描述OLTC振动信号的相点空间分布。以某组合式OLTC为测试对象,对其正常状态与存在不同磨损程度的储能弹簧故障时切换过程中的振动信号进行了测试。结果表明,合理的类簇数目能有效提高OLTC振动信号聚类分析的准确度,类间散度能准确识别OLTC储能弹簧的不同磨损程度,从而为OLTC机械状态的振动监测技术提供了重要依据。 

【文章来源】：高压电器. 2020,56(07)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

加速度传感器位置

主要对OLTC切换过程中可能出现的不同程度储能弹簧力下降故障进行了模拟。具体来说，通过砂轮磨断OLTC弹簧仓内弹簧的端部来实现，分别去除1圈、4圈主弹簧，故障设置实物图见图2。此外，为消除OLTC切换过程中随机误差对振动信号测试结果的影响，对OLTC进行了全档位测试，即从1档切换至15档，再反向切换至1档。限于篇幅，OLTC正常工况下第3-4档切换过程中测点1-4处的振动信号。见图3。由图3可见，OLTC切换过程中的振动信号呈现强时变与非线性特征，且不同测点处振动信号有所不同。OLTC在正常工况与储能弹簧故障下从3档升至4档过程中测点2处的振动信号见图4。由图4可见，当OLTC存在储能弹簧力下降故障时，振动信号的脉冲幅值整体会呈现下降趋势，信号形态如脉冲出现的时刻或相邻脉冲之间的时间间隔等均出现了不同程度的变化，且储能弹簧磨损4圈的情形更为明显。为有效识别OLTC的储能弹簧状态，通过探索振动信号重构空间中聚类结果的类间散度来进行分析。

限于篇幅，OLTC正常工况下第3-4档切换过程中测点1-4处的振动信号。见图3。由图3可见，OLTC切换过程中的振动信号呈现强时变与非线性特征，且不同测点处振动信号有所不同。OLTC在正常工况与储能弹簧故障下从3档升至4档过程中测点2处的振动信号见图4。由图4可见，当OLTC存在储能弹簧力下降故障时，振动信号的脉冲幅值整体会呈现下降趋势，信号形态如脉冲出现的时刻或相邻脉冲之间的时间间隔等均出现了不同程度的变化，且储能弹簧磨损4圈的情形更为明显。为有效识别OLTC的储能弹簧状态，通过探索振动信号重构空间中聚类结果的类间散度来进行分析。3 结果与分析

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：2987233