基于盲源分离的电力变压器振声自适应提取与异常状态检测方法
发布时间：2021-06-26 07:42
电力变压器作为输变电过程中的重要环节,其可靠运行对保障电网安全至关重要。变压器振动发出的声信号包含了丰富的运行状况信息,通过对其幅值和频谱的检测,可有效掌握变压器的运行状况。为充分挖掘变压器振声的应用价值,丰富变压器异常状态检测手段,提出一种基于盲源分离的变压器振声自适应提取与异常状态检测方法。该方法具有安装简便、可移植性强、信号整体性佳等优点,在电气设备状态检测与故障诊断领域前景广阔。本文旨在发展基于电力变压器振声自适应提取的异常状态检测技术,首先基于有限元软件建立多物理场耦合模型,揭示变压器振声发生机理,其次提出变压器振声自适应提取方法以排除周围干扰噪声,最终得到基于变压器振声的异常状态检测方法,具体内容如下:基于有限元分析软件构建了电磁-结构-声多物理场耦合的变压器仿真模型,揭示了变压器绕组和铁芯的振声发生机理。针对绕组松动、绕组变形2种典型异常状态,分析了变压器振声幅值、频谱的变化情况。所做工作为变压器振声自适应提取和异常状态检测提供了理论基础和技术支持。针对振声信号在采集过程中易受干扰的问题,提出一种基于盲源分离的变压器振声自适应提取方法,并改进了基于势函数的稀疏分量分析算法...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１变压器振动传递途径??２．１．１绕组振动发生机理??
中无磁通时其长度为只要磁通大小相同，无论磁通方向朝向哪一边，硅钢片??都将在磁通轴向上产生长度为ＡＬ的形变量。因此，可以看出硅钢片磁致伸缩的??振动基频是电源频率的２倍，为１００?Ｈｚ。图２．２所示为一个电源周期内磁致伸缩??形变情况。??由于铁磁材料曲线并不是线性的，并且铁芯磁路长度也不是均匀分布??的，这些非线性条件将使磁通波形发生畸变，产生高次谐波分量，因此铁芯振声??的频谱中除了?１００?Ｈｚ的基波分量，还存在２００?Ｈｚ、３００?Ｈｚ、４００?Ｈｚ等整数倍频??高次谐波分量１４８］。??／ｆ＝０??卜?Ｌ＋ＡＬ?」??Ｈ?｜?＿??Ｈ＝０??＿?ｉ?／／??图２．２?—个电源周期内磁致伸缩形变情况??２．２变压器振声多物理场耦合模型??２．２．１变压器多物理场耦合建模方法??本文采用有限元计算软件对变压器的振声情况进行电场、磁场、结构力场和??压力声场的多物理场耦合求解分析。仿真及实验研究均采用２２０?ｋＶ电压等级变??压器，额定容量１５０?ＭＶＡ，空载损耗８９?ｋＷ，负载损耗４００?ｋＷ，空载电流０．４％，??１２??
（ａ）网格剖分结果?（ｂ）网格剖分质量??图２．４变压器几何模型网格剖分处理结果??２．２．２电－磁场耦合建模??在电－磁场耦合建模时，变压器的电路模型和几何模型通过场路耦合法连接??到一起，通过有限元软件中的外电路搭建实现电场与磁场的耦合，仿真外电路中??在三相高压线圈两端施加交流电压源，低压线圈两端通过外部耦合获得交流电??源，由此实现了电路与磁场模型的耦合【５２】。变压器单相电路图如图２．５所示。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进势函数稀疏分量分析算法的变压器振声自适应提取方法[J]. 邹亮,刘晗,徐亮,张黎,赵彤. 高电压技术. 2018(02)
[2]超声波与脉冲电流联合的变压器局部放电诊断分析[J]. 商琼玲,张磊. 广西电力. 2017(06)
[3]基于动态阈值的变压器异常状态检测[J]. 刘勇,尹豪杰,张星海,范松海,严磊,高波. 电测与仪表. 2017(21)
[4]基于变压器在线监测技术检测研究[J]. 张晓娜,吴晓霞,胡孟谦. 变压器. 2017(09)
[5]电力变压器振动噪声的多物理场耦合分析[J]. 李德波,李冰阳,刘耀云,周杰联,李建波,冯永新,臧春艳. 广东电力. 2017(06)
[6]基于有限元法的变压器绕组振动仿真分析[J]. 罗彤,李崇,李学斌,范维,李贤伟. 东北电力技术. 2017(04)
[7]变压器漏磁热损特征与光纤光栅监测研究[J]. 孙媛凯,谢涛,李英娜,陈兴毕,赵振刚,李川. 激光与红外. 2017(01)
[8]变压器铁芯饱和统一模型建立及其判别方法[J]. 郑玉平,何大瑞,潘书燕. 电力系统自动化. 2016(24)
[9]油浸式电力变压器绕组温升的多物理场耦合计算方法[J]. 谢裕清,李琳,宋雅吾,王帅兵. 中国电机工程学报. 2016(21)
[10]基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析[J]. 胡静竹,刘涤尘,廖清芬,晏阳,梁姗姗. 电工技术学报. 2016(15)
博士论文
[1]基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究[D]. 吴书有.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于音频特征的电气设备故障监测算法研究[D]. 杜世斌.山东大学 2014
[2]基于振动分析法的变压器特性和状态监测方法研究[D]. 王泽波.浙江大学 2014
[3]变压器铁心振动噪声的多物理场耦合问题研究[D]. 刘宏亮.沈阳工业大学 2014
[4]基于WSN的电力设备振动在线监测研究[D]. 张中月.华北电力大学 2013
[5]基于多正弦窗谱估计的电机轴承故障诊断方法[D]. 沈嫣.大连海事大学 2009
[6]大型变压器状态监测与故障诊断技术[D]. 徐安定.浙江大学 2005
本文编号：3250938
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１变压器振动传递途径??２．１．１绕组振动发生机理??
中无磁通时其长度为只要磁通大小相同，无论磁通方向朝向哪一边，硅钢片??都将在磁通轴向上产生长度为ＡＬ的形变量。因此，可以看出硅钢片磁致伸缩的??振动基频是电源频率的２倍，为１００?Ｈｚ。图２．２所示为一个电源周期内磁致伸缩??形变情况。??由于铁磁材料曲线并不是线性的，并且铁芯磁路长度也不是均匀分布??的，这些非线性条件将使磁通波形发生畸变，产生高次谐波分量，因此铁芯振声??的频谱中除了?１００?Ｈｚ的基波分量，还存在２００?Ｈｚ、３００?Ｈｚ、４００?Ｈｚ等整数倍频??高次谐波分量１４８］。??／ｆ＝０??卜?Ｌ＋ＡＬ?」??Ｈ?｜?＿??Ｈ＝０??＿?ｉ?／／??图２．２?—个电源周期内磁致伸缩形变情况??２．２变压器振声多物理场耦合模型??２．２．１变压器多物理场耦合建模方法??本文采用有限元计算软件对变压器的振声情况进行电场、磁场、结构力场和??压力声场的多物理场耦合求解分析。仿真及实验研究均采用２２０?ｋＶ电压等级变??压器，额定容量１５０?ＭＶＡ，空载损耗８９?ｋＷ，负载损耗４００?ｋＷ，空载电流０．４％，??１２??
（ａ）网格剖分结果?（ｂ）网格剖分质量??图２．４变压器几何模型网格剖分处理结果??２．２．２电－磁场耦合建模??在电－磁场耦合建模时，变压器的电路模型和几何模型通过场路耦合法连接??到一起，通过有限元软件中的外电路搭建实现电场与磁场的耦合，仿真外电路中??在三相高压线圈两端施加交流电压源，低压线圈两端通过外部耦合获得交流电??源，由此实现了电路与磁场模型的耦合【５２】。变压器单相电路图如图２．５所示。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进势函数稀疏分量分析算法的变压器振声自适应提取方法[J]. 邹亮,刘晗,徐亮,张黎,赵彤. 高电压技术. 2018(02)
[2]超声波与脉冲电流联合的变压器局部放电诊断分析[J]. 商琼玲,张磊. 广西电力. 2017(06)
[3]基于动态阈值的变压器异常状态检测[J]. 刘勇,尹豪杰,张星海,范松海,严磊,高波. 电测与仪表. 2017(21)
[4]基于变压器在线监测技术检测研究[J]. 张晓娜,吴晓霞,胡孟谦. 变压器. 2017(09)
[5]电力变压器振动噪声的多物理场耦合分析[J]. 李德波,李冰阳,刘耀云,周杰联,李建波,冯永新,臧春艳. 广东电力. 2017(06)
[6]基于有限元法的变压器绕组振动仿真分析[J]. 罗彤,李崇,李学斌,范维,李贤伟. 东北电力技术. 2017(04)
[7]变压器漏磁热损特征与光纤光栅监测研究[J]. 孙媛凯,谢涛,李英娜,陈兴毕,赵振刚,李川. 激光与红外. 2017(01)
[8]变压器铁芯饱和统一模型建立及其判别方法[J]. 郑玉平,何大瑞,潘书燕. 电力系统自动化. 2016(24)
[9]油浸式电力变压器绕组温升的多物理场耦合计算方法[J]. 谢裕清,李琳,宋雅吾,王帅兵. 中国电机工程学报. 2016(21)
[10]基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析[J]. 胡静竹,刘涤尘,廖清芬,晏阳,梁姗姗. 电工技术学报. 2016(15)
博士论文
[1]基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究[D]. 吴书有.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于音频特征的电气设备故障监测算法研究[D]. 杜世斌.山东大学 2014
[2]基于振动分析法的变压器特性和状态监测方法研究[D]. 王泽波.浙江大学 2014
[3]变压器铁心振动噪声的多物理场耦合问题研究[D]. 刘宏亮.沈阳工业大学 2014
[4]基于WSN的电力设备振动在线监测研究[D]. 张中月.华北电力大学 2013
[5]基于多正弦窗谱估计的电机轴承故障诊断方法[D]. 沈嫣.大连海事大学 2009
[6]大型变压器状态监测与故障诊断技术[D]. 徐安定.浙江大学 2005
本文编号：3250938
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