基于动态时间规整的变压器绕组变形故障诊断方法研究

绕组变形是导致变压器故障的主要原因之一,频率响应分析法是一种常用的检测绕组变形故障的方法。文中针对实际应用中,因频率响应数据解释不足导致的绕组故障诊断效果不佳、抗噪性能差和故障程度指标与实际故障程度的单调性不良等问题,提出了基于动态时间DTW(dynamic time warping)规整路径与K最邻近算法(KNN,K⁃nearest neighbor)的变压器绕组状态判别法、基于DTW偏离度的变压器绕组故障程度表征法。通过在一台实际变压器及一台模型变压器上的运用,验证了其在绕组状态判别及绕组故障程度表征方面的性能。通过对比实验,分析了该方法在绕组状态判别中的准确性,抗噪性,以及在故障程度表征上的灵敏性与线性相关性。结果表明,在这两个案例中,与现行变压器绕组故障诊断标准相比,文中方法有更高的准确率,更能反映变压器绕组变形故障的程度,有着更好的抗噪性能。

基于信号距离度模型和SVM的变压器绕组变形诊断方法研究

为了解决在使用频响法诊断绕组变形时依赖于人工经验判断误判率较高的问题,实现变压器绕组变形的精准诊断,提出了一种基于信号距离度模型和SVM的变压器绕组变形诊断方法。文中利用信号距离度模型,通过计算分频段互复距离度、互距离度、相关系数,将其作为特征量输入支持向量机进行故障分类。使用遗传算法(GA)对支持向量机进行参数优化。使用Pspice分别模拟了以5%为等级的57份样本和以3%为等级的90份样本,仿真发现,使用分频段互复距离度作为特征来进行绕组变形故障分类的准确率达到96.296 2%和97.222 2%,分类效果明显高于仅考虑幅值特性的互距离度和传统的相关系数。并通过实际变压器形变数据证明了其有效性,为变压器绕组故障诊断提供新思路。

电力变压器绕组变形状态下的振动信号特性分析

近些年来国内电力变压器绕组机械故障频发,利用振动法监测电力变压器机械运行状态可以有效规避变压器故障风险。本文首先基于电力变压器绕组振动来源和加速度理论求解分析,搭建了110 kV电力变压器有限元模型,研究了变压器绕组在额定正常负载工况下的振动规律,发现了变压器在负载工况下绕组辐向振动强度远大于轴向振动,且绕组振动信号主频为100 Hz;在绕组上下端部固定约束条件下,其上下端振动强度小于绕组中间部位。然后,改变高压绕组几何形状使其发生鼓包变形,通过对比分析绕组未变形状态下的振动信号得出:当绕组发生形变时,其振动信号频谱中出现大量高次倍频谐波分量;随着绕组形变程度的加深,其振动信号主频不断增大,高次谐波分量分布也更为复杂。最后,通过定义基频占比、高频占比这两个特征参量,进一步分析了变压器绕组形变前后的振动特征变化规律,为实际现场利用振动法评估变压器绕组机械状态提供了依据。

基于多物理场耦合理论的变压器绕组变形研究

为更加准确分析变压器绕组的状态特征,文章提出一种基于“电–磁–结构–声”多物理场耦合理论的有限元研究方法,对于变压器正常工作状态下,从电源激励到绕组振动发声响应等全过程的变化规律进行建模仿真,尤其是构建了以变压器为基础的三维有限元分析模型,进行多物理场耦合仿真计算,得到绕组不同变形类型时声纹特征。

变压器剩磁的制备及对绕组变形测量的影响

为了研究变压器剩磁的影响,本文作者了提出了一种剩磁的高效制备方法。对变压器绕组反并联二极管,直流激励该绕组后分闸使励磁电流经二极管续流,基于法拉第电磁感应定律推演的离散公式迭代计算得到退磁轨迹和剩磁值。利用该法对饱和磁感应强度2.05T的铁心获得了精确的1.72T剩磁。进而,试验研究了剩磁对变压器三类绕组变形测量的影响。测量短路阻抗时,剩磁虽影响到励磁支路,然而励磁电流的分流仍很小,因而短路阻抗几乎不受影响。在频率响应分析时(FRA),绕组表现为实心绕组,剩磁通过变化的、依赖于频率的磁导率来影响绕组的频率响应:主要影响在2kHz以下的超低频段并引起响应曲线右移,虽然FRA通常建议避开该频段,但由该频段响应的变化可发现剩磁,并能在变压器合闸运行前给出消磁建议;剩磁对更高频段存在略微影响,不足以干扰对绕组状态的判断。

基于时序数据的火电厂主变压器绕组变形异常诊断方法

通常在变压器停电后才可以对火电厂主变压器进行检测工作,导致异常运行的诊断结果的准确性受限,为此研究基于时序数据的火电厂主变压器绕组变形异常诊断方法。首先对主变压器绕组变形时序数据预处理,获得更精准的时序数据,接着根据时序数据信息选取主变压器绕组变形异常因素集,再通过输入主变压器绕组变形异常因素集定位变压器绕组变形异常,进而确定主变压器绕组变形故障程度,实现火电厂主变压器绕组变形异常诊断。实验结果表明该方法可准确诊断绕组变形异常,实际应用价值更高。

分布式光纤传感支持下的变压器绕组变形检测方法分析

针对变压器绕组变形检测仅能实现离线检测,无法准确定位变形故障的弊端,本文在分布式光纤传感支持下,提出一种分布式光纤传感监测系统,用于检测变压器绕组变形故障,并分析其基于时分复用技术的变形检测算法。经实验验证,本次所提出的分布式光纤传感监测系统,可准确实现绕组变形故障的检测、定位,极大地提高了绕组变形监测的准确性,具有一定的实践应用价值。

基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法

通过分析变压器箱体表面振动信号的特点并进行大量试验发现,除基频分量能够反映故障以外,50Hz分量及其部分倍频分量、基频的倍频分量等新特征频率也能够反映故障。计及电流、电压、温度等运行状态量对基频振动信号的影响,提出基频折算模型。文中建立了变压器绕组变形故障诊断模型和基于该模型的诊断方法,不仅能够诊断出变压器绕组内部有无故障,还能判断其故障类型并进行初步故障定位。为了验证所提出的模型和方法,文中对实际变压器设置绕组变形故障,采集其监测点处的振动信号,经过消噪、折算处理,利用提出的模型和方法对实际变压器进行故障诊断,其诊断结果与实际故障一致,表明所提出的诊断模型和方法准确、可行。

电力变压器绕组变形检测与诊断技术的现状与发展

随着电网容量的日益增大,短路故障造成的变压器损坏事故呈上升趋势。及时有效采取检测手段对变压器绕组变形进行测试,能有效防止变压器已有变形的进一步恶化,最大限度地保证变压器不发生事故。从绕组变形的检测方法、检测原理、检测结果的影响因素和判断准则等几个方面进行归纳,综述了近年来变压器绕组变形领域的重要研究成果。同时,结合实际应用案例,从检测方式、测试结果的影响因素、检测信息量、检测灵敏度、变形判断方法及检测标准等角度对不同检测方法进行了分析比较。结果表明,扫频阻抗法能够较好地弥补低电压短路阻抗法和频率响应法在不同形式绕组变形灵敏度上的差异,提高绕组变形诊断的有效性;振动带电检测法无需停电就可开展变压器绕组变形检测。相比其它检测方法扫频阻抗法和振动带电检测法具有较明显优势,建议开展进一步现场应用研究,提高检测手段成熟度和变形判断方法的准确性。

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法

变压器绕组变形导致的内部匝间故障已经上升至事故率的首位,对电网安全性危害极大。为此,提出一种变压器绕组变形在线监测工程方法。利用以傅里叶为理论基础的动态向量模型,在保持高精度的条件下简化变压器电磁暂态模型,并讨论不同运行状态下模型参数辨识解的个数。当变压器空载合闸时辨识出绕组电阻参数,在变压器稳态运行时利用已辨识出的电阻参数修改参数辨识模型,并辨识漏感参数。利用绕组变形与漏电感参数之间的关系,实现对变压器绕组变形在监测。建立了变压器绕组变形的仿真模型,使用有限元方法计算变压器绕组变形的短路电感值,验证了变压器绕组在线监测方法的有效性。

检测电力变压器绕组变形的扫频阻抗法研究

为了有效诊断变压器绕组变形,该文提出一种新型变压器状态检测方法——扫频阻抗法,并基于其基本理论,建立了一套变压器绕组变形测试系统,在深入探讨该测试系统的性能后,对正常和发生短路故障及局部凹陷故障的变压器进行了测量,理论分析了发生故障后的扫频阻抗曲线变化情况。结果表明:扫频阻抗系统具有较高的测试重复性与稳定性,且其50 Hz处的阻抗值基本等于额定短路阻抗;较高的激励电压能够有效抑制空间噪声干扰;扫频阻抗曲线比频响曲线更为稳定和平滑,且在中高频段时两者呈现轴对称关系;绕组发生短路及凹陷故障的扫频阻抗曲线的差异极为明显,证明了扫频阻抗法用于变压器绕组变形检测的可行性。最后通过现场测试,验证了扫频阻抗法的有效性。

漏电感参数辨识技术在线监测变压器绕组变形

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,为了实现变压器绕组的在线监测和预知性维修,以变压器回路方程作为参数辨识模型,提出了一种利用最小二乘算法进行绕组漏电感参数实时辨识从而实现绕组变形在线监测方法,推导了用于变压器漏电感参数辨识的方程,分析了辨识结果产生误差的原因,并对忽略励磁电流带来的误差进行了补偿。动模试验数据及仿真数据验证了参数辨识结果具有较高的精度,且不受负荷变化及功率因数变化的影响,同时利用绕组模拟变形数据验证了绕组变形在线监测实现的可行性。

基于暂态过电压特性的电力变压器绕组变形故障在线检测

为了在线检测电力变压器绕组变形,及时发现运行变压器潜伏性故障,结合频率响应法的基本原理和变压器绕组在运行期间遭受站内过电压冲击特性,提出了基于暂态过电压特性的绕组变形故障在线检测方法。基于耦合电容原理,通过有限元软件仿真技术,研制了用于在线获取过电压信号的传感器,并进行了相关性能实验测试。与此同时,开展了模拟绕组不同故障类型、故障程度和故障位置的试验。结果表明:研制的110 k V和10 k V过电压传感器均满足过电压信号的在线测量要求,分压比分别为109 723和10 231,响应时间<50 ns;绕组试验中不同故障类型绕组的频率响应曲线体现出差异性,不同故障程度和故障位置绕组的频率响应曲线体现出规律性。频率响应曲线波峰波谷变化能综合反映绕组故障信息,从而确定了提出的绕组变形故障在线检测方法具备实际在线应用的潜力。

基于变分模态分解和概率密度估计的变压器绕组变形在线检测方法

短路电抗是判断变压器绕组是否变形的重要依据。其在实际测量中受现场噪声干扰而呈现一定的随机性,从而影响对绕组状态的判断,为此,提出一种基于变分模态分解和概率密度估计的绕组在线检测方法。首先,将变分模态分解应用于电气信号消噪处理,得到基波模态分量;然后,利用该基波模态分量在线计算短路电抗值;最后,对检测周期内求得的短路电抗样本,通过参数估计得到短路电抗参数正态分布的概率密度函数,根据其正态分布均值的估计值计算短路电抗偏差系数,评估绕组的当前状态。仿真验证该方法能稳定地得到短路电抗估计值,避免噪声和设备测量误差对检测的干扰,从而可靠检测绕组变形。

基于有限元法的变压器漏感计算在绕组变形中的应用

电力变压器电磁分析与参数计算在科学研究与工程应用中一直受到普遍的重视,而绕组变形作为故障隐患的重要特征,其变形程度尚无法量化。以有限元方法为研究基础,利用大型有限元软件ANSYS建立变压器铁芯、绕组模型;以场路耦合方法实现变压器漏磁场的仿真,同时利用能量法原理完成变压器漏感参数的计算。针对电力变压器发生绕组变形将会导致漏感参数发生变化的基本特征,提出通过改变绕组的基本几何尺寸模拟绕组变形,计算变形前后以及各种变形形式下的漏感参数值,考察绕组变形状态和漏感参数变化量之间的关系。仿真计算结果与测量值比较,表明方法的正确性、有效性和实用性。

基于短路电抗与振动信号联合分析的变压器绕组变形诊断

通过单一信息对变压器绕组变形状态进行监测限制颇多,为使诊断结果更加准确可信,在变压器绕组电气特性与机械特性分析的基础上,结合变压器绕组短路电抗及油箱振动信号,从电气信息及振动信息中提取对绕组形变具有区分度的特征量,构建多信息诊断模型进行绕组变形诊断。具体方法为将短路电抗变化率、振动信号小波包分解后的"频段–能量–欧氏距离"及振动信号主频标准偏差相关量组成表征变压器绕组状态的特征向量,而后设定基准向量,求取特征向量与基准向量的夹角作为表征绕组变形程度的诊断量。针对该文试验变压器B相绕组,其正常状态、85%短路冲击电流冲击后、100%短路冲击电流冲击后、模拟故障状态的特征角度分别为0°、6.421 7°、17.820 5°、28.058 8°。试验结果表明该方法对绕组变形有较好的诊断效果,随着绕组状态的恶化,特征角度不断增大且梯度明显,对单独使用短路电抗变化率不能区分的较小形变也有区分度。

振动频响法与传统频响法在变压器绕组变形检测中的比较

首先详细介绍了振动频响法(vibration frequency response analysis,VFRA)检测原理,并与传统频响法(frequency response analysis,FRA)进行了对比。然后对一台220 kV变压器绕组进行了多种人工故障设定,并利用振动频响法与传统频响法对所设故障进行对比检测分析。试验结果表明,振动频响法相比传统频响法对绕组预紧力下降、垫块脱落、幅向轻微变形等故障具有更高的检测灵敏度。

振动频响分析法在大型变压器绕组变形检测中的应用

对一台220 kV变压器A相绕组前后相隔3天的扫频数据进行比较,并对C相绕组人为制造垫块脱落和绕组径向变形故障,以对比其故障前后的扫频结果.结果表明,振动频响分析法能够有效检测绕组变形故障,其重复性较好,且灵敏度比短路阻抗法更高.

电力变压器绕组变形诊断分析

应用频率响应分析法判断变压器绕组在遭受短路冲击后是否发生严重变形具有重要的意义。介绍了频率响应法的基本原理并在大量实例的基础上,提出了横向比较分析法,即通过比较变压器三相绕组频率响应特性曲线的一致性及与同厂同型变压器绕组频率响应曲线对比来分析判断绕组变形程度;提出了定量表示2条曲线一致性的相关系数的概念,得出相关系数大小与曲线一致性的关系;提出了测试接线方法及测试过程中应注意的主要事项。

电力变压器绕组变形的综合诊断法

为准确判断电力变压器故障后的绕组变形情况,笔者探究了频响法、短路阻抗法和绕组电容法综合判断变压器绕组变形的依据和规律。通过对故障变压器的理论分析和计算,结合实际的吊罩结果,证实了此3种方法的有机结合有助于准确分析和判断变压器绕组变形程度。