Online Fault Monitoring of On-Load Tap-Changer Based on Voiceprint Detection

The continuous operation of On-Load Tap-Changers (OLTC) is essential for maintaining stable voltage levels in power transmission and distribution systems. Timely fault detection in OLTC is essential for preventing major failures and ensuring the reliability of the electrical grid. This research paper proposes an innovative approach that combines voiceprint detection using MATLAB analysis for online fault monitoring of OLTC. By leveraging advanced signal processing techniques and machine learning algorithms in MATLAB, the proposed method accurately detects faults in OLTC, providing real-time monitoring and proactive maintenance strategies.

基于换档全过程振动强度的变压器CM型有载分接开关机械故障诊断方法

变压器有载分接开关(on-load top changer,OLTC)的主要故障类型是机械故障,现有大多数研究仅诊断切换开关故障,难以辨识影响换档全过程的传动机构故障。为准确诊断切换开关与传动机构故障,该文提出一种基于换档全过程振动强度的OLTC机械故障诊断方法。首先,将多通道切换开关振动爆发数据转换为时域波形图输入改进的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN),以获取池化层特征。然后,提出换档全过程振动强度特征,将换档全过程振动信号划分为多个区间,统计各区间中幅值超过阈值的点数,以表征各时间段平均振动强度。最后,提出一种新的特征处理方法改变以上两种特征的相对大小,并融合两种特征训练分类器诊断机械故障类型。实例分析表明:相比于现有OLTC机械故障诊断方法,所提方法能有效辨识传动机构故障,进一步提升对切换开关故障的诊断精度,具有较强的鲁棒性与泛用性,可为OLTC机械故障诊断研究提供新的思路。

OLTC振动信号特征提取的动力学分析方法

机械故障是变压器有载调压分接开关(On-Load Tap Changer,OLTC)的主要故障类型,因此监测其机械运行性能对保障电力系统安全、稳定与可靠运行具有重要意义。区别于传统的时、频域分析方法,本文提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供了一项新的科学依据。对现场监测数据的分析表明,文中提出的特征提取方法是可行的。

OLTC振动信号的多维空间相轨图几何特征

机械故障是变压器有载调压分接开关(OLTC)的主要故障类型,监测其机械性能对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。为了给OLTC故障诊断提供更丰富的信息源,提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,它区别于传统时、频域分析法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供一项新的科学依据。现场监测数据分析表明,提出的特征提取方法可行。

基于WP_SVD降噪的OLTC振动信号特征识别

为对变压器有载分接开关机械故障进行诊断,提出一种结合奇异值分解SVD(singular value decompo-sition)消噪与小波包WP(wavelet packet)消噪的信号特征提取方法。首先对信号进行小波包消噪,然后进行SVD二次消噪,将消噪信号进行经验模态分解EMD(empirical mode decomposition),对得出的各阶固有模态分量进行希尔伯特-黄变换HHT(Hilbert-Huang transform)。数值仿真表明基于WP_SVD降噪的信号特征提取比小波包或SVD单独降噪的信号特征提取方法有效,并成功地将该方法应用到分接开关实际振动信号分析中。

基于改进遗传算法含OLTC风电系统电压控制

为了克服风电波动使电压难以控制的问题,建立了以电压安全、网损和电压比调节裕度为目标的多有载调压变压器(on-loadtap changer,0LTC)协调优化模型,以便带负荷切换电压比,使调压更灵活有效;结合风速Weibull分布和风电机组出力特性,将风电机组有功出力划分为若干区间,采用区间均值参与多0LTC协调优化,以确定电压比调节方案,并估计电压安全的概率;为改善遗传算法的全局收敛性,采用整数编码,综合概率生存和最优保留策略选择子代种群,并依据随机配位数组和变量约束内的随机数组对子代个体进行交叉变异,以用于风电系统中电压比优化调节方案计算。算例表明:合理选择目标权重和划分风电波动区间,电压比优化调节方案能确保较高的电压安全概率;改进遗传算法可有效地降低普通遗传算法就近取整的控制误差:电压安全目标的权重越小,风电出力划分的区间数越少,越不利于系统电压安全;风电机组有功出力越低的区间组合,目标函数值越小,系统电压越安全。该方法用于含风电的电力系统,可提高电压比优化调节方案电压控制的精度及电压安全的概率。

基于变比连续化的风电系统OLTC电压控制灵敏度算法

风电功率快速变化导致电压波动频繁且幅度较大.有载调压变压器(on-load tap changer,简称OLTC)通过改变无功分布实现调压,无需新增投资.普通变比灵敏度算法未考虑变比的离散约束,所得灵敏度不很准确,用于指导OLTC变比调节存在误差.采用二进制编码,将变比转化为0-1变量的线性组合,引入NCP函数将0-1变量连续化,提出基于NCP函数的连续化变比灵敏度算法,以应用于风电系统电压控制.探讨分析影响OLTC变比调节的因素.算例分析表明该文算法是有效可行的.

互斥晶闸管组通断控制方法在OLTC中的应用

提出了一种有载调压过程中互斥晶闸管组的通断控制方法。采用电流在过零点的瞬间来控制互斥晶闸管组的通断以实现有载调压过程限制调压绕组过电流。通过理论分析及对实验波形的分析,证实了该方法实现快速、无电弧、无冲击、平滑地调压的可行性。该方法还可以用于感性负载的电源的切换以及备用电源自投入。

基于EMD-PSD的OLTC振动信号特征提取方法

在有载分接开关(OLTC)故障案例中机械故障占很大的比例,为确保OLTC可靠运行,提出一种基于EMD-PSD的OLTC振动信号特征提取方法。首先,模拟OLTC机械故障,采集振动信号,并根据奇异熵确定奇异值分解(SVD)的降噪阶次进行小波包-SVD降噪;其次,对降噪后的信号进行经验模态分解(EMD),并求其功率谱密度(PSD);最后,运用功率谱密度能量构造特征量。实验结果表明,基于奇异熵选择SVD降噪阶次,可以提高振动信号的信噪比,并且将EMD和PSD算法结合可以有效地提取OLTC故障特征。

基于混合倒谱系数与CNN的OLTC动作声信号快速分辨方法

有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)的机械故障声纹在线监测技术逐步得到应用,为消除OLTC声纹在线监测过程中外界环境干扰导致的误动,提出一种基于混合倒谱系数与卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的OLTC声音辨识方法。首先通过现场采集与搭建试验平台的方式构建OLTC声信号数据集,并将变电站采集的环境声数据与ESC-50数据集共同构建成环境声数据集;其次,根据OLTC的声信号分布特性,采用梅尔倒谱系数、伽马通滤波倒谱系数、幂律归一化倒谱系数组成的混合倒谱对原始信号进行降维预处理,提升后续识别速度;最后,引入CNN通过超参数调整和网络结构优化设计构建声音辨识模型,实现OLTC与环境干扰的声信号辨识。结果表明,该方法在辨识OLTC与环境干扰声音方面具有较高的准确率与较快的计算速率。

换流变压器有载分接开关级间短路故障差动保护动作特性

近年来,换流变压器有载分接开关级间短路故障引起的爆炸起火事故时有发生。由于缺少有效的计算手段,故障过程难以复现,保护性能难以进行深入研究。鉴于此,该文提出基于直接场-路耦合的换流变压器有载分接开关级间短路故障模型及求解算法,通过场-路双向耦合实现绕组漏磁和短路电流的瞬态同步计算,并利用改进电弧黑盒模型模拟油中电弧的时变电导特性。针对典型单相两心柱式换流变压器级间短路故障开展建模仿真,以实际工程配置的保护装置为研究对象,定量分析不同分接位置短路故障下不同差动保护方案的动作特性。结果表明,严重级间短路故障条件下,换流变压器内部感应出的横向漏磁峰值达到3.77T,短路环流峰值达到92.87kA。当故障发生在调压绕组端部时,差动电流的有效值为0.23(pu),比率差动保护和零序差动保护因灵敏性不足而存在拒动风险。

基于相空间重构与GSA-LVQ的有载调压变压器分接开关机械故障诊断

针对有载调压变压器分接开关机械故障诊断准确率不高以及潜在机械故障不能及时被发现的问题,提出了一种基于互补集合经验模态分解(CEEMD)、相空间重构结合万有引力搜索法(GSA)改进学习矢量量化神经网络(LVQ)的有载分接开关机械故障诊断新方法。采用CEEMD对振动信号进行时频域分解,然后通过C-C算法确定延迟时间和嵌入维数,对反映不同频率特征的固有模态函数(IMF)进行相空间重构,并提取反映混沌特征的两个特征量李雅普诺夫指数和关联维数构成特征向量。利用GSA优化LVQ,解决网络对初始连接权值敏感的问题,增强网络对有载分接开关机械故障分类识别性能。通过对有载分接开关机械状态的实验分析,证明了相空间重构结合GSA-LVQ算法的可行性和有效性。

基于改进半监督阶梯网络的有载分接开关故障诊断方法

有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)是变压器实现有载调压的关键部件,具有复杂的机电结构。基于振动信号的OLTC机械故障诊断目前存在样本标记难度高而难以有效训练的难题。文中提出一种基于贝叶斯优化和卷积算子改进的阶梯网络(Bayesian optimization-convolutional ladder networks,BO-ConvLN),可在少标签情况下提高OLTC机械故障诊断的精度。首先,引入阶梯网络对振动信号进行半监督学习,充分利用大量无标签样本的潜在信息对特征提取过程进行指导,提升少标签情况下阶梯网络的诊断性能。然后,用卷积算子替代阶梯网络中的全连接形式的线性变换,增强阶梯网络对非平稳振动信号的特征提取能力。在此基础上,借助贝叶斯优化对阶梯网络高维超参数进行寻优,在有限时间成本下显著提升了模型的诊断精度。实验结果显示,在仅有40个标签的情况下,对传动卡涩、芯子润滑不足、顶盖松动3类故障的诊断精度达91.67%,证明了BO-ConvLN在故障诊断中的有效性。

Duval五边形在有载分接开关状态诊断中的应用

对比分析了Duval五边形法及Duval三角形法两种基于油中溶解气体分析的方法在鉴别有载分接开关状态方面的效果,确定了Duval五边形中与有载分接开关正常状态对应的区域,并利用Duval五边形法对特高压换流变压器有载分接开关进行实际诊断。结果表明:Duval五边形法可以实现有载分接开关正常及异常状态的辨识,超过95.5%正常状态的有载分接开关气体体积分数特征点落在编号为D_(1)的低能放电区域;对245台有载分接开关状态进行识别的结果表明,Duval五边形法对正常状态的诊断准确率高于Duval三角形法,可以作为有载分接开关状态诊断的辅助判据。

变压器有载调压开关的故障诊断新技术

变压器有载调压开关在维护电网正常工作中尤为关键,如使负荷中心电压保持稳定、调整无功潮流、提高电网调度灵活性等,而在线检测有载调压开关(On-Load Tap Changer,OLTC)的运转性能,对确保该设备可靠性、稳定性以及安全性等具有至关重要的影响。从变压器有载调压开关的主要故障原因展开分析,同时研究其故障诊断新技术,以此为推动电力系统正常工作给予强有力支撑。

三绕组降压变压器分接头的选择

为求出三绕组降压变压器分接头的全部解,对于有载逆调压和无载顺调压三绕组降压变压器,采用不等式组的方法确定高压侧和中压侧分接头。算例表明:对于有载逆调压三绕组降压变压器,不但可以求得已知解,还可以找到丢失的解;对于无载顺调压三绕组降压变压器,在无解时不但可以求得已知近似解,还可以找到丢失的近似解。对于三绕组降压变压器分接头的选择,采用不等式组方法优于常用的平均数法。

有载调压型电力电子变压器的双环解耦控制研究

基于有载调压型电力电子变压器典型拓扑结构,本文建立了OLTC-PET并联侧逆变器的数学模型,结合传统变压器等效模型,建立了OLTC-PET串联侧逆变器的数学模型;在数学模型的基础上,建立了电压电流双环解耦控制系统;提出了电压调节、功率控制、阻抗调节三种运行模式的控制策略;最后,利用MATLAB仿真软件搭建了OLTC-PET的仿真模型;基于仿真模型进行了电压调节、功率控制、阻抗调节三种运行模式的仿真实验。三种运行模式的仿真结果证明说明了OLTC-PET控制模型的可行性、通用性、控制策略效果良好,也说明了OLTC-PET能够根据不同的控制目的实现无功补偿、线路末端电压调节、线路传输功率控制、线路阻抗调节等多种功能。

调压变压器有载分接开关机械性能的在线检测

介绍了调压变压器有载分接开关机械性能的在线检测系统。信号测量包括操动机构和分接开关之间传动杆的转角信号、触头碰撞的振动信号和驱动电机的电流信号。根据这些测量,可以检查切换操作中各种机械事件的时序以及驱动电机的力矩,发现机械性能的改变。初步的现场检测表明,这种在线检测方案是可行的。

有载分接开关切换波形的现场测试及研究

介绍了有载分接开关切换波形测试的意义、原理和方法,指出现场测试经常遇到的问题并分析了其原因,提出了根据现场所测波形判断有载分接开关能否正确切换的方法。

振动法在线检测电力变压器有载调压开关触头状况的可行性研究

以一台SYJZZ型有载调压开关为研究对象,分析振动信号与OLTC的触头状况之间的关系。首先分析了OLTC动作过程与振动信号在时间上的对应关系,提取出正常信号的基本特征,并找出与故障信号的区别,进而分析故障信号的原因。比较振动信号的分析结果与实际故障的检测结果,得出振动法检测变压器有载调压开关是一种有效可行的方法。