[發明專利]一種電力變壓器油箱表面繞組振動的敏感區域選取方法

有效

• 申請號: 201210277748.7
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102778633A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 周偉青;黃海;吳錦華;張亮;宋偉光;林愛弟;姚暉;陳祥獻;何文林;周建平;陳斌
• 申請（專利權）人: 紹興電力局;浙江大學
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06;G01H1/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于電力設備振動分析技術領域，具體涉及一種電力變壓器油箱表面繞組振動的敏感區域選取方法。

背景技術

電力變壓器是電力系統中的重要設備，其正常運行是保證電力系統安全、可靠運行的前提。振動分析法對可能引發變壓器重大事故的機械結構缺陷的檢測具有很好靈敏性和有效性，是一種新穎的電力變壓器在線狀態監測和故障診斷方法，具有很好的應用與發展前景。

有關統計資料表明電力變壓器繞組是發生故障最多的部件之一，研究其監測與診斷方法具有十分重要的實際意義。由于繞組松動或變形等機械結構參數的改變，必然會導致變壓器器身的機械結構動力學性能發生變化，因此通過研究變壓器的振動特性來監測和診斷繞組狀況與故障成為了一個行之有效的途徑。

繞組的振動由負載電流通過繞組時，在繞組間、線餅間、線匝間產生的電磁力引起。繞組受到的電磁力與電流平方成正比，在不考慮繞組振動的非線性情況下，繞組振動加速度的幅值正比于負載電流的平方，振動的頻率是電流頻率(工頻50Hz)的2倍，即100Hz。

電力變壓器在運行時，負載電流通過繞組，在繞組間、線餅間、線匝間產生電磁力則使繞組發生振動，繞組的振動通過變壓器內部連接固件和絕緣油傳遞到變壓器油箱壁，在油箱表面產生振動。因此，通過對變壓器油箱表面的振動測量和分析處理可以監測變壓器繞組機械結構狀況。

油箱表面的振動不僅與振動源和振動傳遞相關，還受油箱體本身機械結構特性的影響；如圖1所示，電力變壓器油箱表面結構主要由平板結構面組成，還包含有加強筋結構面及其他不規則結構面。電力變壓器體積較大，工作時繞組上各點的振動皆不相同，由于油箱結構的不一致性和繞組振動傳播過程的復雜性，油箱表面上的振動并不都能有效地體現變壓器內部繞組的狀況，因此對油箱表面繞組振動的敏感區域進行研究分析，合理地選擇振動測點位置對實現電力變壓器振動在線狀態監測和故障診斷是至關重要的。

程錦、汲勝昌和劉家齊等在標題為繞組振動信號監測法中測試位置的影響與分析(高電壓技術，2004，30(10)：46-48)的文獻中研究了不同負載電流和壓緊狀況下連續式繞組不同位置的振動信號以及測量位置對振動信號基頻分量幅值的影響，還初步分析了壓緊狀況變化對不同位置的繞組振動信號的影響，基于此來確定可更好地提取振動信號特征向量的測試位置。

上述文獻僅研究了繞組上的振動信號，未對油箱表面振動信號以及油箱體結構進行具體和深入的分析，只是根據繞組上振動信號基頻分量幅值的大小，提出了振動測試時在繞組的空間對應的油箱表面上布置測點，但由于油箱體結構的不一致性以及振動傳播的復雜性，其在油箱表面的振動布置測點并不能很好體現對應繞組上的振動情況，故無法給出一種客觀有效的指標來評價測試位置對繞組振動的敏感性，難以應用于實際的現場測試中。

發明內容

針對現有技術所存在的上述不足和局限，本發明提供了一種電力變壓器油箱表面繞組振動的敏感區域選取方法，所選區域采集的振動信號與負載電流有較高的相關性，能夠反應變壓器繞組振動特性和繞組狀態特征。

一種電力變壓器油箱表面繞組振動的敏感區域選取方法，包括如下步驟：

(1)在電力變壓器油箱表面布置m個振動測點；在負載運行狀態下對電力變壓器的負載電流信號以及每個振動測點的振動信號進行n次同步采集；m和n均為大于1的自然數；

(2)根據同步采集得到的負載電流信號以及各振動測點的振動信號，計算出每個振動測點的振動平均能量、振動主成份比率以及振動相關系數；

(3)確定所述的振動相關系數、振動平均能量和振動主成份比率所分別對應的權重系數，進而計算出每個振動測點的振動綜合評價指標；根據所述的振動綜合評價指標選取振動測點。

所述的步驟(1)中，對電力變壓器的負載電流信號以及每個振動測點的振動信號進行n次同步采集的方法為：連續T小時對電力變壓器的負載電流信號以及各振動測點的振動信號進行監測，以初始監測時刻起每隔10秒鐘對負載電流信號以及各振動測點的振動信號同步采集一次，同步采集時長為1秒，采樣頻率滿足奈奎斯特采樣定理，直至監測結束完成n次同步采集；T為大于等于24的自然數。

所述的步驟(1)中，在電力變壓器油箱表面布置m個振動測點的方法為：首先，取m個振動測點中三分之二的振動測點均勻布置于油箱表面對應三相繞組的平板結構面上；然后，取m個振動測點中四分之一的振動測點均勻布置于油箱底面對應三相繞組的結構面上；最后，將其余振動測點均勻布置于油箱表面的加強筋結構面上。

所述的步驟(2)中，根據以下算式計算振動測點的振動平均能量：