【摘要】：電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心樞紐能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,電力變壓器的故障往往伴隨著大規(guī)模停電等嚴(yán)重后果,因而電力變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。傳統(tǒng)的變壓器繞組故障檢測(cè)方法或需要變壓器退出運(yùn)行,或?qū)τ跐摲怨收系臋z測(cè)具有滯后性,難以在潛伏性故障發(fā)生的早期發(fā)現(xiàn)故障。針對(duì)這些不足,本文提出一種基于振動(dòng)頻譜分析的電力變壓器繞組故障診斷方法,以期實(shí)現(xiàn)電力變壓器繞組早期潛伏性故障的精確診斷。為此,本文將變分模態(tài)分解引入到電力變壓器繞組的故障診斷中,詳細(xì)研究論述了基于變分模態(tài)分解能量熵的變壓器油箱表面振動(dòng)非平穩(wěn)信號(hào)的檢測(cè)和故障特征的提取,并建立了基于帕瑞托粒子群算法優(yōu)化的支持向量機(jī)故障診斷模型。實(shí)現(xiàn)電力變壓器繞組故障的智能診斷。針對(duì)以往電力變壓器振動(dòng)頻譜分析振動(dòng)機(jī)理分析不透徹的問(wèn)題,本文介紹了電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)和四個(gè)核心振源,以及多個(gè)振源的振動(dòng)信號(hào)如何經(jīng)不同傳遞途徑復(fù)雜耦合卷積后最終到達(dá)變壓器油箱表面,詳細(xì)分析了變壓器的兩個(gè)核心振源鐵芯和繞組的振動(dòng)機(jī)理。并給出繞組和鐵芯振動(dòng)加速度的量化表達(dá)式�？紤]到變壓器油箱表面所獲取的變壓器振動(dòng)加速度信號(hào)具有非線性非平穩(wěn)的特點(diǎn),引入變分模態(tài)分解(VMD)理論,通過(guò)仿真分析表明,VMD分解在針對(duì)間斷信號(hào)、頻率相近信號(hào)、脈沖信號(hào)時(shí)比EMD有明顯的優(yōu)越性,有效避免了兩類模態(tài)混疊和過(guò)分解現(xiàn)象,準(zhǔn)確反映源信號(hào)特征。針對(duì)VMD模型參數(shù)難以確定的問(wèn)題,使用型波法對(duì)VMD的兩個(gè)核心參數(shù)進(jìn)行了確定。使用VMD能量熵對(duì)變壓器繞組的健康狀態(tài)作出初步評(píng)估,并給出具體判據(jù),且VMD能量熵不受負(fù)載電流大小的影響,具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。而后,針對(duì)VMD能量熵?zé)o法準(zhǔn)確定性故障類型的問(wèn)題,構(gòu)建VMD-SVM聯(lián)合故障診斷模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組墊塊脫落、繞組徑向拉伸、繞組扭轉(zhuǎn)三種故障的準(zhǔn)確診斷。針對(duì)支持向量機(jī)的兩個(gè)核心參數(shù)難以確定的問(wèn)題,使用帕瑞托粒子群方法對(duì)支持向量機(jī)的兩個(gè)核心參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)并行尋優(yōu)獲取最優(yōu)參數(shù)。最后使用變壓器實(shí)例故障數(shù)據(jù)對(duì)VMD-SVM故障診斷模型進(jìn)行測(cè)試,為了進(jìn)行對(duì)比,將信號(hào)分解處理方法替換為EMD獲取振動(dòng)特征向量,構(gòu)建EMD-SVM診斷模型;又將支持向量機(jī)的參數(shù)優(yōu)化算法替換為遺傳算法,構(gòu)建GA-SVM診斷模型,使用變壓器實(shí)際故障和正常數(shù)據(jù)對(duì)這三種模型進(jìn)行測(cè)試,實(shí)例測(cè)試結(jié)果表明,本文所提出的VMD-SVM的診斷正確率最高,診斷正確率達(dá)到98.75%。實(shí)現(xiàn)了電力變壓器繞組潛伏性故障的精確診斷。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM41
【圖文】：

振動(dòng) 100Hz 振幅高低是判定繞組工作狀況和故障診斷的核心依據(jù)。因此，對(duì)于運(yùn)行中的變壓器采集其箱體表面的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析處理并研究基于振動(dòng)法的相關(guān)變壓器故障診斷，具有重要的工程應(yīng)用意義。圖1-3為疏于監(jiān)測(cè)分析所導(dǎo)致的電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)事故照片。圖 1-3 繞組和鐵心故障導(dǎo)致變電站事故照片F(xiàn)ig.1-3 Photo of substation accident caused by winding and core failure1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)于變壓器繞組的常用的檢測(cè)措施主要囊括：短路阻抗法(Short-Circuit Impedance)[7]，頻響分析法(Frequency ResponseAnalysis)[8]，低壓脈沖法(Low Voltage Impulse)[9]，傳遞函數(shù)法(Transfer Function)[10]等。但是這些方法或?qū)嶒?yàn)方法復(fù)雜，對(duì)設(shè)備狀態(tài)要求不低，或需要變壓器退出運(yùn)行，難以滿足無(wú)時(shí)間差監(jiān)測(cè)的要求，亦或是監(jiān)測(cè)結(jié)果具有滯后性，往往在難以在發(fā)生潛伏性故障的早期盡早發(fā)現(xiàn)故障。早在二十世紀(jì)八十年間中后期，海外就有部分學(xué)者初步對(duì)變壓器箱體表面的振動(dòng)頻譜進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)分析，初步的研究主要集中在變壓器表面振動(dòng)頻譜相關(guān)頻域段的幅值和載荷電流大小之間的聯(lián)系

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李偉東;;變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J];新疆化工;2009年03期

2 段次yN;田甜;葉超凡;;電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線的診斷與分析[J];科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新;2019年03期

3 范哲;李錫;;變壓器的常見故障及原因分析[J];黑龍江科學(xué);2018年18期

4 徐輝;于虹;錢國(guó)超;付磊;劉冠辰;盧中西;;變壓器繞組振動(dòng)特性仿真研究[J];云南電力技術(shù);2016年05期

5 劉波;;變壓器繞組松動(dòng)機(jī)械特性的相關(guān)分析[J];機(jī)械管理開發(fā);2017年06期

6 王萬(wàn)超;李巖;;多次短路沖擊下變壓器繞組軸向模態(tài)分析[J];變壓器;2017年06期

7 鄧小明;鄧小文;王豐華;塔娜;饒柱石;;電力變壓器繞組軸向模態(tài)特性試驗(yàn)研究[J];廣東電力;2017年07期

8 甘露;;關(guān)于電氣試驗(yàn)中電力變壓器繞組錯(cuò)誤接線的探討[J];低碳世界;2017年28期

9 王志勇;劉國(guó)義;;淺談變壓器繞組技術(shù)[J];山西農(nóng)經(jīng);2015年09期

10 徐輝;于虹;錢國(guó)超;付磊;劉冠辰;盧中西;王璋奇;;變壓器繞組振動(dòng)特性仿真研究[J];云南電力技術(shù);2015年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 徐輝;于虹;錢國(guó)超;付磊;劉冠辰;盧中西;;基于ANSYS的變壓器繞組振動(dòng)特性仿真研究[A];2015年云南電力技術(shù)論壇論文集（下冊(cè)）[C];2015年

2 李孟勵(lì);陳偉根;彭姝迪;梁亞峰;;基于熱電類比的變壓器繞組熱點(diǎn)溫度計(jì)算仿真模型[A];重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 何彪;;變壓器繞組徑向幾何電容量變化與繞組的狀態(tài)研究[A];2012年云南電力技術(shù)論壇論文集[C];2012年

4 何彪;;變壓器繞組徑向幾何電容量變化與繞組的狀態(tài)研究[A];2012年云南電力技術(shù)論壇論文集（文摘部分）[C];2012年

5 桂順生;金之儉;王豐華;;軸向預(yù)緊力對(duì)變壓器繞組固有頻率的影響[A];08全國(guó)電工測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

6 王萬(wàn)超;李巖;;多次短路工況下變壓器繞組輻向穩(wěn)定性計(jì)算[A];第十三屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2016年

7 梁亞峰;陳偉根;蘇小平;李孟勵(lì);;基于數(shù)值模擬的變壓器繞組溫度分布計(jì)算方法[A];重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

8 劉群興;;變壓器繞組熱阻-時(shí)間特性的動(dòng)態(tài)同步測(cè)試[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)可靠性分會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選[C];2008年

9 呂杰;李明璞;郭姚超;;變壓器繞組中的波過(guò)程及防雷保護(hù)研究[A];第十八屆全國(guó)青年通信學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2013年

10 聶鑫鵬;張萍;汪友華;張海蛟;;高頻變壓器繞組模型的降階算法研究[A];2009中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集（3）[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 江西 尹石蓀;變壓器繞組的并聯(lián)[N];電子報(bào);2011年

2 ;用于電感、變壓器繞組的覆膜銅片[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

3 山東 王錫濤;15分鐘，爭(zhēng)速搶救UPS[N];電腦報(bào);2004年

4 王憲才 趙勇;新式安裝法 安全又高效[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 王歡;大型變壓器多次短路工況下的電磁特性與繞組累積效應(yīng)研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2018年

2 謝坡岸;振動(dòng)分析法在電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2008年

3 張博;多次短路沖擊條件下的大型變壓器繞組強(qiáng)度與穩(wěn)定性研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2016年

4 蘇小平;油浸式變壓器繞組熱點(diǎn)溫度計(jì)算模型及預(yù)測(cè)方法研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 許中榮;變壓器繞組固體絕緣中微氣泡放電機(jī)理與壽命分析[D];重慶大學(xué);2010年

6 張彬;電力變壓器繞組機(jī)械狀態(tài)多信息診斷方法研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2015年

7 孫昕;短路與重合閘工況下大容量電力變壓器繞組強(qiáng)度研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2015年

8 韓芳旭;基于流固耦合方法的電力變壓器電磁振動(dòng)與噪聲問(wèn)題研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張俊辰;變壓器繞組漏磁場(chǎng)和短路電動(dòng)力的分析[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2019年

2 楚劍雄;基于變分模態(tài)分解能量熵和支持向量機(jī)的電力變壓器繞組故障診斷[D];西安理工大學(xué);2019年

3 張森鵬;多次短路沖擊下變壓器繞組電動(dòng)力及強(qiáng)度計(jì)算[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2019年

4 屈靖江;基于變壓器二次側(cè)吸收電路的DCDC變換器研究[D];北方工業(yè)大學(xué);2019年

5 杜劍;基于累積效應(yīng)電力變壓器繞組動(dòng)穩(wěn)定性分析研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2018年

6 史棟杰;集成濾波繞組對(duì)變壓器繞組振動(dòng)模態(tài)及磁特性的影響研究[D];湖南大學(xué);2018年

7 孫亞飛;基于軟開關(guān)反激變壓器的電池均衡技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

8 羅超;基于軌跡靈敏度的變壓器繞組電容參數(shù)對(duì)波過(guò)程影響研究[D];華北電力大學(xué);2018年

9 苑翼飛;油浸式變壓器繞組外包絕緣紙的熱阻特性研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

10 張鈺;電力變壓器繞組熱點(diǎn)溫升的分析與驗(yàn)證[D];河北工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2780702