本文關(guān)鍵詞：變壓器的振動狀態(tài)分析與光纖光柵監(jiān)測研究

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【摘要】：電力變壓器作為電力工業(yè)中的關(guān)鍵部分,是電力工業(yè)正常運行中起到電壓轉(zhuǎn)換功能的核心部件。鐵心與繞組是變壓器振動產(chǎn)生的主要振源,所以振動信號中包含有大量鐵心與繞組的運行狀態(tài)信息可以通過采集變壓器振動信號來對變壓器運行狀態(tài)進行預(yù)測與診斷。同時可以利用光纖光柵絕緣耐腐蝕等特點,將傳感器布設(shè)到變壓器內(nèi)部,以便獲得更大的信噪比。本文主要研究內(nèi)容如下：1.首先分析了變壓器的基本工作原理,分析了鐵心及繞組的振動機理及振動原因,得到鐵心的振動主要是由于磁滯伸縮現(xiàn)象產(chǎn)生的,而繞組振動的主要原因是由于電場力造成的,且其振動均是以電網(wǎng)基本頻率的2倍即100Hz為基頻,且主要分布在100Hz至500Hz范圍內(nèi)。之后分析得到可以將振動信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w波長移位,并根據(jù)具體結(jié)構(gòu)分析得到光纖光柵波長改變量與加速度具有線性變化關(guān)系。最后通過實驗得到選用的傳感器靈敏度為82pm/g,工作頻率為50至550Hz,基本符合對變壓器監(jiān)測的要求。2.在分析前人工作的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際變壓器參數(shù)利用ANSYS軟件建立鐵心及鐵心-繞組模型,并根據(jù)鐵心及繞組-鐵心固定在地面分別施加約束,通過有限元法分析計算鐵心及鐵心-繞組模型。得到鐵心模型的前三階固有頻率為131.11 Hz、 280.12Hz、399.27Hz,鐵心-繞組前三階固有頻率為70.807Hz、142.59Hz、163.73Hz,并得到相應(yīng)振型。通過對于振型的分析得到應(yīng)該將傳感器布設(shè)于鐵心頂部以便獲得更大的信號。同時通過對于諧響應(yīng)信號的分析在布設(shè)過程中應(yīng)該注意的兩個方向,為進一步實際監(jiān)測提供了理論基礎(chǔ)。3.在現(xiàn)場監(jiān)測實驗中,選用35KV,S13-12500/35型油浸式變壓器。將光纖Bragg光柵振動傳感器布設(shè)在變壓器內(nèi)部,固定在變壓器鐵心頂部,分別使其敏感方向與變壓器振動的兩個敏感方向相對應(yīng)。外部連接光纖Bragg光柵高速解調(diào)儀及上位機對信號進行采集監(jiān)測。首先測得其空載運行時的振動信號,之后在負載情況下進行監(jiān)測,得到其負載運行下的振動信號。然后通過JADE算法將兩組負載信號分離,分析其頻譜特征。發(fā)現(xiàn)在分解振動信號1在從100Hz起到其各次諧波分量相對于空載振動數(shù)據(jù)的相對誤差分別為0%、18%、9%、54%、17%,平均相對誤差為19.6%。并分析鐵心三階固有頻率為399.27Hz,因此這可能是導致鐵心振動信號在400Hz處振幅較大的原因。
【關(guān)鍵詞】：變壓器振動 狀態(tài)監(jiān)測 光纖光柵 有限元分析 測點選擇 盲源分離 JADE算法
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM41
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景與意義11-14
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 變壓器振動監(jiān)測研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 光纖Bragg光柵傳感方法研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 課題研究內(nèi)容17-19
• 第二章 變壓器振動原理與傳感器性能分析19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 變壓器基本原理19-20
• 2.3 鐵心振動監(jiān)測原理20-22
• 2.3.1 鐵心振動機理20-22
• 2.3.2 鐵心振動產(chǎn)生原因22
• 2.4 繞組振動監(jiān)測機理22-26
• 2.4.1 繞組振動機理22-25
• 2.4.2 繞組振動原因25-26
• 2.5 傳感器性能分析26-36
• 2.5.1 振動傳感器的選用26-27
• 2.5.2 光纖Bragg光柵振動信號轉(zhuǎn)換原理27-28
• 2.5.3 光纖Bragg光柵振動傳感器的工作結(jié)構(gòu)28-30
• 2.5.4 實驗布置30
• 2.5.5 實驗結(jié)果及性能參數(shù)30-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 變壓器有限元分析與測點選擇37-43
• 3.1 引言37
• 3.2 有限元分析介紹37
• 3.3 建立模型與約束條件37-38
• 3.4 仿真分析及測點確定38-42
• 3.4.1 背景介紹39
• 3.4.2 仿真分析結(jié)果39-42
• 3.4.3 仿真分析結(jié)論42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 變壓器振動監(jiān)測及信號處理與分析43-61
• 4.1 引言43
• 4.2 實驗變壓器介紹43-44
• 4.3 實驗布置44-45
• 4.4 盲源分離算法45-53
• 4.4.1 盲源分離算法原理45-47
• 4.4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理47-48
• 4.4.3 JADE算法48-50
• 4.4.4 算法仿真50-53
• 4.5 實驗數(shù)據(jù)分析53-58
• 4.5.1 實驗數(shù)據(jù)初步分析53-56
• 4.5.2 盲源分離后的實驗數(shù)據(jù)分析56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61-62
• 5.2 展望62-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-71
• 附錄A 攻讀碩士學位期間參與項目及科研成果71-73
• 附錄B 盲源分離程序代碼73-78

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