基于声信号的变压器故障诊断系统研究

摘要

变压器是电力系统中的关键设备,一旦发生故障便会对电力系统的安全稳定运行造成巨大损害。基于声学和振动信号的变压器运行状态诊断技术具有监测过程不影响变压器正常运行、不损害变压器结构、操作方便等优点,是对现有变压器检测方法的重要补充。因而对于这一方法的研究开发具有重大意义。
　　本文研究主要针对20Hz~20kHz频率区间的声学与振动信号,在调查国内外运行数据的基础上总结了电力变压器运行过程中常见的故障现象及分类。本文对变压器正常运行时声信号的成因进行了理论推导,认为其主要来自于铁芯磁致伸缩和绕组在电流与漏磁影响下的振动,且具有明显一致的频谱特征,同时通过对变压器正常运行声信号的现场测量和频谱分析证明了该理论结果。本文在实验室条件下搭建了变压器内部典型放电故障的试验模型,对于电晕放电和火花放电进行了模拟试验,收集了不同外界条件影响下放电所发出的声信号,采用快速傅里叶变换和短时傅里叶变换等方法对测得的信号进行了分析,并得到了对不同放电状况的声信号特征规律。
　　在此基础上,本研究设计并开发了基于振动传感器和STM32F205RET6的信号采集系统,编写了基于MatlabGUI的串口通信与人机交互软件,实现了对于变压器振动信号的实时采集和基于PC平台的信号处理,为故障诊断系统的进一步开发创造了条件。

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1 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2基于声学与振动特征的变压器诊断方法现状

1.3本课题研究方法与主要工作

2 变压器声信号理论研究

2.1变压器故障分类与统计

2.2变压器声学与振动信号产生原理

2.3本章小结

3 变压器运行与放电声信号测量分析

3.1测量的目的与方法

3.2电力变压器声学信号的现场测量

3.3实验室模拟不同放电状况声学信号测量

3.4测量结果分析

3.5本章小结

4 信号采集系统设计

4.1硬件系统设计开发

4.2主机与从机的通信协议

4.3串口通信与人机交互软件开发

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2课题展望

致谢

参考文献