基于振动信号分析的电力变压器状态检修系统研究

摘要

电力系统在国民经济的发展中举足轻重，电力变压器是电力系统中的重要设备，电力变压器的在线监测与故障诊断对于电力系统的安全稳定运行有着重大意义。传统的电力变压器在线监测方法在实际应用的过程中逐渐暴露出一些不足，基于振动信号分析的在线监测方法可以在电力变压器不停机的情况下分析其实际运行状况，设备便携，操作方便，与传统方法配合，能够提高设备运行的安全性和经济性。
　　本文从电磁原理方面介绍了电力变压器的工作原理，从铁芯和绕组两部分分别研究了其振动特性与常见故障的表现。通过振动信号中的一些物理量和统计量描述电力变压器的振动情况，反映出其运行情况。本文完成了电力变压器振动的原理和特性分析，为状态检修系统设计奠定了理论基础。依据电力变压器振动信号特性及其与运行状态的关联，设计了多特征量的特征库监测方法，提出表征电力变压器运行状态的特征量集。并从时域、频域和时频域三个方面介绍了具体特征量的数学和物理意义，及其对电力变压器运行状态的意义，选取了需要计算的特征量。本文设计了结合理论和历史数据的特征库建立方法，对系统设计有实际指导价值。运用提出的特征分析方法，设计了一套基于振动信号分析的状态检修系统。系统由振动信号的采集设备和信号分析计算机构成，可以完成振动数据的采集、分析和存储等功能。该系统设计完成后投入实际测量，完成了对电力变压器的多次测量，并通过数据分析建立振动信号特征库的基准值，为系统在投入使用初期提供了判断依据。设计的系统对一台实际运行中的电力变压器进行了振动信号采集与分析，针对数据分析结果提出了检修建议。停机检修的结果印证了本文给出的分析结果的正确性。检修结束后，本系统对该电力变压器再次进行振动信号采集与分析，发现该相的振动特征值回到正常范围。通过对比同一台电力变压器检修前后的特征量，可知本文提出的方法与设计的系统具有实际应用价值，实例验证的过程与结果也为系统研究提供了现实依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 电力变压器在线监测与故障诊断系统研究现状

1．2．1 变压器的监测和诊断方法

1．2．2 降噪技术研究现状

1．2．3 故障特征提取技术研究现状

1．3 论文的主要内容与结构安排

2 电力变压器振动原理与故障分析

2．1 电力变压器工作原理

2．2 铁芯振动原理与故障表现

2．2．1 铁芯振动原理

2．2．2 铁芯常见故障

2．3 绕组振动原理与故障表现

2．3．1 绕组振动原理

2．3．2 绕组常见故障

2．4 电力变压器振动传导途径与合成特点

2．5 本章小结

3 电力变压器表面振动信号特性分析方法

3．1 时域特征量

3．2 频域特征量

3．2．1 傅里叶变换

3．2．2 功率谱分析

3．3 时频域特征量

3．4 多特征量监测方法

3．5 本章小结

4 基于振动信号分析的电力变压器状态检修系统

4．1 硬件系统设计

4．2 软件系统设计

4．2．1 信息采集

4．2．2 信号降噪

4．2．3 数据分析

4．2．4 数据存储

4．3 特征库基准值的确立

4．4 本章小结

5 基于振动信号分析的电力变压器状态检修方法实例验证

5．1 电力变压器在线监测振动信号

5．2 振动信号特征量分析

5．2．1 时域特征量

5．2．2 频域特征量

5．2．3 时频域特征量

5．3 验证内容及结果

5．3．1 时域特征量

5．3．2 频域特征量

5．3．3 时频域特征量

5．4 检修前后数据对比分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

附录

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