变压器表面振动信号基频幅值分析与预测

摘要

变压器是电力系统关键设备之一，其运行状况对电网的安全、稳定运行具有重要影响。变压器表面振动信号中包含着丰富的变压器状态信息，国内外学者对基于振动分析的变压器在线监测和故障诊断技术做了大量研究，并取得了许多研究成果。变压器振动基频（100Hz）幅值大小是分析和评判变压器运行状态和故障诊断的重要依据，但由于多种因素的影响，理论分析正常运行中变压器表面振动的基频幅值困难诸多，尚没有成熟的基于基频幅值的变压器状态监测方法。
　　本文针对变压器表面振动信号采集和分析实际需求，结合已有研究结果，分析探讨了传感器的选型、振动测点的选择以及采集参数等问题，设计实现了一套便携式振动信号采集系统，完成了多台次运行中变压器表面振动数据的采集；对变压器表面振动实测数据进行了频域分析和能量分析，并结合运行电压和负载电流数据，分析了振动信号基频幅值与运行工况的关系，结果表明基频幅值大小受多重因素复杂影响，实测值与理论计算值差异显著；本文给出一种基于广义回归神经网络（GRNN）的基频幅值预测方法，用于正常运行状态下的变压器表面振动基频幅值预测。根据变压器运行电压、负载电流、油温等运行工况数据以及表面振动历史数据进行网络训练，训练后的网络可根据实时运行数据预测变压器表面振动基频幅值。运行中变压器表面振动实测信号分析表明，本文方法比原有方法预测精度高，可为基于振动的变压器在线监测提供参考。最后本文给出一种典型样本筛选方法，首先基于模糊熵理论计算特征权重，然后根据运行工况数据间的加权欧氏距离对训练样本进行筛选，实测数据分析表明该方法可以显著压缩训练数据，降低数据冗余，提高网络训练速度和计算速度。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 变压器在线监测

1.3 基于振动分析的变压器在线监测

1.4 本文的主要工作和各章节的主要安排

第2章 变压器振动机理分析

2.1 引言

2.2 变压器振动原因

2.3 铁芯振动机理

2.4 绕组振动机理

2.5 变压器振动传播途径

2.6 本章小结

第3章 变压器表面振动信号采集

3.1 引言

3.2 振动信号采集系统简介

3.3 传感器及振动测点的选择

3.4 振动采集参数设置

3.5 本章小结

第4章 变压器表面振动信号分析

4.1 引言

4.2 傅里叶变换基本原理

4.3 变压器表面振动信号分析

4.4 变压器表面振动基频幅值分析

4.5 本章小结

第5章 基于GRNN的基频幅值预测

5.1 引言

5.2 GRNN 网络介绍

5.3 基频幅值预测

5.4 典型样本的筛选

5.5 本章小结

第6章 总结及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢