CN103308156A - 电力变压器有载调压开关及本体振动信号的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电力变压器有载调压开关及本体振动信号的分离方法，包括以下步骤：（1）采集临近有载调压开关处变压器邮箱表面的复合振动信号；（2）对复合振动信号进行高通滤波后进行反傅里叶变换，得到有载调压开关操作引起的振动信号；（3）对复合振动信号与有载调压开关操作引起的振动时域信号进行时域差分运算，得到电力变压器本体的振动信号。本发明可通过对测得的油箱表面振动信号进行高通滤波及时域差分运算，分离得到有载调压开关及本体的振动信号，从而可以分别对有载调压开关及本体的状况进行诊断，保障电力变压器的安全可靠运行。
Description
技术领域
本发明属于电力设备振动信号的测量与分析技术领域，特别涉及一种电力变压器有载调压开关及本体振动信号分离方法。
背景技术
在电力系统的各种设备中，变压器是比较昂贵且很重要的设备之一，其安全运行对保证电网安全意义重大。有关电力变压器的历年统计资料表明，绕组是发生故障较多的部件之一，而变压器的缺陷部位主要表现在铁心、引线和套管。此外，变压器有载调压开关是电网中广泛使用的调节电压的机械开关装置，由于有载调压开关是变压器中唯一在高电压、大电流运行的部件，其故障发生率也较高。根据国内外的运行数据分析，有载调压开关故障占有载调压变压器故障的41%，是造成变压器事故的主要原因之一。为了能及时发现变压器的事故隐患、避免突发事故、提高变压器运行的安全可靠性，开展变压器本体（包括绕组和铁芯）以及有载调压开关在线监测与诊断方法的研究具有重大的意义。
电力变压器稳定运行时，本体在绕组电场力以及铁芯磁致伸缩作用下产生振动，有载分接开关的动作也会产生较大的振动信号。本体及有载分接开关的振动通过变压器器身和变压器油传递到变压器油箱，引起油箱的振动。变压器油箱表面的振动与变压器本体的压紧状况及变形、有载分接开关触头状况密切相关。因此，可通过在线测量变压器的油箱表面振动信号来监测其本体及有载分接开关触头的状况。与现有的变压器本体及有载调压开关故障监测技术相比，振动信号分析法的最大优点是可通过贴在变压器油箱表面上的振动传感器来在线监测本体及有载分接开关触头状况，与整个电力系统没有电气连接，对整个系统的正常运行没有任何影响，可以安全、可靠地达到在线监测的目的。振动信号分析法不仅可检测出绕组变形故障，还可检测出铁心、夹件和其它结构件的松动故障等，同时，对OLTC触头故障的检测也能实现。
国内外学者已对振动法用于变压器本体及有载分接开关故障的诊断进行了大量研究，存在的主要需要解决的关键问题就是：在诊断有载调压开关状况时，有载调压开关必须进行操作，而这时在油箱表面测得的是显然是有载调压开关操作引起的振动信号以及本体的振动信号的复合振动信号，必须从中分别分离出有载调压开关及本体的振动信号，以便能够更直接的对变压器故障部位及原因进行判断。
对于有载调压开关及本体的振动信号的分离来说，可以积累大量实测振动数据，然后采用表面振动模型建立的方法，但仅仅是得到其数学模型，由于现实中变压器振动信号影响因素众多，因此所建立的模型很难直接应用于实际运行电力变压器有载调压开关及本体的振动信号的分离；而运用较多的是将变压器正常运行时的振动信号进行存储，作为其本体的振动信号，然后在有载调压开关操作时再进行振动的测量，将得到的振动信号减去先前得到的正常运行时的振动信号数据，即可得到有载调压开关的振动信号，这种方法虽然理论合理，但在实际运用时必须保证两次测量得到的振动信号具有同步性，并且保证有载调压开关操作前及操作时本体的振动信号保持不变，应用具有很大的局限性。因此，已有的技术或方法存在诸多缺点，难以很好的对电力变压器有载调压开关及本体的振动信号进行有效的分离。
发明内容
针对上述情况，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的就是提供一种从测得的变压器油箱表面的复合振动信号中分离出有载调压开关及本体振动信号的方法，可有效解决有载调压开关及本体振动信号的分离问题，从而分别对有载调压开关及本体故障进行诊断，确定故障部位，保障电力变压器的安全可靠运行。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案是：
电力变压器有载调压开关及本体振动信号的分离方法，包括以下步骤：
（1）采集复合振动信号：在有载调压开关操作时，利用振动测量系统对临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号进行测量，采集得到包含有载调压开关操作引起的振动信号以及变压器正常运行中本体的振动信号的复合振动信号；
（2）高通滤波及有载调压开关振动信号获取：将步骤（1）采集得到的复合振动信号进行高通滤波处理，然后对滤波后的频域信号进行反傅里叶变换，所得时域信号即为测得复合振动信号中有载调压开关操作引起的振动信号；
（3）时域信号差分及本体振动信号获取：将复合振动信号与分离得到的有载调压开关操作引起的振动时域信号进行时域差分运算，则得到一组新的时域信号，此即为电力变压器本体的振动信号。
本发明进一步的改进在于：步骤（1）中在有载调压开关操作时，在油箱表面离有载调压开关最近的点周围直径为5cm的范围内测量临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号。
本发明进一步的改进在于：步骤（1）中在有载调压开关操作时，在油箱表面离有载调压开关最近的点测量临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号。
本发明进一步的改进在于：步骤（2）中对采集得到的复合振动信号进行截止频率为600～800Hz的高通滤波处理，然后对滤波后的频域信号进行反傅里叶变换，得到复合振动信号中600Hz～800Hz以上频率分量的时域信号，即为测得复合振动信号中有载调压开关操作引起的振动信号
相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明通过测得的临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号，分离得到有载调压开关及本体的振动信号，从而可以分别对有载调压开关及本体的状况进行诊断，保障电力变压器的安全可靠运行。
附图说明
图1为本发明的方法的流程示意图。
图2为本实施例实际测得的变压器油箱表面临近于A相有载调压分接开关处的振动信号。
图3为本实施例得到的有载调压开关操作引起的振动信号图。
图4为本实施例分离得到的变压器本体振动信号图。
图5为本实例中有载调压开关未操作时测得的振动信号。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
本发明提出的从测得的变压器油箱表面的复合振动信号中分离出有载调压开关及本体振动信号的方法，具体步骤流程如图1所示。
结合附图及实施例详细说明如下，本发明一种电力变压器有载调压开关及本体振动信号的分离方法，包括以下步骤：
（1）在变电站主变压器现场，利用振动测量系统对靠近有载调压开关位置处的变压器油箱表面的振动信号进行测量，采集得到包含有有载调压开关及本体振动的一组复合振动信号。本实施例测量得到的A相有载调压开关操作时的复合振动信号时域波形如图2所示。由图2中可以看到，在0.2～0.3s的时间区间，时域信号明显增大，且与其他时段相比，周期性变差，这说明这部分的振动信号中已经复合了有载调压开关的振动信号。
（2）将复合振动信号进行截止频率为600Hz的高通滤波，并对滤波后的频域信号进行反傅里叶变换，得到复合振动信号中600Hz以上频率分量的时域信号，这就是测得振动信号中有载调压开关操作引起的振动信号，如图3所示。从图3中可以看到，有载调压开关的振动信号由于其操作的迅速性，是一个包络线为暂态冲击型的高频振动信号，这与实际情况是相符的。
（3）将复合振动信号与分离得到的有载调压开关操作引起的振动时域信号进行时域差分运算，则得到一组新的时域信号，此即为本体的振动信号，如图4所示。从图4中可以看到，分离得到的本体振动信号周期性很强，一个周期持续的时间大约为0.1s，这与实际本体振动信号基频为100Hz的特征也是吻合的。
为了验证本方法有效分离出了有载调压开关及本体的振动信号。本实施例在有载调压开关不动作时进行变压器油箱表面的振动测量，得到了本体的振动信号，如图5所示。将图5与图4进行比较可以发现，分离出的本体振动信号与有载调压开关不动作时测得的本体振动信号波形基本是一致的，计算波形相似系数为0.989，说明二者高度相似，更加证明了图4就是分离出的本体振动信号，从而也就证明了分离出的有载调压开关振动信号的正确性。当然，从图4和图5的比较可以看出，本体振动信号的幅值并不完全相等，这正是由于分离出的本体信号与后来实测的本体的振动信号并不是一个时刻的振动信号，所以二者还是存在一定的差异性的，这就更证明了，仅仅通过测量有载调压开关不动作时本体振动信号并不能完全反映有载调压开关动作时本体振动情况，同时，这也说明了本发明提出的变压器有载调压开关及本体振动信号分离方法能够成功且实时地将有载调压开关及本体信号分离开来，比其它方法更优越。
Claims (4)
1.电力变压器有载调压开关及本体振动信号的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采集复合振动信号：在有载调压开关操作时，利用振动测量系统对临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号进行测量，采集得到包含有载调压开关操作引起的振动信号以及变压器正常运行中本体的振动信号的复合振动信号；
（2）高通滤波及有载调压开关振动信号获取：将步骤（1）采集得到的复合振动信号进行高通滤波处理，然后对滤波后的频域信号进行反傅里叶变换，所得时域信号即为测得复合振动信号中有载调压开关操作引起的振动信号；
（3）时域信号差分及本体振动信号获取：将复合振动信号与分离得到的有载调压开关操作引起的振动时域信号进行时域差分运算，则得到一组新的时域信号，此即为电力变压器本体的振动信号。
2.根据权利要求1所述的电力变压器有载调压开关及本体振动信号分离方法，其特征在于，步骤（1）中在有载调压开关操作时，在油箱表面离有载调压开关最近的点周围直径为5cm的范围内测量临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号。
3.根据权利要求1所述的电力变压器有载调压开关及本体振动信号分离方法，其特征在于，步骤（1）中在有载调压开关操作时，在油箱表面离有载调压开关最近的点测量临近于各相有载调压分接开关油箱表面的振动信号。
4.根据权利要求1所述的电力变压器有载调压开关及本体振动信号分离方法，其特征在于，步骤（2）中对采集得到的复合振动信号进行截止频率为600～800Hz的高通滤波处理，然后对滤波后的频域信号进行反傅里叶变换，得到复合振动信号中600Hz～800Hz以上频率分量的时域信号，即为测得复合振动信号中有载调压开关操作引起的振动信号。
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