CN107132033A - 一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法及系统，方法实施步骤包括：采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果；系统包括前述方法对应的程序模块。本发明具有不接触带电设备、安全性高，不影响设备正常运行，测试方便灵活的优点。
Description
技术领域
本发明涉及变压器绕组机械状态检测技术，具体涉及一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法及系统。
背景技术
变压器是电力系统最重要的设备之一，其安全运行与否已与国家经济发展紧密的联系了起来。如果变压器出现故障，将导致大面积停电，这样不仅影响了工厂的生产，也影响了民众的生活。从有关变压器事故的历年统计资料中可以看出，变压器绕组是发生故障较多的部件之一。截至2006年底，全国110kV及以上等级电力变压器因外部短路故障造成损坏的事故达到事故总数的50％。从事故后对变压器的解体查看情况来看，由绕组变形引起的变压器故障占到了绝大多数。由于传统的变压器检修方法一般为人工吊罩检查，所以其检修期很长，至少要半年以上。因此，为了及时发现变压器的事故隐患，避免突发事故，提高变压器运行的可靠性，开展变压器故障诊断方法的研究具有十分重要的意义。
变压器绕组故障主要为在电磁力或者机械力作用下，绕组的机械结构发生的不可恢复改变，常见的包括绕组松动、翘曲、鼓包以及错位等。由于变压器内部机械、电气结构复杂，一旦绕组机械结构发生改变，随之而变化的特征参量较多，因此针对不同特征量的监测引申了出多种变压器绕组状态监测方案。目前较为常用的包括短路阻抗法、频率响应法，扫频阻抗法，低压脉冲法以及振动信号分析法等。
传统的基于振动信号测量与分析的诊断方法，形成了一套较为完整的理论体系，如：频谱分析技术、幅值参数指标分析、冲击脉冲技术、共振解调技术等。基于振动信号的故障诊断方法必须把传感器布置在振动设备的表面，然而对于带电设备、复杂部件振动表面、高温或油垢等恶劣环境下传感器的布置比较困难，而且仅能对振动表面的若干孤立测点的振动信号进行分析，因此只能反应设备局部的振动信息，很多情况下无法得到所关注部件的振动信息，设备整体的振动情形难以呈现；同时对于某些需要停机安装振动传感器的场合，停机安装将带来较大的经济损失；另外，由于设备故障的多样性，故障特征也各不相同，在某些故障下振动特征并不明显，而其他特征(如声学特征)比较明显，因此有必要寻求一种有效的非接触式监测与分析手段。
变压器噪声是由振动产生的，如在撞击、摩擦、交变应力作用下，因设备的金属外壳、线圈、铁芯、风扇等发生振动而产生噪声。振动与噪声关系密切，变压器的带电运行必然会产生振动，进而辐射噪声。噪声是衡量设备运行状态的一项重要指标，当设备零部件的运行状态发生变化时，辐射的噪声信号也随之变化。相比振动诊断技术，声学诊断技术具有非接触式测量、设备简单、安装灵活、不影响设备正常工作和在线监测等特点，尤其适用于振动信号不易测量的场合。噪声蕴含着丰富的设备状态信息，将设备在正常运行状态下的某些噪声特征作为基准，将监测的目标信号与该基准信号进行比较，可以诊断出设备的状态和故障源，这就是声学故障诊断的基础和依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对传统振动信号时域分析、频域分析、时频分析方法的不足，提供一种不接触带电设备、安全性高，不影响设备正常运行，测试方便灵活的基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一方面，本发明提供一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，实施步骤包括：
1)采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
2)分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
3)针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
4)将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
优选地，步骤2)的详细步骤包括：
2.1)分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
2.2)对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
2.3)在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
优选地，步骤2.1)中计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示；
式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
优选地，步骤3)中计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。
优选地，步骤4)中所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。
另一方面，本发明还提供一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，包括：
信号采集程序模块，用于采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
传递函数计算程序模块，用于分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
幅频特性相关系数计算程序模块，用于针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
诊断结果匹配程序模块，用于将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
优选地，所述传递函数计算程序模块包括：
自相关函数计算子程序模块，用于分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
功率谱密度计算子程序模块，用于对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
传递函数计算子程序模块，用于在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
优选地，所述自相关函数计算子程序模块计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示；
式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
优选地，所述幅频特性相关系数计算程序模块计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。
优选地，所述诊断结果匹配程序模块中所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。
本发明基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法具有下述优点：传统的振动信号时域分析、频域分析、时频分析方法只针对振动信号进行分析，其包含的设备状态信息有一定的局限性，且振动测量为接触式测量，安全性不如噪声的非接触式测量，本发明通过采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号，分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数，针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果，结合变压器噪声及电流信号，提出了一种新的诊断方法，具有不接触带电设备、安全性高，不影响设备正常运行，测试方便灵活的优点。
本发明基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统为本发明基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法完全对应的系统，因此同样也具有本发明基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法的前述优点，故在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例方法的诊断规则表示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法的实施步骤包括：
1)采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
2)分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
3)针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
4)将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
本实施例中采集变压器的噪声信号以及电流信号时，通过在变压器箱体周围布置传声器，获得变压器在运行时箱体周围多点的噪声信号；通过在变压器的外部回路中安装电流传感器，获得变压器在运行时的电流信号。
本实施例中，步骤2)的详细步骤包括：
2.1)分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
2.2)对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
2.3)在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
本实施例中，步骤2.1)中计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示(维纳-辛钦定理)；
式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
本实施例中，步骤3)中计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。本实施例中，选取0～600Hz频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数。
如图2所示，本实施例中步骤4)中诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。本实施例中根据幅频特性相关系数Rxy的大小将绕组状态分为3个等级。若幅频特性相关系数Rxy≥2，说明绕组状况良好；若幅频特性相关系数1<Rxy<2，说明绕组出现了轻微的故障，需要进行进一步的试验，确定故障类型和部位；否则若幅频特性相关系数Rxy≤1，说明变压器绕组出现了明显的故障，需要立即停运接受详细的规程试验，避免变压器突然故障造成大范围停电事故。
综上所述，本实施例基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法利用传声器对运行中的变压器的噪声信号进行采集，利用电流传感器获得变压器运行电流，利用噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数幅频特性曲线，根据不同传递函数的幅频特性的相关系数对电力变压器绕组状态进行评估。本实施例基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法无需接触带电变压器，检测的安全性高，不影响变压器的正常运行，测试方便，可靠性高。
本实施例基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法具体实现是通过计算机程序来实现的，通过该计算机程序实现的绕组机械状态诊断系统包括：
信号采集程序模块，用于采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
传递函数计算程序模块，用于分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
幅频特性相关系数计算程序模块，用于针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
诊断结果匹配程序模块，用于将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
本实施例中，传递函数计算程序模块包括：
自相关函数计算子程序模块，用于分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
功率谱密度计算子程序模块，用于对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
传递函数计算子程序模块，用于在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
本实施例中，自相关函数计算子程序模块计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示；
式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
本实施例中，幅频特性相关系数计算程序模块计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。
本实施例中，诊断结果匹配程序模块中诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。若幅频特性相关系数Rxy≤1，说明变压器绕组出现了明显的故障，需要立即停运接受详细的规程试验，避免变压器突然故障造成大范围停电事故。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，其特征在于实施步骤包括：
1)采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
2)分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
3)针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
4)将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
2.根据权利要求1所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，其特征在于，步骤2)的详细步骤包括：
2.1)分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
2.2)对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
2.3)在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
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式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
3.根据权利要求2所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，其特征在于，步骤2.1)中计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示；
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式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
4.根据权利要求1所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，其特征在于，步骤3)中计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
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式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。
5.根据权利要求1所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断方法，其特征在于，步骤4)中所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。
6.一种基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，其特征在于包括：
信号采集程序模块，用于采集两次不同运行时间的变压器的噪声信号以及电流信号；
传递函数计算程序模块，用于分别根据两次不同运行时间噪声信号和电流信号的自功率谱计算传递函数；
幅频特性相关系数计算程序模块，用于针对两次不同运行时间的传递函数选取指定频带计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数；
诊断结果匹配程序模块，用于将幅频特性相关系数和预设的诊断规则表进行匹配，输出匹配的绕组机械状态诊断结果，所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果。
7.根据权利要求6所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，其特征在于，所述传递函数计算程序模块包括：
自相关函数计算子程序模块，用于分别计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)；
功率谱密度计算子程序模块，用于对噪声信号的自相关函数Rv(τ)利用傅里叶变换获得噪声信号的功率谱密度PSDv，对电流信号的自相关函数Ri(τ)利用傅里叶变换获得电流信号的功率谱密度PSDi；
传递函数计算子程序模块，用于在得到噪声信号的功率谱密度PSDv、电流信号的功率谱密度PSDi的基础上，根据式(1)所示的传递函数定义计算两次不同运行时间的传递函数；
<mrow>
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</mrow>
</mrow>
式(1)中，|H(ω)|2表示传递函数，PSDv(ω)表示噪声信号的功率谱密度，PSDi(ω)表示电流信号的功率谱密度。
8.根据权利要求7所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，其特征在于，所述自相关函数计算子程序模块计算噪声信号的自相关函数Rv(τ)和电流信号的自相关函数Ri(τ)的函数式如式(2)所示；
<mrow>
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<mi>R</mi>
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式(2)中，Rf(τ)为噪声信号或电流信号τ时刻的自相关函数，f(τ)表示τ时刻噪声或电流信号，f(t+τ)表示t+τ时刻噪声或电流信号，f(t)表示t时刻噪声或电流信号，为f的共轭，表示τ时刻噪声或电流信号的共轭，表示t时刻噪声或电流信号的共轭，表示t-τ时刻噪声或电流信号的共轭，“*”为卷积运算符。
9.根据权利要求6所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，其特征在于，所述幅频特性相关系数计算程序模块计算两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数的函数式如式(3)所示；
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<mi>R</mi>
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式(3)中，Rxy表示两次不同运行时间的传递函数的幅频特性相关系数，两次不同运行时间的传递函数表示为两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)和Y(n)且传递函数幅值序列中的数为实数，其中n＝0,1，Cxy表示传递函数幅值序列X(n)和Y(n)的协方差Cxy，Dx表示传递函数幅值序列X(n)的标准方差，Dy表示传递函数幅值序列Y(n)的标准方差。
10.根据权利要求6所述基于变压器噪声的绕组机械状态诊断系统，其特征在于，所述诊断结果匹配程序模块中所述诊断规则表包括幅频特性相关系数的取值区间和对应的绕组机械状态诊断结果如下：若幅频特性相关系数小于1，则对应的绕组机械状态诊断结果为明显故障；若幅频特性相关系数大于等于1则且小于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为轻微故障；若幅频特性相关系数大于等于2，则对应的绕组机械状态诊断结果为状况良好。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107991074A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-04 | 西安交通大学 | 基于噪声信号的变压器突发短路时绕组机械状态诊断方法 |
| CN108681319A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-19 | 西南交通大学 | 一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法 |
| CN109187756A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-11 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于变压器噪声声像图的绕组松动判断方法 |
| CN109507503A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-22 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于多通道噪声的变压器绕组故障诊断方法 |
| EP3730048A1 (fr) * | 2019-04-26 | 2020-10-28 | Thales | Dispositif et procede d'analyse de l'etat d'un systeme en contexte bruite |
| CN112924090A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 华中科技大学 | 一种基于电磁应力分析的电机气隙偏心故障检测方法及系统 |
| CN113739730A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种基于暂态声学信号的变压器绕组变形检测方法及系统 |
| CN114089224A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-25 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080030185A (ko) * | 2006-09-29 | 2008-04-04 | 주식회사 비츠로시스 | 변압기 초음파 진단장치 |
| CN105137277A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法 |
| CN205091401U (zh) * | 2015-08-26 | 2016-03-16 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种变压器绕组振动频响测试系统 |
| CN105606933A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-25 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 | 一种基于振动噪声的换流变压器在线监测系统 |
| CN106021759A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | 变压器故障识别方法及系统 |
| CN106443257A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 河海大学 | 一种基于振动的特高压变压器状态监测系统 |
| CN106546882A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-03-29 | 国网江苏省电力公司南京供电公司 | 一种检测电力变压器内部放电故障的方法 |
-
2017
- 2017-04-12 CN CN201710236146.XA patent/CN107132033A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080030185A (ko) * | 2006-09-29 | 2008-04-04 | 주식회사 비츠로시스 | 변압기 초음파 진단장치 |
| CN205091401U (zh) * | 2015-08-26 | 2016-03-16 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种变压器绕组振动频响测试系统 |
| CN105137277A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法 |
| CN105606933A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-05-25 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司 | 一种基于振动噪声的换流变压器在线监测系统 |
| CN106021759A (zh) * | 2016-05-26 | 2016-10-12 | 广东电网有限责任公司惠州供电局 | 变压器故障识别方法及系统 |
| CN106546882A (zh) * | 2016-09-23 | 2017-03-29 | 国网江苏省电力公司南京供电公司 | 一种检测电力变压器内部放电故障的方法 |
| CN106443257A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 河海大学 | 一种基于振动的特高压变压器状态监测系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李春 等: "《现代大型风力机设计原理》", 31 January 2013 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107991074A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-04 | 西安交通大学 | 基于噪声信号的变压器突发短路时绕组机械状态诊断方法 |
| CN108681319A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-19 | 西南交通大学 | 一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法 |
| CN108681319B (zh) * | 2018-04-02 | 2019-09-06 | 西南交通大学 | 一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法 |
| CN109187756A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-01-11 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于变压器噪声声像图的绕组松动判断方法 |
| CN109507503A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-22 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于多通道噪声的变压器绕组故障诊断方法 |
| CN109507503B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-02-19 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于多通道噪声的变压器绕组故障诊断方法 |
| FR3095546A1 (fr) * | 2019-04-26 | 2020-10-30 | Thales | Dispositif et procédé d’analyse de l’état d’un système en contexte bruité |
| EP3730048A1 (fr) * | 2019-04-26 | 2020-10-28 | Thales | Dispositif et procede d'analyse de l'etat d'un systeme en contexte bruite |
| US11610073B2 (en) | 2019-04-26 | 2023-03-21 | Thales | Device and method for analyzing the state of a system in a noisy context |
| CN112924090A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 华中科技大学 | 一种基于电磁应力分析的电机气隙偏心故障检测方法及系统 |
| CN113739730A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种基于暂态声学信号的变压器绕组变形检测方法及系统 |
| CN114089224A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-25 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统 |
| CN114089224B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-09-12 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种利用声音检测判断变压器铁芯松动的方法及系统 |
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