[发明专利]一种电力变压器油箱表面绕组振动的敏感区域选取方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备振动分析技术领域，具体涉及一种电力变压器油箱表面绕组振动的敏感区域选取方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中的重要设备，其正常运行是保证电力系统安全、可靠运行的前提。振动分析法对可能引发变压器重大事故的机械结构缺陷的检测具有很好灵敏性和有效性，是一种新颖的电力变压器在线状态监测和故障诊断方法，具有很好的应用与发展前景。

有关统计资料表明电力变压器绕组是发生故障最多的部件之一，研究其监测与诊断方法具有十分重要的实际意义。由于绕组松动或变形等机械结构参数的改变，必然会导致变压器器身的机械结构动力学性能发生变化，因此通过研究变压器的振动特性来监测和诊断绕组状况与故障成为了一个行之有效的途径。

绕组的振动由负载电流通过绕组时，在绕组间、线饼间、线匝间产生的电磁力引起。绕组受到的电磁力与电流平方成正比，在不考虑绕组振动的非线性情况下，绕组振动加速度的幅值正比于负载电流的平方，振动的频率是电流频率(工频50Hz)的2倍，即100Hz。

电力变压器在运行时，负载电流通过绕组，在绕组间、线饼间、线匝间产生电磁力则使绕组发生振动，绕组的振动通过变压器内部连接固件和绝缘油传递到变压器油箱壁，在油箱表面产生振动。因此，通过对变压器油箱表面的振动测量和分析处理可以监测变压器绕组机械结构状况。

油箱表面的振动不仅与振动源和振动传递相关，还受油箱体本身机械结构特性的影响；如图1所示，电力变压器油箱表面结构主要由平板结构面组成，还包含有加强筋结构面及其他不规则结构面。电力变压器体积较大，工作时绕组上各点的振动皆不相同，由于油箱结构的不一致性和绕组振动传播过程的复杂性，油箱表面上的振动并不都能有效地体现变压器内部绕组的状况，因此对油箱表面绕组振动的敏感区域进行研究分析，合理地选择振动测点位置对实现电力变压器振动在线状态监测和故障诊断是至关重要的。

程锦、汲胜昌和刘家齐等在标题为绕组振动信号监测法中测试位置的影响与分析(高电压技术，2004，30(10)：46-48)的文献中研究了不同负载电流和压紧状况下连续式绕组不同位置的振动信号以及测量位置对振动信号基频分量幅值的影响，还初步分析了压紧状况变化对不同位置的绕组振动信号的影响，基于此来确定可更好地提取振动信号特征向量的测试位置。

上述文献仅研究了绕组上的振动信号，未对油箱表面振动信号以及油箱体结构进行具体和深入的分析，只是根据绕组上振动信号基频分量幅值的大小，提出了振动测试时在绕组的空间对应的油箱表面上布置测点，但由于油箱体结构的不一致性以及振动传播的复杂性，其在油箱表面的振动布置测点并不能很好体现对应绕组上的振动情况，故无法给出一种客观有效的指标来评价测试位置对绕组振动的敏感性，难以应用于实际的现场测试中。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足和局限，本发明提供了一种电力变压器油箱表面绕组振动的敏感区域选取方法，所选区域采集的振动信号与负载电流有较高的相关性，能够反应变压器绕组振动特性和绕组状态特征。

一种电力变压器油箱表面绕组振动的敏感区域选取方法，包括如下步骤：

(1)在电力变压器油箱表面布置m个振动测点；在负载运行状态下对电力变压器的负载电流信号以及每个振动测点的振动信号进行n次同步采集；m和n均为大于1的自然数；

(2)根据同步采集得到的负载电流信号以及各振动测点的振动信号，计算出每个振动测点的振动平均能量、振动主成份比率以及振动相关系数；

(3)确定所述的振动相关系数、振动平均能量和振动主成份比率所分别对应的权重系数，进而计算出每个振动测点的振动综合评价指标；根据所述的振动综合评价指标选取振动测点。

所述的步骤(1)中，对电力变压器的负载电流信号以及每个振动测点的振动信号进行n次同步采集的方法为：连续T小时对电力变压器的负载电流信号以及各振动测点的振动信号进行监测，以初始监测时刻起每隔10秒钟对负载电流信号以及各振动测点的振动信号同步采集一次，同步采集时长为1秒，采样频率满足奈奎斯特采样定理，直至监测结束完成n次同步采集；T为大于等于24的自然数。

所述的步骤(1)中，在电力变压器油箱表面布置m个振动测点的方法为：首先，取m个振动测点中三分之二的振动测点均匀布置于油箱表面对应三相绕组的平板结构面上；然后，取m个振动测点中四分之一的振动测点均匀布置于油箱底面对应三相绕组的结构面上；最后，将其余振动测点均匀布置于油箱表面的加强筋结构面上。

所述的步骤(2)中，根据以下算式计算振动测点的振动平均能量：