[发明专利]一种变压器短路累积效应对绕组影响程度的量化分析方法

说明书

本发明公开了一种变压器短路累积效应对绕组影响程度的量化分析方法，包括：采集连续多次短路冲击过程中的振动时域波形，通过WVD获得了振动信号的时频谱图并构建对应的时频矩阵，对时频矩阵进行奇异值分析得到其特征矩阵；以正常工况下的振动时频特征矩阵作为绕组机械稳定类，以最后一次至失稳形变的短路冲击下的振动时频特征矩阵作为绕组机械失稳类，采用模糊C均值聚类算法，计算每次短路冲击时振动特征矩阵隶属各类的隶属度，由此得到变压器短路累积效应的量化影响程度量化值；较以往的测量手段而言，本发明能够根据测量值发现累积效应，并对累积效应的影响进行量化分析，能够合理地为在运变压器给出运行维修建议。

技术领域

本发明涉及变压器绕组形变监测技术领域，具体而言，涉及一种变压器短路累积效应对绕组影响程度的量化分析方法。

背景技术

随着我国电网快速发展，电网容量日渐增大，短路故障造成的变压器损坏事件呈上升趋势。当变压器遭受短路冲击时，绕组通过的电流瞬时陡增，由于非铁磁材料不具有饱和现象，漏磁通也将相应增大，二者相互作用使绕组受到很大的电磁力冲击而损坏。多次短路冲击累积效应导致实际抗短路能力下降也是变压器损坏事故的重要原因。

目前绕组的机械状况难以直接用肉眼观察，传统电气测量技术也难以发现变压器绕组的劣化趋势，缺乏能够监测、诊断短路冲击累积效应的方法和装置。另一方面，虽然国内外学者对累积效应逐渐关注，但累积效应对抗短路能力的影响的定量研究仍较少。因此提出一种累积效应对绕组的影响程度的量化分析方法对变压器抗短路能力的评估均有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是本发明的目的在于，提供一种基于聚类分析的变压器短路累积效应对绕组的影响程度量化分析方法，用于解决变压器绕组稳定性能研究问题。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种变压器短路累积效应对绕组影响程度的量化分析方法，包括以下步骤：

实时采集变压器的振动波形，分析采集过程中历次短路冲击下变压器的振动波形，生成振动波形的时频谱图；

将时频谱图量化为时频矩阵，并进行奇异值分解，生成表征振动信号特性的奇异值特征矩阵；

基于变压器的绕组机械稳定性，将奇异值特征矩阵进行分类，生成用于表示正常工况下的第一类振动奇异值特征矩阵，以及用于表示失稳形变下的第二类振动奇异值特征矩阵；

基于第一类振动奇异值特征矩阵和第二类振动奇异值特征矩阵，通过聚类算法，获取变压器在每次短路冲击时绕组振动特征隶属于各类的隶属度，生成变压器短路累积效应的量化影响程度量化值。

优选地，在采集每次短路冲击下变压器的振动波形的过程中，将采集点设置在靠近短路相侧的变压器外壳上，采用上升沿触发，当振动加速度超过阈值时，记录触发前100ms至触发后300ms的波形，作为振动波形。

优选地，在生成振动波形的时频谱图的过程中，将振动波形进行Wigner-Ville分布处理，得到振动波形的时频谱图，其中，Wigner-Ville分布用于对信号的瞬时对称相关函数的傅里叶变换，在不加窗的前提下进行时频分析。

优选地，在将振动波形进行Wigner-Ville分布处理的过程中，引入参数化函数，进行平滑处理，用于抑制交叉项的影响，其中，Wigner-Ville分布的处理过程为：

平滑处理的过程为：

式中，g(t)，H(ω)分别为时域窗函数和频率窗函数，g(0)＝H(0)＝1。

优选地，在将时频谱图量化为时频矩阵的过程中，通过对时频谱图进行时频窗格划分，并计算每个窗格内的功率谱密度，将时频谱图量化为时频矩阵。