电力变压器振动信号分离方法分析

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基于EEMD算法的变压器振动信号分析

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时间/s 图4 EEMD分解结果
4结语
Electrical Machines,200&3 8.
本文通过研究变压器在运行时产生的振动信号，对振动信号进行分析，研究振动信号与变压器运行之间的关系，并采用有限元分析法构建变压器模型，主要构建了低压绕组、高压绕组与铁芯的模型。EEMD算法的分解结果可清晰反映振动信号所代表的频率分量。
的向量表示。在上式中，电磁力、电磁感应强度和电流的关
系符合左手螺旋定则[410变压器铁芯振动主要是由磁致伸缩引起，磁致伸缩主要与变压器外部磁场与温度有关，铁芯温
度越高磁致伸缩越强，若电流突然增大磁感应强度提高，磁
致伸缩越强。当铁芯出现变形或者松动，铁芯内部磁场力矩
增大，铁芯受力增强，铁芯振动幅度增大。
在变压器正常运行的情况下，由励磁电压在铁芯中产生的磁通称为主磁通，记作％。主磁通在铁芯中产生的磁路是闭合的，并且磁通与铁芯柱上的绕组绞合。当变压器带负载工作时，电流流过电力变压器绕组在其绕组中和绕组附近周围空间产生的漏磁通，记作％,漏磁通数值的大小主要与负载电流的大小和漏磁磁路的方向有关，漏磁磁通与它所在的绕组是部分或者全部钱链的。按照电磁场的理论得出，电磁力的计算公式如式(1)所示：
[4] 颜秋容，刘欣，尹建国•基于小波理论的变压器振动信号特征研究[J].高电压技术,2017,33(1):165-168.
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电 IS China Computer & Communication
2021年第9期
x(t)的仿真信号如图3所示。图3中原始信号在0.2 s时发生跳变。通过集合经验模态

005,振动信号的分析方法

振动信号的分析方法在对设备进行监测和故障诊断中，大多都采用对设备进行振动状态监测，所以对振动信号进行有效地分析，使用不同的分析方法来获得振动信号的特性参数，这种方法是机械设备实现故障诊断的主要措施。

常用的振动信号分析方法有时域分析法，频域分析法，阶次跟踪分析法，经验模态分析法和包络解调分析法，下面逐个对这五种分析方法进行详细说明。

1时域分析法振动时域参数分析是对风力发电机组进行故障检测和诊断的简易方法，时域波形是经过DSP数据处理器去噪处理后的信号，包含较多的信息量。

在时域诊断中，采用的参数有:均值、均方根值、峭度值、峰值、脉冲因子、裕度系数……通过监测这些特征参数是否超过设定的_值来诊断传动部件是否发生机械故障。

幅域参数一般分为有量纲和无量纲2种类型的指标。

均值、均方根值等为有量纲的时域参数。

无量纲的时域参数包含偏态系数、波形因子、峰态系数、脉冲因子、裕度系数……现对时域分析中所涉及的主要釆用的参数进行简要介绍。

(1)均值:平均值又可称为直流分量，是用来评价信号是否稳定。

表征了振动信号变化的中心波动，是信号的常量分量，其表达式为其中，n为总的采样点数;表示振动信号的样本函数。

(2)均方根值:均方根值，也叫方均根值，它是对信号先平方，再求取平均值后开方得到的，是对没有规律的信号比较有用。

其表达式为(3)峭度:峭度值是可以直接体现概率密度的一种可靠参数，概率密度函数分布形态偏移越大，峭度值的绝对值就越大。

峭度值可以反映概率密度图形的对称性。

概率密度函数分布形态偏移越大，峭度值的绝对值越大。

除此之外，还有几种比较常见的时域参数，2频域分析法时域振动信号的频谱分析是目前所知的研究故障特征方法中基础的方法之一，可以在频谱中，获得比较全面的故障信息。

在频域中，主要从幅值频谱、功率频谱、倒频谱3个基本的频谱进行分析。

频谱的功能是用来分析原始信号中轴承内圈、外圈的固有频率和故障频率，以及齿轮箱齿轮互相哨合产生的哨合频率;倒频谱的功能是用于容易地获得频谱的边频带中的周期成分，并确定故障发生的位置。

基于振动分析法的变压器故障诊断

基于振动分析法的变压器故障诊断发布时间：2022-07-28T07:27:58.244Z 来源：《福光技术》2022年16期作者：陈日俊[导读] 近年来，随着我国电力系统地快速发展，电网系统已经从小电源、低电压、小电网的兴起阶段进入了大机组、超高电压、大规模互联电网的发展阶段。

国网山西省电力公司大同供电公司山西大同 037006摘要：目前常用变压器诊断方法包括短路阻抗法、频率响应分析法、局部放电检测法和油色谱分析法等，变压器机械特性的劣化通常是长期和累积发生的，而在机械稳定性劣化初期，变压器电气性能保持良好，很难通过上述方法检测变压器潜在威胁。

振动信号可以灵敏反映变压器机械状态，因此基于振动分析法的变压器状态检测受到学者广泛关注。

关键词：振动分析法；变压器故障；故障诊断1变压器故障分析近年来，随着我国电力系统地快速发展，电网系统已经从小电源、低电压、小电网的兴起阶段进入了大机组、超高电压、大规模互联电网的发展阶段。

由于光栅和容量增加，短路容量也随之增加，对电网系统整体的安全性和传输安全性提出了更强的要求。

如今的生活中，电力变压器给大型高层建筑、商务中心、机场、车站、地下电站等都提供了足够的电力，保证了企业的正常运转。

所以说变压器在现在的生活中变得越来越重要，已经成为我们日常生活中不可缺少的一部分。

变压器是一种通过电磁感应原理来实现交流电电压变换的装置，主要由铁芯、绕组、油箱、冷却装置和保护装置等组成，这些部件一起构成一个整体，每部分出现问题都会对变压器状态造成影响。

除了这些内部构件会导致故障产生，变压器的运行状态还会受到绝缘套的损毁或者引线故障等外部问题的干扰。

当这些内部或外部部件出现或即将出现故障时，他们的工作状态就不再稳定，因此就会出现不规律的振动，最终与其他正常工作的部件产生的振动混叠在一起，表现在变压器的箱体的振动上。

由于对变压器内部部件进行单独信号采集非常困难且即使能够采集部件的振动也会与变压器整体振动混叠，所以单独对部件进行内部采集是无意义的，只对最外层的变压器箱体的振动信号进行采集。

基于振动分析法的变压器故障诊断

保障电力系统的安全稳定运行
推动相关技术的进步和创新
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汇报人：
变压器振动产生的原因
变压器铁芯的磁致伸缩变压器绕组的电动力变压器油箱的机械振动变压器冷却系统的振动
振动信号的采集与分析
采集方法：采用传感器对变压器振动信号进行采集
采集位置：在变压器的关键部位安装传感器
采集频率：根据变压器的工作频率确定采集频率
分析方法：对采集到的振动信号进行时域、频域和时频域分析
基于振动分析法的变压器故障诊断
汇报人：
目录
添加目录标题
01
振动分析法的基本原理
ห้องสมุดไป่ตู้02
变压器故障类型与特征
03
基于振动分析法的故障诊断流程
04
实际应用案例与效果分析
05
技术挑战与发展前景
06
添加章节标题
振动分析法的基本原理
振动分析法的概念
定义：振动分析法是通过监测和诊断设备的振动状态，分析其特征参数和变化规律，以诊断设备故障的方法。
特征评估：对提取的特征参数进行评估，筛选出对故障诊断有价值的特征。
特征优化：对特征参数进行优化处理，提高故障诊断的准确性和可靠性。
故障模式识别与分类
振动信号采集：采集变压器的振动信号，并进行预处理特征提取：提取振动信号的特征参数，如频率、幅值等故障模式分类：根据特征参数对故障模式进行分类，如绕组松动、铁芯松动等诊断结果输出：输出故障模式及相应的处理建议
故障诊断的判据与标准
变压器油中溶解气体的含量和组成
变压器振动信号的频率和幅值
变压器绕组温度和油温的变化趋势
变压器运行时的声音和振动特征

基于振动信号分析方法的电力变压器状态监测与故障诊断研究

摘要总结分析了小波包分析（ＷＰＴ）在铁芯压紧状况检测中的应用情况及存在的不足；重点针对变压器空载条件下箱体振动（铁芯振动）信号的特点，通过仿真信号进行验证、分析希尔伯特黄变换（ＨＩ－ＩＴ）在处理箱体振动信号时出现的问题；据此，提出一种基于小波包变换和希尔伯特黄变换的时间一尺度一频率分析方法。通过计算重构信号与原振动信号之间的平均误差和残差百分比选择合适的小波母函数，利用相关度阈值方法筛选与原信号有更强相关性的频带，借助ＨＨＴ对小波包处理过的信号进行时间．频率域内的特征表示，将结果与相关文献中的方法进行了比较。利用该方法对铁芯压紧松动故障进行分析和诊断，验证了该方法的有效性。本文得到安徽省自然科学基金资助（Ｎｏ０７０４１４１５３）。关键词：电力变压器振动分析绕组铁芯振动预测模型小波包变换希尔伯特黄变换
绕组和铁芯的受力情况绕组变形和铁芯压紧状况对其振动的影响如何准确采集变压器箱体表面的振动信号箱体表面传感器位置的选择变压器箱体振动与加载电压和负载电流之间的关系如何建立箱体振动预测模型振动预测模型的可扩展性问题箱体振动信号的特征表示和提取问题围绕上述研究内容本论文开展的主要研究工作和得出的结论如下所述
ａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｉｎｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｆｅａｔｕｒｅｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓ
Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｍａｉｎｗｏｒｋ
ａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｆｏｌｌｏｗ：Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｄｉａｇｎｏｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ

电力变压器铁心振动特性分析

ＺｅｇＪｎＷａｇＪｎｄＧｕｉＺｏｉｎｉｇｈｎｉｇｎｉｇｉｏＪｅｈｕＪａｐｎ
（．ｈｊｎｎｖｒｉ，ｎｚｏ１０７Ｃｉａ２ＰｗｅＢｒａｆｈｏｉｇｉ，ｈｏｉｇ３２０，ｈｎ）１ＺｅａｇＵｉｅｓｙＨａｇｈｕ３０２，ｈｎ；．ｏｒｕｅｕｏＳａｘｎｔＳａｘｎ１００ＣｉａｉｔＣｙ
电力变压器铁心振动特性分析木
郑
摘
婧王婧顿郭洁周建平
（．１浙汀大学生物医学工程及仪器科学学院仪器科学与工程系，杭州３０２；．１０７２绍兴市电力局，绍兴３２０）１００要：作为电力变压器的主要部件，变压器铁心的振动信号主要与铁心紧固状况、绝缘程度密切相关，具有较强的非线
Ａｂｓｒｃ：ｔａｔＴｈｅｖｉｒｔｏｉｎａｆｌｒｅｐｗｅｒｎｓｏｍｅｏｅｉｏｒｌｔｖｉｏｄｔｏｆｃｒｏｐｅ－ｂａｉｎｓｇｌｇｏｒｔａｆｒｒｃｒｓｃｒｅａｉｅｗｔｔｃｎｉｉｎｓｏｏｅｃｍｒｓｏａｈｈｅ
ｔ — ｅｕｎｙａａｙｉｍｅｈｄＨｉｅｔａｇＴａｓｏｍ（ｉｆｑｅｃｎｌｓｔｏ，ｌｒ－ｎｒｎｆｒＨＨＴｉｉｔｄｃｄｉｔａｓｏｅｏｅｖｂａｉｎａａｙｉｍｅｒｓｂＨｕ）ｓｎｒｕｅｏｔｎｆｒｒｃｒｉｒｔｎｌｓｏｎｒｍｏｓ
１引言
对运行中的电力变压器实现在线监测及故障诊

变压器运行中有载分接开关切换时振动信号分析

变压器运行中有载分接开关切换时振动信号分析
变压器运行中有载分接开关切换时振动信号分析的报告
本报告是为了深入研究变压器运行中有载分接开关切换时所发生的振动信号，并给出相应的解决方案。

首先，给出有关变压器振动信号的一般介绍和概念：当变压器有载分接开关在切换时，因为部分电流或电压的突然改变，会产生电磁激励作用，使线圈和铁心在切换阶段产生振动，即变压器振动信号。

其次，介绍了实验试验方案：为进一步研究变压器振动信号，采用实验室中的变压器，在不改变变压器的结构参数的情况下，通过系统设计，进行有载分接开关切换时振动信号的捕捉、存储和分析。

最后，对实验数据进行分析、总结：通过实验数据，我们发现，变压器运行中有载分接开关切换时，振动信号有明显特征，振动幅度有规律的改变；而且，随着变压器负载参数的改变，振动信号的性质也有所不同，表明有载分接开关切换时的振动信号受外界参数影响，在参数改变时应注意振动信号的变化。

最后，提出给出有关解决方案：根据实验结果，当变压器发生有载分接开关切换时，可以通过设计相应的结构变更来降低振动幅度；另外，可以设计智能控制系统，通过相应的控制策略，控制变压器运行时有载分接开关的切换，以减少振动幅度，提高振动信号的控制能力。

综上所述，变压器运行中有载分接开关切换时的振动信号已经深入地研究，并提出了相应的解决方案，以有效地提高变压器运行中有载分接开关切换时的振动信号检测和控制能力。

差动变压器振动测量实验报告分析

差动变压器振动测量实验报告分析一、引言差动变压器是电力系统中常见的关键设备之一，其可用于测量和保护电力变压器的正常运行。

在实际运行过程中，差动变压器的振动情况可以作为判断设备运行状态的重要依据之一。

本实验旨在通过对差动变压器振动特性的测量，分析设备在不同运行工况下的振动情况，为差动变压器的运行状态监测提供参考。

二、实验目的1. 了解差动变压器的工作原理和振动特性；2. 利用加速度传感器测量差动变压器的振动信号；3. 分析差动变压器在不同工况下的振动频谱，判断设备的运行状态。

三、实验仪器和设备1. 差动变压器2. 加速度传感器3. 示波器4. 信号处理器四、实验步骤与方法1. 将加速度传感器粘贴在差动变压器外壳上，并连接到示波器；2. 开始记录振动信号，同时启动差动变压器；3. 在不同负载情况下进行振动信号记录和分析；4. 根据测量结果绘制不同工况下的振动频谱图。

五、实验结果与分析1. 在空载情况下，差动变压器振动较小，频谱集中在较低的频率范围内，且振动幅度相对较小；2. 在额定负载情况下，差动变压器的振动频谱扩展到较高的频率范围，振动幅度较空载情况有所增加；3. 在过载情况下，差动变压器的振动频谱进一步扩展并呈现出明显的高频成分，振动幅度明显增大；4. 不良工况下的振动情况可能会引发设备故障，因此，准确监测差动变压器的振动情况对于设备的运行状态评估和保护至关重要。

六、结论通过对差动变压器振动特性的实验测量与分析，可以得出如下结论：1. 差动变压器的振动情况与工作负载密切相关，正常运行的设备振动较小；2. 在不良工况下，差动变压器的振动幅度和频率范围明显增大；3. 监测差动变压器的振动情况可作为判断设备运行状态和保护的重要指标之一。

七、实验总结与展望通过本次实验，我们深入了解了差动变压器振动特性的测量与分析方法，并对差动变压器在不同工况下的振动情况有了更加清晰的认识。

差动变压器振动监测可以提供设备的运行状态信息，早期发现异常振动情况可以采取相应的措施及时进行维护修理，以避免设备故障和停机损失。

电力变压器铁心振动特性分析

1引言对运行中的电力变压器实现在线监测及故障诊断能够有效的减少变压器故障率,降低运行成本[1]。

铁心作为变压器的主要部件之一,对变压器的电磁性能、机械强度等起着至关重要的作用。

资料显示,铁心故障在变压器总事故中约占第3位[2],是变压器的主要故障源之一。

因此对铁心进行振动特性分析是大型电力变压器状态监测中十分重要的一部分。

变压器稳定运行时,铁心振动主要来源于硅钢片的磁致伸缩和叠片间特别是接缝处的电磁力[3]。

由于铁心磁化过程的饱和特性及法向磁通和缝隙磁通的复杂性,铁心振动具有非平稳、非线性的特性。

铁心振动受硅钢片材料、制造工艺、运行状态及环境等多种因素的影响[4-5],经过紧固件、垫脚等固体及液体绝缘油两种方式传到油箱表面[6]。

由于传播过程本身十分复杂,油箱表面不同位置的振动各异。

本文结合傅里叶变换和希尔伯特黄变换(HHT)方法,对6种不同型号的变压器铁心振动特性,传递特性,变压器油箱振动特性以及绕组振动对铁心振动的影响等几个方面进行了深入的实验研究与分析。

2 Hilbert-Huang变换在目前常采用的信号处理方法中,傅里叶变换受限于线性系统要求,在处理非线性非平稳过程时易引入的多余简谐波[7];而传统的时频分析方法如短时傅里叶变换[8]、Winger-Vill分布[9]以及小波变换[10]等,则因为Heisenberg 测不准定理的限制而无法同时提高时域分辨率与频域分辨率[11]。

因此,采用这些方法对具有非平稳性、非线性特征的铁心振动信号进行分析并不理想。

而HHT方法则是由Norden E Huang等人在1998年提出的一种新的信号处理方法。

该方法以计算瞬时频率为出发点提出,适用于非线性非平稳信号的时频分析。

将HHT方法引入铁心振动信号分析,其基本原理包括两个基本步骤[12-13]。

第一步是应用经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)从铁心振动信号中提取其本身固有的一组特征模式函数(intrinsic mode function,IMF),它的核心是一个“筛选”(sifting)过程。

振动分析法中混合信号分离算法的研究

振动分析法中混合信号分离算法的研究彭文邦;于虹;韦根原【摘要】振动分析法是电力变压器故障在线测量的一个有效手段,但混合振动信号分离则为一个难题.为解决变压器振动频响法,各振动源信号不易分离的问题,采用盲源分离算法对上述问题进行处理.首先介绍了盲源分离法的基本概念,包括fastICA 与SDICA算法.然后对这两种算法在变压器振动信号分离中的适用性进行了分析.最后基于实验测得的实验信号,使用仿真手段分别对SDICA与ICA算法的影响因素和分离效果进行了研究.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2017(045)003【总页数】5页(P27-31)【关键词】振源信号分离;盲源分离法;算法适用性;仿真分析【作者】彭文邦;于虹;韦根原【作者单位】华北电力大学,河北保定071003;云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明650217;华北电力大学,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM73电力变压器作为大型电力设备，一经损坏维修周期较长，设计范围广，危害较大，因此保证电力变压器安全可靠运行对电力系统正常运行具有重要意义[1-2]。

据相关资料显示，电力变压器绕组是较为容易发生故障的部分之一，截至2 006年底全国110 kV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[5,6]。

变压器本身抗短路能力不足是造成其故障的主要原因，然而绕组抗短路能力的丧失是一个逐渐积累的过程，因此尽早发现绕组故障对于电力变压器长期正常运行具有重要意义[3-4]。

振动分析法是一种在线实时监测的方法，可解决故障及时识别的难题。

然而变压器振动信号是由多种独立振源叠加而成，如何将铁心以及绕组的振动信号分离是使用振动频响法检测变压器故障的一个关键问题。

因此对信号分离的算法进行研究对振动频响法有效的应用于变压器故障检测具有重要意义。