《電力變壓器繞組狀態線上監測關鍵問題研究》是依託上海交通大學，由王豐華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電力變壓器繞組狀態線上監測關鍵問題研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王豐華
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
振動分析法線上監測變壓器繞組狀態時，突發短路時變壓器繞組振動特性的理論研究和振動信號的特徵量提取方法是關鍵。首先使用電磁暫態軟體EMTP和有限元軟體ANSYS通過建模研究突發短路時的繞組電動力分布，進而分別建立計及動態短路電動力與墊塊非線性的變壓器繞組軸向振動多自由度模型和可對變壓器繞組變形典型故障進行預設的有限元模型，研究突發短路時變壓器繞組振動特性規律。然後分別在時域採用數學形態學與多重分形和在時頻域採用局域均值分解法對突發短路時的變壓器振動信號進行分析，據此定義時頻域特徵指數描述突發短路時變壓器繞組發生變形乃至損壞演變過程中的振動特性。根據變壓器線上監測系統提供的海量電壓電流和振動監測數據，提出使用格線密度聚類分析法和自回歸廣義神經網路法對變壓器正常運行時振動信號進行監測和預測。最後，套用分層次模糊綜合評判法對變壓器繞組狀態進行評估，為基於振動分析法的變壓器繞組狀態監測研究奠定基礎。
結題摘要
為更加準確的識別變壓器繞組狀態的變化，確保變壓器的安全可靠運行，本研究綜合理論建模、信號分析方法及試驗研究對突發短路下變壓器繞組的振動特性及振動信號的特徵量提取方法展開了若干研究。首先建立了基於電磁暫態軟體ATP和有限元分析軟體ANSYS的變壓器電磁場與機械場仿真模型，基於該模型，實現了突發短路下系統短路電流及作用在變壓器上的電動力的計算分析，及由短路電動力激勵而引起的變壓器繞組振動回響的全過程仿真計算。仿真計算結果與試驗結果的良好吻合有效驗證了計算結果的正確性。此外，突發短路時，由於短路電動力劇增，使得變壓器繞組的振動幅值遠大於其正常運行時的振動，且振動信號的頻譜含量較為豐富。變壓器繞組振動的位移峰值隨短路電流峰值增大而增大，但增幅逐漸放緩，而變壓器繞組振動信號中的諧波含量隨電流峰值增大而增幅逐漸增加。同時，突發短路的短路電流值越大，變壓器繞組的振動強度越大，同時多次短路衝擊會對變壓器繞組機械特性的破壞產生累積作用。針對突發短路下變壓器振動信號的非平穩和識別特性及短路電動力作用於變壓器繞組時的振動回響特性，提出了綜合EEMD算法與數學形態學的振動信號波形特徵的提取方法，據此實現了突發短路下變壓器振動信號的時域分段，進而使用多尺度數學形態學對其進行特徵提取，根據振動信號的形態譜波形特徵及其譜熵值，提出了基於形態組合濾波與形態譜分析的變壓器繞組狀態檢測方法。所提出的改進LMD算法可更加準確地對突發短路下的振動信號進行分解，進而基於Hilbert譜可實現振動信號頻譜特性的準確描述。針對變壓器正常運行時振動信號與其運行參數如電壓、電流等的關係，所提出的最佳化廣義回歸神經網路在具有局部逼近能力及針對非線性模型良好擬合特性的同時，通過設定置信區間的方法對改進廣義回歸神經網路的輸入量進行預處理，有效地抑制了現場干擾信號對測試數據的影響，提高其擬合和預測精度。基於粒子群與人工免疫融合相結合的最佳化算法具有收斂速度快和局部搜尋能力強的特點，可得到較為滿意的散布常數的最優值。綜合前述研究結果，建立了綜合綜合變壓器穩態運行與突發短路下振動信號的時頻域特徵的繞組狀態評估方法，可對變壓器繞組狀態進行準確評估。研究結果可為基於振動分析法的變壓器繞組狀態檢測方法提供重要的依據和指導。
