基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法(2)

　　４、实验验证及现场应用

　　４．１特征信号分析

　　为验证上文提出的绕组变形诊断模型及方法的正确性，分别测量绕组在正常与故障情况下的振动信号，试验对象选用２台新旧程度、型号不同的正常电力变压器：其中一台为南京供电公司退役的电力变压器，记为变压器Ⅰ，其型号为Ｓ９－Ｍ－１００／１０，电压比为１０ｋＶ／０．４ｋＶ，联结组号为Ｙｙｎ０；另一台为南京供电公司提供的全新电力变压器，记为变压器Ⅱ，型号为Ｓ１１－Ｍ－２００／１０，电压比为１０ｋＶ／０．４ｋＶ，联结组号为Ｄｙｎ１１。加速度振动传感器轴向灵敏度为２０ｐＣ／ｇ，最大横向灵敏度＜５％，测量频率为０．５～１２ｋＨｚ，满足线圈振动测试要求。电流测量采用霍尔电流传感器，测量范围０～２００Ａ；电压对绕组变形振动影响不大，采用普通电压表；选用水银温度计测量变压器内油温，其量程为０～１５０℃。将相同的６个加速度振动传感器通过粘接或者磁铁吸附等方式分别固定于中所示的位置１～６（本实验采用磁铁吸附），通过尼高力数据采集仪采集，采样频率为１０ｋＨｚ。将采集信号传输至ＰＣ机，同时将电流、电压、温度信号输入到ＰＣ机进行分析与故障判定。

　　在变压器正常运行时，对其箱体表面的振动信号进行采集，记为正常信号。对变压器Ⅰ和Ⅱ进行绕组变形故障设置，变形故障包括变形匝数不同、变形量不同以及变形方向不同，均设置故障相为Ａ相。设置方法如下：用吊车将变压器吊芯，将Ａ相绕组端部２块垫块取出，利用竹片轻轻插入绕组线饼间隙，使绕组变松，然后使用木槌敲击竹片，造成线饼幅向变形，其中设置变压器Ⅰ比变压器Ⅱ的变形程度严重。

　　４．２故障类型的判别

　　为验证提出的诊断模型和诊断方法，对被设置故障的电力变压器Ⅰ和Ⅱ分别进行故障诊断，并将在当前变压器箱体表面采集的振动信号记为当前信号。首先将电流传感器采集测量的负载电流信号、电压表读取的电压信号分别记为ｉ５０和ｕ５０，温度计测量的变压器内部油温记为θｔ０，并采用变压器油箱振动信号折算模型（式（３））分别对２台变压器的振动信号基频分量进行折算，然后选取变压器正面中部振动信号，对其基频分量能量值ＥＦ１００进行对比分析，

　　４．３现场应用

　　本研究成果已在国家电网公司科技项目“基于振动（噪声）的电力变压器故障诊断”中得到成功应用，样机已于２０１２年５月在江苏省南京市云南路１１０ｋＶ变电所投入试运行。

　　该装置采用高级精简指令集计算机（ＲＩＳＣ）微处理器（ＡＲＭ）配以先进的现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）技术，以及高清大屏幕液晶显示器，操作简单、界面友好。在面板上只有１个与操作有关的三态型按键，它与液晶显示器上的软按钮相互配合，可很方便地实现所有人机接口功能。该系统有１１路振动传感器输入（另有其他用途），１路电流输入（可取自现场高、低压侧任一电流互感器，只需在系统中设置不同变比即可，本系统利用现场一个备用电流互感器），１路温度（采用变压器内部油温参加计算，但如果现场测量变压器内部油温不方便，可以测量变压器油箱外壁温度进行折算，虽有一定误差，但由于振动对温度影响较小，且本系统是特征量的相对比较，所以影响不大）。因该变电所位置重要，需要快速安装，同时考虑该变电所一次侧电压比较稳定，微小的电压波动对绕组变形振动影响不大，因此，该变电所电压信号暂时没有接入。另外该系统还有１路环境噪声输入（另有用途）。该系统运行信息目前通过通用分组无线业务（ＧＰＲＳ）发送到相关人员手机，正常状态每天发送一次，如有故障，实时发送。

　　５、结语

　　本文从振动法的角度对绕组变形故障的振动信号进行了分析，提出除基频分量以外，５０Ｈｚ分量及其倍频分量、基频的倍频分量均作为故障特征频率；建立了计及电流、电压、温度等运行状态量影响的振动信号基频分量折算模型；根据不同频率分量在不同位置处的变化规律及相互间能量的组合关系，提出了绕组变形故障诊断模型和基于该模型的诊断方法；通过试验验证了该诊断模型及诊断方法的正确性。本文提出的方法属于智能变电站技术领域，不仅能够准确地应用于对绕组变形故障的诊断，而且能够为其他领域的故障诊断提供参考。

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