一种变压器振动特征提取方法

一种变压器振动特征提取方法
(1)技术领域
1.本发明属于信号监测技术领域。涉及一种变压器振动特征提取方法。
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背景技术：

2.随着电力行业对电力设备的噪声污染问题越来越重视，变压器的振动幅值和频率特性已经成为了变压 器的重要技术指标。变压器的振动主要来源于铁心的磁致伸缩效应和绕组电动力的作用效果，铁芯和绕组 作为变压器振动的主要源头，其振动经变压器器身传递引起其他组件的振动。要对变压器的振动进行改善 和抑制，首先要对变压器的振动进行识别特别是关键组件的振动特性，从而能够对变压器振动状况做出正 确的评估。因此，对变压器的振动特性提取具有重要的价值和意义。
3.现有的变压器的各种振动特性分析中，主要是通过测量变压器不同位置的振动加速度，通过频谱分析 研究不同部件的振动特性和互相影响。但是变压器器身表面测得的振动信号包含大量的干扰信号，需要进 行有效的分离。
4.本发明的目的在于对变压器振动信号提出一种有效的特征提取方式。
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技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种变压器振动特征的提取方案。技术方案是通过在变压器器身布置若干的测 点，通过多测点测的振动矢量和矩阵表征变压器的振动。当变压器的振动发生变化，经过传递到达器身后， 会导致测点的振动发生变化。由于振动在传递过程中的衰减，导致了器身表面不同区域振动或加强或减弱， 从而使得器身的振动分布特性发生变化。
6.所述变压器振动特征提取方法通过在变压器起身表面加速度传感器获取变压器的振动加速度数据，通 过多组不同位置的测量组成振动矩阵。
7.所述变压器振动特征提取方法中的加速度传感器自带有绝缘磁性底座，可以方便地粘在测量变压器的 器身各个金属区域表面，同时该传感器通过内置的放大电路放大收集到的振动信号，无需外接放大电路处 理信号。
8.所述变压器振动特征提取方法加速度传感器输出的信号进行调理并输出到数据采集卡,并与作为数据 接收端的计算机相连，用于采集信号的数据分析。
9.所述变压器振动特征提取方法在实验室和现场都可进行，现场采集振动信号时，为保证测试人员安全 需要通过在线检测系统经以太网传输到上位计算机进行数据分析。
10.由于采用了上述的技术解决方案，能方便用于变压器振动特性测试。本发明主要通过数据矩阵分析， 可通过计算软件迭代计算实现快速的特征提取。利用本方法可以对变压器多种关键部件进行振动测试以提 取振动特性,对变压器的结构优化,振动改善具有理论指导价值,可广泛应用于变压器设计研发。
(4)附图说明
11.图1是本发明振动测量原理图
12.图2是本发明传感器的布置图
13.图3是本发明特征提取流程图
14.图4是本发明振动测试的结果图
(5)具体实施方式
15.1测点布置、2区域特征分析(定义振动特征矩阵)、3迭代计算抽取投影矢量
16.本发明的振动特征提取有三部分组成，振动信号采集系统、数据处理系统、计算机计算分析系统，如 图1所示。针对变压器测点选择问题，本发明
17.电力变压器体积大，运行过程中内部各点的振动不尽相同，由于变压器器身结构的不一致和铁芯、绕 组振动传播过程的复杂性。要全面反应变压器的振动情况合理地选择振动测试位置。本发明所使用的变压 器振动特性提取方法有数据采集系统、数据分析软件和结果输出系统三部分组成。本发明的测试对象为 sbh15-10/0.4非晶合金干式变压器。图2为测试变压器器身测点的布置，采用5台数据采集仪并行测量， 圆圈表示对应传感器的位置。
18.由于每台仪器的测点基本上是集中分布在变压器油箱表面的某一区域，因此对每台测试仪器测点的振 动作分析，就能体现变压器油箱表面不同区域的振动。本发明就实际问题提出以下多测点振动特征矩阵的 定义。对于一般的振动测点分布，包括在油箱壁和在绕组上，定义多测点振动特征矩阵：
19.a＝[a1,a2,
…an
]
[0020]
式中，n为测点数，ai表示为一个振动矢量。
[0021]
将振动100hz-600hz成分的幅值作为表征变压器振动的特征量，多测点的振动特征矩阵为：
[0022][0023]
为了抽取对有用振动信息，在相似度的定义上引入了相似判别函数：
[0024][0025]
通过计算机的迭代计算找到一个单位矢量α使得z
α
最大，抽取振动特征矩阵中的有效信息，即投影 矢量。抽取的投影矢量使得同类振动分布具有最小的差异，并具有较好的稳定性。根据矩阵的相似性判别 函数，就可对振动特征矩阵进行特征抽取，如图3流程所示。对于同类变压器状态的振动特征矩阵，设法 抽取它们的相似信息。通过求使相似性判别函数取最大的矢量α，我们可得到这类变压器状态的振动特征 矩阵的特征矢量：
[0026]
[0027]
若b为变压器未识别的振动特征矩阵，求的矩阵b在单位矢量上的投影xb＝b
t
α,最后求得该投影到 矢量中心的距离。
[0028]
通过sbh15-10/0.4非晶合金干式变压器对本发明的测试，振动特征提取结果如表1-3所示。


技术特征：
1.一种变压器振动特征提取方法，属于信号监测技术领域。技术方案是通过变压器器身设置振动测点获取变压器振动数据，在此基础上，通过基于特征矩阵相似度的变压器振动识别算法来判断变压器的运行工况。其特征在于包括:所述变压器振动测方法可将振动加速度传感器设于变压器油箱表面和油箱内部夹件上的,用于获得变压器油箱表面的振动信号和夹件表面的信号。所述变压器振动特征提取方法中的振动传感器内置放大电路，不用外接电荷放大器，同时传感器带绝缘磁座，能方便地粘在变压器器身的测量点处。所述变压器振动特征提取方法加速度传感器输出的信号进行调理并输出到数据采集卡,并与作为数据接收端的计算机相连，用于采集信号的数据分析。2.根据权利要求1所述的变压器振动特征提取方法传感器ad100t-d iepe，其特征在于:传感器的灵敏度为1000mv/g；测试的频率范围为0.2hz-8000hz；加速度范围为
±
5g；安装的谐振频率为27khz；加速度方向是通过插头的中心，从安装表面择时向加速度计的本体为正向；输出阻抗≤100ω。3.根据权利要求1所述的变压器振动特征提取方法，数据采集卡采用北京启创莫非电子科技有限公司的mps-140801型号8路24位采集通道的采集卡。其特征在于:支持icp传感器；电压量程为-10v～ 10v；采样率有128k、64k、32k、16k、8k、4k、1k、共8挡；可工作在win7,xp等操作系统中，支持vb、vc、labview和matlab等编程语言。

技术总结
本发明涉及一种变压器振动特征的提取方法，属于信号监测技术领域。它包括用于测试振动的加速度ICP传感器、模拟与数据信号转换的数据采集卡、数据接收和分析用的计算机和连接电脑与数据采集卡的带USB接口的数据线；还包括测试对象变压器。本发明运算方式简单,分析计算功能主要依靠计算机软件实现,便于升级和维护,携带便捷。本发明对于一般的振动测点分布，包括在油箱壁和在绕组上，定义了多测点振动特征矩阵。—种基于特征矩阵相似度的变压器状态识别算法，基于定义的矩阵相似度，本发明提出相似判别函数，并基于此给出了一种变压器振动特征的提取方法。振动特征的提取方法。振动特征的提取方法。


技术研发人员：刘道生 李鹏 陈亦杰
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/12/16