一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法、介质及系统与流程

    专利2026-03-07  7


    本发明属于变压器铁心绕组耦合振动模型,具体而言,涉及一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法、介质及系统。


    背景技术:

    1、变压器是电网的重要设备,其运行状态直接影响着电网的稳定性。长期以来,传统的变压器状态监测和故障诊断主要通过离线测量和理化分析来实现。这类方法需要停运检修,费时费力;同时也无法实现变压器的在线监测与预警。

    2、近年来,基于振动分析的在线监测技术为变压器状态评估和故障预测提供了新的思路。通过布置传感器采集变压器运行时的振动信号,并分析信号中的特征来评估变压器的机械运行状态。具体而言,频域分析是目前广泛采用的振动分析手段之一。通过对振动信号进行频谱分析,提取信号的特征频率、频率分布范围等信息,可以有效反映设备的运行状态。

    3、虽然振动分析技术在变压器状态监测中展现出巨大应用前景,但传统基于单点传感的振动分析存在一个重大缺陷,那就是难以全面刻画变压器中不同部件之间的相互影响和耦合关系。而变压器铁心和绕组之间的动态响应和耦合效应,直接影响着变压器的稳定可靠运行。因此,研究变压器铁心绕组间的耦合振动行为,对提高状态监测和故障预警的精确性具有重要意义。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本发明提供一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法、介质及系统,能够解决当前现有技术对变压器铁心绕组振动监测过程中,缺乏考虑铁心振动对绕组振动的影响,难以更全面地反映变压器铁心绕组的振动特征。

    2、本发明的第一方面提供一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其中,包括以下步骤:

    3、s10、获取变压器铁心上设置的m个光纤加速度传感器采集的信号,记为第一加速度信号集;同步获取变压器绕组上设置的n个光纤加速度传感器采集的信号,记为第二加速度信号集;其中,m<n;其中,所述变压器铁心上设置的m个光纤加速度传感器记为第一传感器集,包括多个第一传感器;所述变压器绕组上设置的n个光纤加速度传感器记为第二传感器集,包括多个第二传感器;

    4、s20、将所述第一加速度信号集以及所述第二加速度信号集中的每个信号预处理后转化为振动信号,得到第一振动信号集和第二振动信号集;其中,所述第一振动信号集包含多个第一振动信号,所述第二振动信号集包含多个第二振动信号;

    5、s30、获取所述第一振动信号集和所述第二振动信号集中每个信号的频域特征;

    6、s40、以任意一个第一振动信号作为基础信号,以所述基础信号的频域特征的最大频率和最小频率区间作为选择性滤波区间,对每个第二振动信号进行滤波以过滤掉超过所述滤波区间的信号段,得到第三振动信号;

    7、s50、计算每个第二振动信号中的滤波比,所述滤波比表示第三振动信号所占对应的第二振动信号的比例;

    8、s60、遍历所述第一振动信号集,循环执行步骤s40~s50,得到每个所述第二振动信号对于每个所述第一振动信号的滤波比;

    9、s70、以每根铁心为坐标系,获取所有第一传感器以及所有第二传感器的坐标;

    10、s80、建立回归模型,用于计算铁心振动对绕组振动的影响度,基于所有第一传感器以及所有第二传感器的坐标以及每个所述第二振动信号对于每个所述第一振动信号的滤波比对所述回归模型进行拟合,得到变压器铁心绕组耦合振动模型。

    11、在上述技术方案的基础上,本发明的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法还可以做如下改进:

    12、其中,所述每个信号预处理的步骤中,预处理的方法包括去除直流分量、滤波去噪。

    13、其中,所述获取所述第一振动信号集和所述第二振动信号集中每个信号的频域特征的步骤中,频域特征提取的方法是快速傅里叶变换法,所述频域特征包括主频率、对应幅值和频率范围。

    14、其中,所述计算每个第二振动信号中的滤波比的步骤具体是:对每个第三振动信号计算有效信号能量;计算对应的第二振动信号的有效信号能量;将两者的能量比值作为滤波比。

    15、进一步的,所述有效信号能量按照信号的时间长度计算。

    16、其中,所述回归模型的表达式为:y=β0+β1r+β2d+ε;

    17、其中,y表示第一传感器对第二传感器的影响程度,

    18、β0,β1,β2表示回归系数,ε表示误差项,r表示滤波比,d表示第一传感器与第二传感器的距离。

    19、其中,变压器每个铁心上布置至少1个光纤加速度传感器,每个绕组上布置至少2个光纤加速度传感器。

    20、进一步的,m=20;n=80。

    21、本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质,其中,所述计算机可读存储介质中存储有程序指令,所述程序指令运行时,用于执行上述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法。

    22、本发明的第三方面提供一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立系统,其中,包含上述的计算机可读存储介质。

    23、与现有技术相比较,本发明提供的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法、介质及系统的有益效果是:采用分布式多点测量的方式,在变压器铁心和绕组部位布置光纤加速度传感器,可以收集不同部位的振动数据,更全面地反映变压器的振动特征;采用基于频域滤波分析铁心振动对绕组的影响程度,可以定量反映两者间的动态耦合关系;通过建立回归模型对多源传感器数据进行融合,考虑频域因素和空间距离因素,使得铁心绕组耦合模型更加准确,其中所建立的耦合振动模型,能够实现对变压器故障的识别和定位,提高状态监测与预警的效果。综上所述,本发明的技术方案解决了当前现有技术对变压器铁心绕组振动监测过程中,缺乏考虑铁心振动对绕组振动的影响,难以更全面地反映变压器铁心绕组的振动特征。



    技术特征:

    1.一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,所述每个信号预处理的步骤中,预处理的方法包括去除直流分量、滤波去噪。

    3.根据权利要求1所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,所述获取所述第一振动信号集和所述第二振动信号集中每个信号的频域特征的步骤中,频域特征提取的方法是快速傅里叶变换法,所述频域特征包括主频率、对应幅值和频率范围。

    4.根据权利要求1所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,所述计算每个第二振动信号中的滤波比的步骤具体是:对每个第三振动信号计算有效信号能量;计算对应的第二振动信号的有效信号能量;将两者的能量比值作为滤波比。

    5.根据权利要求4所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,所述有效信号能量按照信号的时间长度计算。

    6.根据权利要求1所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,所述回归模型的表达式为:y=β0+β1r+β2d+ε;

    7.根据权利要求1所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,变压器每个铁心上布置至少1个光纤加速度传感器,每个绕组上布置至少2个光纤加速度传感器。

    8.根据权利要求7所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法,其特征在于,m=20;n=80。

    9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有程序指令,所述程序指令运行时,用于执行权利要求1-8任一项所述的一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法。

    10.一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立系统,其特征在于,包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。


    技术总结
    本发明提供了一种变压器铁心绕组耦合振动模型建立方法、介质及系统,属于变压器铁心绕组耦合振动模型技术领域,包括:获取变压器铁心上设置的M个光纤加速度传感器采集的信号,记为第一加速度信号集;同步获取变压器绕组上设置的N个光纤加速度传感器采集的信号,记为第二加速度信号集;预处理后转化为振动信号,得到第一振动信号集和第二振动信号集;每个信号的频域特征;以任意一个第一振动信号作为基础信号,对每个第二振动信号进行滤波并计算滤波比;建立回归模型,用于计算铁心振动对绕组振动的影响度,拟合得到变压器铁心绕组耦合振动模型。解决了现有技术缺乏考虑铁心振动对绕组振动的影响,难以更全面地反映变压器铁心绕组的振动特征。

    技术研发人员:周秀,张建国,田天,白金,史磊,杨海涛,俞华,罗艳,王博,王玮,蒋芮,高婷玉,孙尚鹏,陈江波,徐玉华,谢一鸣,邵苠峰,于家英,刘康,丁国成,申笑林,曲利民,晁阳,包艳艳,许敏虎,尹思源,厉东
    受保护的技术使用者:国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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