[发明专利]一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法

说明书

一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，含下列步骤：1、对变压器绕组进行扫频激振试验，获取变压器绕组的振动频响曲线；2、对M个测点的变压器绕组振动频响曲线进行曲线融合，得到变压器绕组的振动频响融合曲线；3、计算变压器绕组振动频响融合曲线的归一化奇异谱熵；4、根据振动频响融合曲线的归一化奇异谱熵的变化对绕组状态进行判别：当归一化奇异谱熵的变化超过10％时，判定变压器的绕组发生变化，此时需要及时进行检修处理，避免形成重大故障。本发明可以实现变压器绕组状态诊断，高效、灵敏地检测出变压器绕组的变化情况；同时，通过将不同测点的振动频响曲线进行融合，可以尽可能地将测量误差对判断结果的影响降到最低。

技术领域

本发明涉及一种信号监测方法，尤其是涉及一种变压器绕组工作状态的检测方法。

背景技术

电力变压器作为电能转换的一次设备，在电力系统中有着十分重要的地位，并被称为电力系统的心脏。变压器的安全稳定运行对电网的可靠性及稳定性具有重要意义。随着我国电网容量的不断增大，短路容量相应增加，变压器出口短路形成的冲击电流所产生的巨大电磁作用力，会对变压器绕组的机械强度和动稳定性构成严重威胁。若不及时对故障变压器进行维修，不仅会损害变压器，更会对电网的正常运行造成影响，甚至导致电力系统崩溃。

变压器突发短路故障时，其绕组内会流过较大短路电流，在漏磁场的作用下对绕组产生较大电动力，进而导致绕组发生松动或变形。现有研究表明，变压器绕组变形具有累积效应，若不及时发现并修复松动或轻微变形故障，则当绕组松动或变形积累到一定程度后，会使变压器的抗短路能力大幅下降，较易引发重大事故。同时，绕组的松动或变形还会导致线圈内部局部绝缘距离发生变化，使局部出现绝缘薄弱点。当遇到过电压时，绕组可能发生饼间或匝间短路，或者由于局部场强增大而引起局部放电，随着绝缘损伤部位的逐渐扩大，最终导致变压器发生绝缘击穿事故，进而进一步扩大事态。因此，在运行过程中，当变压器经历了外部短路事故或进行常规检修时，如何有效诊断变压器绕组是否存在松动，进而判断变压器是否需要进行检修处理是保障变压器安全运行的重要措施。

变压器绕组变形检测是目前变压器的常规试验项目之一，最常用的检测方法主要有两种：一是短路阻抗法，由于变压器的短路阻抗反映的主要是变压器绕组的漏抗，而变压器漏抗由绕组结构决定，一旦变压器绕组发生松动或变形，变压器的漏抗也会发生相应改变，因此，通过对变压器的短路阻抗进行检测可间接反映变压器绕组是否发生了松动或变形，但该方法灵敏度较低，故障检出率较低，只能在变压器线圈整体变形较为严重时得到较为准确的诊断结果。二是频响法，将变压器绕组视为分布参数网络，并在频域由传递函数描述其特性，当绕组发生局部机械变形后，其分布参数发生相应变化，进而改变网络传递函数，因此，通过分析变压器绕组的网络传递函数曲线可对网络电参数进行分析，从而推断出变压器绕组是否发生松动或变形，但该方法的频响波形较为复杂，对绕组状况进行判断需要较多经验，难以形成明确的定量判据。

若将变压器绕组看作一个机械结构体，则当绕组结构或受力发生任何变化时，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映。因此，在变压器停电状态下，给变压器绕组注入频率和幅值已知的激励信号，则可通过测试变压器箱壁上的振动信号获取绕组的振动响应来对绕组的工作状态进行检测。与前述电气测量法相比较，只要绕组的机械特性(如结构变形、预紧力松动等)发生变化，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映，从而大大提高了检测的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，该方法通过对变压器绕组进行扫频激振试验，计算分析变压器绕组振动频响曲线变化，实现对变压器绕组工作状态的高效、准确判断。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，包括下列步骤：

(1)对变压器绕组进行扫频激振试验，获取变压器绕组的振动频响曲线，所述的变压器绕组扫频激振试验采用如下试验方法：