电子技术●Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法 文／杨强 振动既是变压器故障的致因 之一，又是识别变压器绕组变形 故障的重要表征。首先对一般振 动监测途径进行了归纳和分析， 认为这些途径并不能够精确地对 变压器绕组变形故障进行诊断， 最后提出了诊断电力变压器绕组 变形故障的新方法，该方法基于 量化模型，具有一定的可靠性。 ．１啦黼ｊ盘Ｉ 【关键词】振动电力变压器绕组变形故障 图１：变压器箱体振动信号监测位置 诊断方法 发生异常振动，振动信号的强度表征着其故障 电力变压器是电力系统得以运行的重要 的严重程度。因此，可以通过对振动频率的分 组成部分，它可以通过对电压的调节和控制来 析来识别故障，各个振动频率的能量可以由公 式（１）表示： 对整个系统的稳定和安全起到重要的保障。在 电力管理实践中，变压器的故障类型很多，其 ｓ ＝ 中最为常见的是绕组变形故障，它对变压器的 运行，乃至整个系统的运行都会造成重大阻碍。 式中，ｓ（ｔ）表示振动信号，ＦＦＴ表示傅里 在实践中，管理人员通常是通过电力测试等常 叶变换，Ｈ（ｆ）表示频域信号，Ｅｆ表示信号能量 规手法来检测障碍，但是，要准确找到障碍的 值，ｘ 表示Ｈ（Ｄ的各个离散点的幅度。 关键，还需要结合机械、仪器测试等手法来寻 单一频率并不足以表征振动的全部信号， 找新的突破。接下来，本文将就去振动手法来 因而需要结合频带内不同频率强度的信号来作 对电力变压器绕组变形故障进行尝试诊断，以 综合分析和判断。对于绕组变形故障而言，可 寻找新的方法，从而提升变压器的安全性能， 以利用以下包含了３个诊断特征的模型来诊 保证电力系统的稳定性和安全性。 断： １一般振动诊断方法 （Ｅｍ＋西ｌ 一Ｃｔ 对于如何初步确定故障位置，理论界和一 线管理人员都有一些方法，如通过延时效应定 ．｛｝ ｌＥＴ￣ ＋Ｅｏ＋ＥＴ渤 ｌ，ｓｏ Ｃ２ （２） 位、通过相位差定位等。要对变压器的振动故 障进行监测，首先需要选择一个合适的监测点。 Ｊ器一 如图１所示，在变压器上存在６个可供选择的 式中：对所检测变压器油箱顶面的振动 监测点，然而并不是每一个点都可以对变压器 信号分为四组，分别为５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ 的故障进行有效测试。其中，ｌ点、３点、４点、 和２００Ｈｚ，其能量值分别以ＥＴ５０、ＥＴ１００、 ２点和６点都不能够对高压侧和低压侧的振动 ＥＴ１５０、ＥＴ２００来表示；对油箱正面中部为 进行同等检测，因而不是最合适的监测点。只 １００Ｈｚ的振动信号的能量值以ＥＦ１００来表示； 有位于正面中部第５点可以以最短的路径获取 对３个诊断特征的特征值，分别以Ｃ。、Ｃ 和 高压侧以及低压侧的振动信息，因而是最佳监 Ｃ 表示。 测点。然而这是在只能够选择一个监测点时的 利用模型（２）可以确定变压器正常时以 选择，如果需要搜集各个侧面以及各个角度的 及故障时的特征向量Ｔ的特征值，其表示如下． 数据，其他监测点也可以配合使用。 Ｔ＿［Ｃ Ｃ：Ｃ３】 （３） ２绕组变形故障诊断的新方法 通过Ｔ的变化，可以识别变压器振动的 情况，还可以对其绕组的紧实度、位移状态以 ２．１诊断模型的构建 及变形状况进行阅读和判断。 为了能够对绕组变形故障进行精确诊断， ２．２诊断步骤 需要构建一个模型对相关因素进行定量分析。 如果变压器出现绕组变形故障，其油箱表明会 对电力变压器绕组变形故障进行诊断需 要经过以下５个步骤： １２８・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 首先，采集变压器油箱正面、顶部在确 定正常时以及状态未知时的振动信号。 其次，根据所采集到的振动信号判断其 基频分量的能量，如果状态未知时的故障特征 Ｔ明显变化，则可初步确定器件内部有故障。 第三，计算绕组正常状态和未知状态下 的特征向量ＴＮ和ＴＸ。 第四，计算第１、第２和第３个监测点的 特征量变化值，如果变化值为正，则说明器件 内部故障为绕组变形。 第五，对可能存在绕组变形故障的３个 点的振动信号进行特征值变化计算，如果有某 个点的计算结果满足式（４），则表明改点即 为绕组变形故障相点。计算公式为： ｆ△ ＝＝ｆｎａ聱｛△ｃｌｌ，△Ｃ１２，△Ｃｌ３｝ ｛△（ ＝ｍａｘ｛△（ ，△ ，△ｃ ３｝ 。 …………算和 识别可以为后续维护措施起到精确的引导作 用。同时，本研究的方法还可以用来对变压器 的振动故障进行日常监测，从而可以在绕组变 形故障发生初期或者有发生征兆时便采取先验 性的对策。但是，值得指出的是，本研究是基 于笔者的工作经验而展开的，而变压器的类型 多种多样，所处环境也各不相同，本研究的推 广性有待确认。 参考文献 ［１】覃伟斌．电力变压器绕组变形故障诊断原 理及应用［Ｊ】．技术与市场，２０１１（０６）：７７— ７８． 【２］王亚芳．地区电力变压器绕组变形故障后 的诊断分析［Ｊ】．电气技术，２０１４（１ ２）：７ ３— ７６． ［３】王峰，王春宁．基于辨识模型的变压 器故障诊断方法研究［Ｊ］．江苏电机工 程，２０１４（０１）：２６—２９． ［４］李莉，朱永利，宋亚奇．变压器绕组多故 障条件下的振动信号特征提取［Ｊ］．电力 自动化设备，２０１４（０８）：１４０－１４６． ［５】马宏忠，赵宏飞，陈楷，王春宁，吴益明， 黄朝志．基于振动的变压器铁芯松动判定 方法【Ｊ】．电力系统自动化，２ Ｏ１ ３（１４）：１０１－ 】Ｏ６． 作者单位 国网宁夏电力公司固原供电公司 宁夏回族自 治区固原市７ ５６０００
