判斷結(jié)果 在顯示輸出模塊上顯示。
[0036] 在本實(shí)施例中，所監(jiān)測(cè)的變壓器為吊巧式電力變壓器，在其表面設(shè)置6個(gè)振動(dòng)傳 感器，6個(gè)振動(dòng)傳感器由磁鐵牢固地吸附在油箱表面。6個(gè)振動(dòng)傳感器分別設(shè)置在電力變壓 器油箱的頂部和低壓絕緣套管側(cè)的表面，分別對(duì)應(yīng)采集變壓器=相繞組的軸向振動(dòng)信號(hào)和 徑向振動(dòng)信號(hào)。如圖2所示，1~6即為6個(gè)振動(dòng)傳感器的安裝位置，A、B、C表示S相繞組 的高壓側(cè)，a、b、C表示S相繞組的低壓側(cè)，0表示零相。
[0037] 如圖3所示，本發(fā)明還包括基于上述變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)的判斷方法，包括 W下步驟：
[003引 （1)預(yù)設(shè)振動(dòng)傳感器的采樣頻率和采樣時(shí)間；
[0039] (2)數(shù)據(jù)輸入模塊向分析判斷模塊輸入所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參數(shù)，分析判斷模塊 根據(jù)性能參數(shù)從繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫中調(diào)取與所監(jiān)測(cè)變壓器匹配的軸向松動(dòng)闊值和徑向 松動(dòng)闊值；
[0040] (3)振動(dòng)傳感器至少連續(xù)采樣3次振動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)采樣頻率和采樣時(shí)間，整周期 截取每次采樣的振動(dòng)信號(hào)；
[0041] (4)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)整周期截取的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理后進(jìn)行傅里葉變換，得 到所監(jiān)測(cè)變壓器=相繞組的軸向特征信號(hào)和徑向特征信號(hào)；
[0042] (5)分析判斷模塊將軸向特征信號(hào)、徑向特征信號(hào)分別與軸向松動(dòng)闊值、徑向松動(dòng) 闊值作對(duì)比，進(jìn)行繞組松動(dòng)判斷：
[0043] 當(dāng)變壓器某相繞組的軸向特征信號(hào)大于對(duì)應(yīng)的軸向松動(dòng)闊值且它的徑向特征信 號(hào)大于對(duì)應(yīng)的徑向松動(dòng)闊值時(shí)，表明此時(shí)該相繞組存在明顯松動(dòng)，否則表明該相繞組不存 在松動(dòng)或僅存在輕微松動(dòng)；
[0044] (6)當(dāng)分析判斷模塊至少連續(xù)2次判斷變壓器某相繞組發(fā)生明顯松動(dòng)，則顯示輸 出模塊顯示該相繞組發(fā)生松動(dòng)。
[0045] 在本實(shí)施例中，步驟（2)所述所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參數(shù)包括變壓器的變比和容 量。
[0046] 在本實(shí)施例中，步驟（2)中所述繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法；
[0047] (a)根據(jù)變壓器各部分的尺寸參數(shù)，利用Pro/化gineer軟件建立變壓器的機(jī)械結(jié) 構(gòu)模型，并導(dǎo)入ANSYSWor化ench軟件中；
[0048] 化）在ANSYSWor化ench軟件中，設(shè)置變壓器各部分材料的密度、泊松比、彈性模 量等相關(guān)參數(shù)、進(jìn)行合理的網(wǎng)格剖分W及施加載荷和約束；
[0049] (C)設(shè)定計(jì)算的頻率范圍、子步數(shù)和阻巧比率，并在繞組上施加加速度來模擬電磁 力的影響，從而進(jìn)行諧響應(yīng)分析；
[0050] (d)從分析結(jié)果中得到變壓器各相繞組軸向和徑向位置的加速度響應(yīng)曲線，并從 各曲線中提取特征信號(hào)，將繞組松動(dòng)時(shí)和正常時(shí)特征信號(hào)的比值作為繞組松動(dòng)闊值；
[0051] (e)存儲(chǔ)步驟（d)所得到的松動(dòng)闊值，并與變壓器的變比、容量等性能參數(shù)相對(duì) 應(yīng)，建立繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫。
[0052] 為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，特進(jìn)行W下驗(yàn)證試驗(yàn)。
[0053] 對(duì)一臺(tái)由江蘇宏源公司生產(chǎn)的電力變壓器（S9-M-100/10)進(jìn)行繞組松動(dòng)實(shí)驗(yàn)（設(shè) 置C相為松動(dòng)相），并按照上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該電力變壓器基本參數(shù)如表1所示。
[0054] 表 1
[00巧]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于有限元分析的變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)模塊、分析判斷模塊、顯示輸出模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及數(shù)個(gè)振動(dòng)傳感器，所述數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊內(nèi)構(gòu)建了繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫，所述繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)有各類變壓器繞組 經(jīng)有限元分析的松動(dòng)閾值，所述數(shù)個(gè)振動(dòng)傳感器分別設(shè)置在變壓器外表面的不同位置，采 集該位置的振動(dòng)信號(hào)傳送給信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接收振動(dòng)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為特征 信號(hào)后傳送給分析判斷模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊向分析判斷模塊輸入所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參 數(shù)，分析判斷模塊根據(jù)變壓器的性能參數(shù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中調(diào)取匹配的松動(dòng)閾值并將其與 特征信號(hào)進(jìn)行比較，判斷變壓器繞組是否發(fā)生松動(dòng)，并將判斷結(jié)果在顯示輸出模塊上顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于有限元分析的變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)，其特征在于：所 述振動(dòng)傳感器的數(shù)量為6,其中3個(gè)振動(dòng)傳感器分別采集變壓器三相繞組的軸向振動(dòng)信號(hào)， 另外3個(gè)變壓器分別采集變壓器三相繞組的徑向振動(dòng)信號(hào)。
3. 基于權(quán)利要求1所述變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)的判斷方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 預(yù)設(shè)振動(dòng)傳感器的采樣頻率和采樣時(shí)間； (2) 數(shù)據(jù)輸入模塊向分析判斷模塊輸入所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參數(shù)，分析判斷模塊根據(jù) 性能參數(shù)從繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫中調(diào)取與所監(jiān)測(cè)變壓器匹配的軸向松動(dòng)閾值和徑向松動(dòng) 閾值； (3) 振動(dòng)傳感器至少連續(xù)采樣3次振動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)采樣頻率和采樣時(shí)間，整周期截取 每次采樣的振動(dòng)信號(hào)； (4) 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)整周期截取的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理后進(jìn)行傅里葉變換，得到所 監(jiān)測(cè)變壓器三相繞組的軸向特征信號(hào)和徑向特征信號(hào)； (5) 分析判斷模塊將軸向特征信號(hào)、徑向特征信號(hào)分別與軸向松動(dòng)閾值、徑向松動(dòng)閾值 作對(duì)比，進(jìn)行繞組松動(dòng)判斷： 當(dāng)變壓器某相繞組的軸向特征信號(hào)大于對(duì)應(yīng)的軸向松動(dòng)閾值且它的徑向特征信號(hào)大 于對(duì)應(yīng)的徑向松動(dòng)閾值時(shí)，表明此時(shí)該相繞組存在明顯松動(dòng)，否則表明該相繞組不存在松 動(dòng)或僅存在輕微松動(dòng)； (6) 當(dāng)分析判斷模塊至少連續(xù)2次判斷變壓器某相繞組發(fā)生明顯松動(dòng)，則顯示輸出模 塊顯示該相繞組發(fā)生松動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)的判斷方法，其特征在于：步驟 (2)所述所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參數(shù)包括變壓器的變比和容量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述基于變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)的判斷方法，其特征在于：步驟 (2)中所述繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法： (a) 根據(jù)變壓器各部分的尺寸參數(shù)，利用三維畫圖軟件建立變壓器的機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，并 導(dǎo)入有限元分析軟件中； (b) 在有限元分析軟件中，設(shè)置變壓器各部分材料的密度、泊松比、彈性模量等相關(guān)參 數(shù)、進(jìn)行合理的網(wǎng)格剖分以及施加載荷和約束； (c) 設(shè)定計(jì)算的頻率范圍、子步數(shù)和阻尼比率，并在繞組上施加加速度來模擬電磁力的 影響，從而進(jìn)行諧響應(yīng)分析； (d) 從分析結(jié)果中得到變壓器各相繞組軸向和徑向位置的加速度響應(yīng)曲線，并從各曲 線中提取特征信號(hào)，將繞組松動(dòng)時(shí)和正常時(shí)特征信號(hào)的比值作為繞組松動(dòng)閾值； (e)存儲(chǔ)步驟（d)所得到的松動(dòng)閾值，并與變壓器的變比、容量等性能參數(shù)相對(duì)應(yīng)，建 立繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)的判斷方法，其特征在于：步驟 (a)中所述三維畫圖軟件為Pro/Engineer軟件，有限元分析軟件為ANSYS Workbench軟件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于有限元分析的變壓器繞組松動(dòng)判斷系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、分析判斷模塊、顯示輸出模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊以及數(shù)個(gè)振動(dòng)傳感器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫，數(shù)個(gè)振動(dòng)傳感器分別設(shè)置在變壓器外表面的不同位置，采集該位置的振動(dòng)信號(hào)傳送給信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊接收振動(dòng)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為特征信號(hào)后傳送給分析判斷模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊向分析判斷模塊輸入所監(jiān)測(cè)變壓器的性能參數(shù)，分析判斷模塊根據(jù)變壓器的性能參數(shù)從繞組松動(dòng)缺陷數(shù)據(jù)庫中調(diào)取匹配的松動(dòng)閾值并將其與特征信號(hào)進(jìn)行比較，判斷變壓器繞組是否發(fā)生松動(dòng)。本發(fā)明解決現(xiàn)有變壓器診斷方法設(shè)定松動(dòng)閾值缺乏可靠性和普遍性的問題。
【IPC分類】G01H17-00
【公開號(hào)】CN104748838
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510141428
【發(fā)明人】姜寧, 李凱, 馬宏忠, 陳冰冰, 弓杰偉, 許洪華, 李勇, 周宇, 張琳
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 江蘇省電力公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月27日