基于时域特征参数与振动信号分析的有载分接开关故障诊断

由于有载分接开关(on-load tap changer, OLTC)需要频繁切换和具有严格的运行条件，OLTC已成为电力变压器中最脆弱的部分之一，OLTC故障的准确诊断对保障电力系统稳定运行意义重大。基于变分模态分解将OLTC振动信号分解为数个模态分量，基于模态分量提取OLTC振动信号的时域特征参数，并利用一系列故障模拟对OLTC振动信号时域特征参数进行统计性分析。通过这些时域特征参数建立OLTC振动信号数据库，从而实现OLTC故障的诊断。     

基于振动信号EMD分解与支持向量机的有载分接开关机械故障诊断

本文中作者将经验模态分解与支持向量机算法引入到有载分接开关机械故障识别领域。通过对有载分接开关振动信号进行经验模态分解,并选取前5个本征模态函数的能量作为输入特征参量,利用支持向量机算法对有载分接开关弹簧储能不足、触头松动、触头磨损3种机械故障进行了识别,同时比较了不同核函数对支持向量机分类结果的影响。     

温度对瓷支柱绝缘子机械性能影响仿真研究

利用有限元软件对40.5 kV瓷支柱绝缘子在温度剧变条件下的机械性能进行了仿真研究,包括温度剧变产生的温度应力以及对弯曲载荷和扭转载荷的影响,温度范围为-40^+80℃(初始温度为20℃)。研究发现,在低温或者高温条件下,瓷支柱绝缘子不同介质的连接位置均会出现明显的应力集中现象;同时,在施加弯曲载荷时,高温会使瓷支柱绝缘子承受更大的应力,而在低温时应力会随温度的降低而减小;而在施加扭转载荷时,瓷柱的不同位置在不同温度下所承受的应力有所不同,上瓷根所受应力随温度升高而减小,下瓷根所受应力随温度升高而升高。该研究结果为绝缘子在不同环境下的运维提供了一定的理论指导。     

基于振动信号的有载分接开关故障模拟试验研究

目前主要基于振动信号来实现有载分接开关的状态监测和故障诊断。通过搭建有载分接开关故障模拟试验平台,针对某厂生产的主流CM型和CV型有载分接开关,开展了紧固件松动故障、弹簧动能不足故障、触头磨损故障和制动失效故障等常见故障模拟试验;并且为了反映不同的故障严重程度,针对每种故障都根据实际情况设置了不同梯度类型。研究了典型故障条件下故障模拟试验方法,得到典型故障条件下振动信号时域图和频谱图。研究结果表明:不同故障状态的时域波形和频谱图存在差异,表现出不同特点,通过故障模拟试验监测的振动信号可以对典型机械故障进行有效判断。     

气温剧变对复合绝缘子憎水性及表面硬度的试验研究

绝缘子在实际使用过程中,不仅会随着使用年限的增加而产生老化,环境温度的突然变化也会对绝缘子的憎水性、表面硬度产生影响,在电力系统中,许多不明闪络往往发生在外界环境发生突变的时候,为了更好的研究环境温度短时间内剧烈变化对复合绝缘子的影响,文中对复合绝缘子样品进行了温度循环试验,以模拟环境温度短时间内剧烈变化,并研究了复合绝缘子在温度循环试验条件下憎水性及表面硬度的变化。结果表明,短时间的温度突变能够影响绝缘子表面憎水性与硬度,并且随着温度循环次数的增加,绝缘子表面的憎水性会进一步下降,表面硬化更加明显,二者表现出一定的相关性。     

基于推扫式SiC日盲紫外线阵的干式电抗器放电空间定位

由于缺乏针对干式电抗器早期放电故障的定位和研判技术手段,干式电抗器的故障检测和预防成为变电站设备运维难点。文中提出了一种基于SiC日盲雪崩管线阵和光子辐照图像变换的电抗器放电光学检测及定位方法。首先,文中建立了电抗器的TracePro光路仿真模型,探究了匝间不同位置发生放电时设备内部的光学传播特性及辐照度分布规律。基于上述规律提出了光学传感器线阵的最优排布方式,设计了针对电抗器结构的线形紫外日盲光电推扫阵列,仿真得到了放电光源在线阵各单元上的辐照度响应关系。在此基础上,提取了光学信号矩阵的特征,利用KNN和CNN算法进行数据训练,最终实现了电抗器匝间绝缘放电的三维定位。该研究为进一步研制干式电抗器推扫式SiC日盲紫外线阵提供了理论指导和实践依据。     

巨型水轮发电机中性点新型接地方式分析

水轮发电机采用的主流接地方式为经消弧线圈接地和经配电变压器高阻接地两种方式，但随着发电机容量的增加，这两种接地方式难以同时将故障电流和暂态过电压控制在标准范围内。文中以某水电站巨型水轮发电机为对象，对电阻加补偿电抗的新型组合接地方式进行研究。首先通过理论分析得到“电阻—电抗”串联、“电阻—电抗”并联接地方式在短路电流限值下电阻、电抗的取值区间，其次建立MATLAB/Simulink仿真模型对4种不同接地方式下的暂态过电压进行计算。结果表明：相同短路电流限值下，“电阻—电抗”并联的接地方式抑制暂态过电压的效果好于“电阻—电抗”串联的接地方式，可以将其限制在标准范围内。采用并联接地方式时会使脱谐度减小，但位移过电压增大。本研究可以为巨型水轮发电机中性点的接地方式提供参考。     

基于重心平均动态时间规整算法的有载分接开关机械故障诊断

有载分接开关(on-load tap changer, OLTC)是电力变压器中故障频率较高的部件之一，为了实现有载分接开关的故障诊断，提出了一种基于重心平均动态时间规整算法的故障诊断方法。针对OLTC振动信号的非线性与强时变性，提出自适应变分模态分解算法，计算OLTC振动信号的时频特征矩阵。进一步地，引入重心平均动态时间规整算法，自适应地计算OLTC振动信号时频特征矩阵之间的差异度，从而实现OLTC的故障诊断。研究结果表明，利用重心平均动态时间规整算法能够通过计算多组信号的重心平均序列提高故障诊断的鲁棒性。同时，基于所计算的差异度，不仅能够实现OLTC故障的有效诊断，还能在一定程度上定量表征故障的严重程度。该研究能够为OLTC的故障诊断提供新的思路。