基于振动信号EMD-HT时频分析的变压器有载分接开关故障诊断

把一列时间序列数据通过经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)为本征模态函数组(intrinsic mode function,IMF),然后进行希尔伯特变换(hilbert transformation,HT)得到频谱的信号时频分析方法引用到变压器有载分接开关切换机构的振动信号分析领域。笔者介绍了该方法的理论和算法。首先采用仿真信号对该方法进行仿真验证,然后把一实测的有载分接开关故障振动信号进行基于EMD-HT方法的时频分析。通过仿真和实例信号分析结果说明,用EMD-HT时频分析方法对变压器有载分接开关的振动信号进行故障特征提取是有效的。     

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。     

基于变分模态分解的变压器有载分接开关振动信号去噪分析

针对变压器有载分接开关振动信号中的环境噪声影响后续特征提取与识别的问题,提出了基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)与小波包阈值的去噪算法。首先对信号进行VMD分解,得到一系列窄带、中心频率区分度较好的模态分量。然后对各模态分量分别进行小波包阈值处理,利用均方根误差、信噪比及平滑度构成的复合评价指标确定最佳分解层数,得到最优的去噪效果。最后重构得到去噪后的振动信号。在变压器有载分接开关模拟试验平台上进行试验,并对采集的振动信号进行去噪分析,结果表明该方法的效果优于常用的去噪方法。     

基于时频特征分析的变压器有载分接开关运行状态识别

为了对变压器有载分接开关的运行状态进行识别,该研究首先对其运行状态和故障特征进行总结分析,针对分接开关运行过程中产生的振动信号,利用集合经验模态(EEMD)分解为多个固有模态函数分量(IMF),再经过希尔伯特变换法,结合能量熵提取得到基于时频分析的特征向量。将特征向量输入自适应遗传算法(AGA)优化的BP神经网络模型中进行故障识别,并进行数据仿真,与相空间重构后提取的特征向量(PPDC)进行对比,验证不同网络模型下,所提方法的识别准确率和收敛速度。结果表明,以PPDC故障样本作为模型输入时,AGA算法优化前后的BP神经网络模型的识别准确率分别为81.68%和88.32%,收敛次数为981和363,当以基于时频特征提取的故障样本作为模型输入时,AGA算法优化前后的BP神经网络模型的识别准确率分别为91.66%和96.68%,收敛次数为349和159,AGA算法可显著提高BP神经网络模型的性能。由此可见,可将时频特征提取方法与AGA-BP神经网络结合,实现有载分接开关运行状态的有效识别。     

基于统计特征与EMD算法的有载分接开关振动信号去噪

有载分接开关(OLTC)切换过程中的振动信号与其机械状态密切相关,是监测分析OLTC运行状态的重要依据。为降低噪声干扰对OLTC振动信号分析结果的影响,本文提出了一种基于统计特征与经验模态分解(EMD)算法相结合的OLTC振动信号去噪方法。首先通过高斯性检测验证了OLTC振动信号中所含噪声干扰的随机性,然后根据OLTC振动信号的EMD分解结果,基于Hurst指数选取了高频本征模态函数(IMF)分量并对其进行了多次乱序重排,通过对重排和滤波后的IMF分量进行重构得到了去噪后的OLTC振动信号。依据去噪评价指标对实测OLTC振动信号的分析结果表明,所提出的去噪方法能有效抑制OLTC振动信号中的噪声干扰,且优于现有的基于EMD算法和小波阈值的去噪方法。研究结果可为提高OLTC机械状态振动监测技术的应用提供重要依据。     

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。     

基于相空间张量分解的有载分接开关故障诊断

有载分接开关一次档位切换过程中伴生的振动信号与其机械状态密切相关。文中基于有载分接开关档位切换过程中振动信号的高维相点空间分布,对有载分接开关多个位置处的振动信号进行张量化表示,用以捕捉尽可能丰富的有载分接开关机械状态信息。然后对所构建的相空间三阶张量进行Tucker张量分解以获取核心张量,据此建立基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障判别模型。以某CM型有载分接开关动作时的振动信号为例进行分析,结果表明,有载分接开关动作时的振动信号的相空间核心张量信息全面且冗余少,所构建的基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障诊断模型性能良好,准确率超过95%,可为有载分接开关的故障识别及状态维修提供参考依据。     

利用窄带噪声辅助多元经验模态分解算法检测换流变压器用有载分接开关机械状态

为有效检测换流变压器用有载分接开关的机械状态,提出一种窄带噪声辅助多元经验模态分解的方法对有载分接开关切换过程中采集到的多通道振动信号进行分析。具体应用时,在原始多通道振动信号中增加若干通道窄带噪声信号,并在统一高维超球面坐标系下进行分解计算,从而在有效抑制经验模态分解过程中模态混叠现象的同时,极大提高了多维振动信号分解的准确性并降低了运算复杂性。进而根据区间最大功率特征计算固有模态函数的功率矩阵,对有载分接开关的机械特征进行描述。对有载分接开关样机正常与典型机械故障时振动信号的计算结果表明,其不同工况下的功率特征有较大区别,所定义的矩阵相似度指标可较好地衡量有载分接开关典型故障时的振动差异程度。此外,触头松动时与正常工况的相似度指标低于绝缘板松动故障,说明触头松动故障对有载分接开关切换过程的影响更为明显。     

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。     

基于参数自适应VMD和SA-ELM的有载分接开关故障诊断

机械振动信号能反映有载分接开关的运行状态。为提高有载分接开关机械故障的诊断准确率,提出了一种基于参数自适应变分模态分解(VMD)和模拟退火优化极限学习机(SA-ELM)的故障诊断方法。首先对振动信号进行VMD分解,根据能量准则自适应确定模态数的取值,得到一组窄带、区分度较好的模态分量。然后求取各模态的能量值,形成特征向量组,不同故障状态的模态特征区分明显。最后将特征向量组输入SA-ELM,实现振动信号的识别和诊断。在模拟试验平台上进行试验并对采集的信号进行分析,结果表明文中故障诊断方法可有效提高有载分接开关机械故障的诊断准确率。     

基于递归定量分析的有载分接开关机械状态监测

为进一步提高有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)机械状态监测的准确性,文中基于递归定量分析(recurrence quantification analysis,RQA)法对OLTC切换过程中的振动信号进行了分析。首先应用相空间重构和递归图理论获取了OLTC切换过程中振动信号的递归图,然后引入递归率、层流性和确定性等递归定量指标及其统计分布结果对OLTC振动信号的动力学特征进行了描述。对某CM型组合式OLTC正常与典型故障下振动信号的分析结果表明:OLTC从正常到典型机械故障的演变过程中,振动信号伴随有周期性减弱、预测性增强、平稳性提高的变化特性,所定义的振动信号的RQA指标的分布范围可较为准确地判断OLTC的运行状态。研究结果可为基于振动分析法的OLTC机械状态监测技术提供参考。     

基于振动信号的变压器有载分接开关故障诊断方法研究进展与展望

作为有载调压变压器中唯一一个需要进行机械动作的部分,有载分接开关(OLTC)需要长期多次承载大电流开断闭合的任务,因此故障率非常高,而作为变压器中重要的部件,OLTC的正常工作直接关系到变压器以及整个电网的正常安全运行,因此其故障诊断成为研究的热点。OLTC的故障诊断又分为离线手段和在线手段,而作为能够在运行状态下检测OLTC的机械状态,减少停电造成的经济损失,在线检测手段受到更多的关注。近年来研究最多的在线故障诊断方法即为基于振动信号的OLTC诊断方法,为此总结梳理了OLTC基于振动信号进行故障诊断的近年来的研究成果,并提出了对未来研究方向的展望。     

变压器有载分接开关异常分析及处理

通过若干具体实例分析了变压器有载分接开关动作波形异常的现象,并介绍了处理的方法。     

基于混沌理论和GOA-K-means算法的有载分接开关状态特征分析计算方法

为更加准确有效地监测变压器有载分接开关(OLTC)机械状态,针对传统基于K-means的监测方法聚类效果易受其初始聚类中心选择的影响,该文提出一种基于蝗虫算法(GOA)和K-means相结合的OLTC机械状态监测方法.首先针对OLTC振动信号的非线性和混沌特性,利用P-G法和互信息值法计算嵌入维数和延迟时间,对实测的O...     

有载分接开关运行分析及探讨

介绍了有载分接开关运行故障的统计数据,对其故障原因进行了分析,给出了预防故障的建议。     

电力变压器有载分接开关异常和故障及其处理

本文叙述了目前国内常用几种电力变压器有载分接开关型号、性能、结构及其运行中易发生的异常情况和故障，并提出处理的方法及运行中应该注意的事项。     

有载分接开关故障非电量诊断方法研究

对变压器有载分接开关故障的非电量诊断方法进行了研究,对试验结果进行了分析.