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申请/专利权人：国网天津市电力公司电力科学研究院;国网天津市电力公司;国家电网有限公司

摘要：本发明涉及一种变压器短路冲击下异常振动的识别方法，通过在变压器投运前开展机械冲击、电气冲击测试，结合Hilbert分解从加速度中提取了变压器固有振动特征，通过对于短路冲击振动信号的分析方法，实现了正常振动信号的过滤与固有振动特征的对比，更灵敏地探测短路冲击时振动的异常变化。本发明有效提取变压器固有振动特征，解决了变压器短路冲击下异常振动的识别问题，与传统测试和识别法相比，能更好地排除硅钢片磁滞伸缩、背景白噪声等因素的影响，消除相近振动模式之间的相互干扰，应用于变压器在线运行监测等场景，能够及时检测变压器的机械性能隐患，评估变压器短路后状态，有助于提高变压器抗短路水平，更好地保障电网安全运行。

主权项：1.一种变压器短路冲击下异常振动的识别方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、构建机械冲击测试系统和电气冲击测试系统；机械冲击测试系统包括橡胶摆锤及其固定装置、电压测量回路、振动测量回路、传输回路和计算机，其中，橡胶摆锤通过其固定装置固定在变压器的侧壁，用于与变压器产生撞击；电压测量回路的输入端连接变压器高压侧A相、B相、C相和O相套管引线；振动测量回路的输入端连接变压器四个侧壁及顶盖表面，电压测量回路的输出端和振动测量回路的输出端分别连接传输回路的输入端，传输回路的输出端连接计算机；电压测量回路包括信号放大单元、低通滤波器和AD转换单元，其中信号放大单元、低通滤波器和AD转换单元串行连接，用于将小电压信号转换为数字量；所述振动测量回路包括振动传感器、振动信号放大单元和AD转换单元，振动传感器、振动信号放大单元和AD转换单元串行连接，振动传感器分别安装在变压器四个侧壁及顶盖表面，用于将小振动信号转换为数字量；步骤2、根据构建的机械冲击测试系统和电气冲击测试系统提取变压器固有振动特征；根据机械冲击测试系统提取变压器固有振动特征包括以下步骤：步骤2.1.1、将变压器高中低压各侧引线断开，将橡胶摆锤依次放置于变压器的四个侧壁表面，每个表面进行3至5撞击，传输回路截取冲击时段电压、振动测量值的数字量，并上传到计算机；步骤2.1.2、计算机生成每次撞击时的时域信号ViPt，以及加速度传感器的加速度平均值同时将标记为无效数据；步骤2.1.3、通过时域信号ViPt及其Hilbert变换WiPt构建解析信号zt；步骤2.1.4、对解析信号zt进行两分量Hilbert振动分解，得到缓变频率f1和快速不对称振荡部分频率f2，基于同步检波获得第1个分量的瞬时幅值和相位，提取时域信号ViPt幅值最大分量V1t；步骤2.1.5、以缓变频率f1为中间频率构建带通滤波器，对每个加速度进行滤波，计算滤波后所有信号的峭度和，得到得到峭度和的最大值K1、对应各加速度信号及其最大幅值A1m；步骤2.1.6、从时域信号ViPt中减去幅值最大分量V1t，相减后的信号作为新的时域信号ViPt，判断是否Kd0.1K1，若Kd0.1K1则停止迭代，否则将新的时域信号ViPt作为时域信号返回步骤2.1.3，依次得到新的电压分量Vdt、缓变频率fd、加速度信号峭度Kd、各加速度信号及其最大幅值根据电气冲击测试系统提取变压器固有振动特征包括以下步骤：步骤2.2.1、电气冲击测试与变压器投运前的空载合闸试验同步进行，变压器中低压侧空载，高压侧通过断路器进行3至5次冲击合闸，传输回路截取冲击时段电流、振动测量值的数字量，并上传到计算机；步骤2.2.2、计算机是记录振动值和各项电流值；步骤2.2.3、对各项电流做FFT变换，计算当频率为50Hz整数倍时的信号幅值均值，选取均值最小的一次合闸，对应的各传感器加速度值记为步骤2.2.4、以100N为中心频率构建窄阻带滤波器，N＝1,2,……，20，对加速度值进行滤波，消除电网谐波及励磁涌流对振动信号的影响，滤波后的加速度记为步骤2.2.5、对采用与时域信号ViPt相同的处理方法进行Hilbert振动分解，得到新的加速度分量、缓变频率和加速度信号峭度步骤2.2.6、计算加速度信号的最大幅值根据利用插值法估算频率为f1时，加速度分量的大小Ar；步骤3、等待短路冲击，识别异常信号，根据固有振动特征预测异常振动的部位；步骤3.1、在变压器运行后，变压器上各加速度传感器的布置位置保持不变，等待第一次短路冲击，记录加速度传感器的加速度值对采用与时域信号ViPt相同的处理方法进行Hilbert振动分解，得到新的加速度分量、缓变频率和加速度信号峭度步骤3.2、根据各分量的频谱分布与特征向量中αit进行频率相干分析，对于i＝1,...,I，I为特征频率的数量，寻找使最小的步骤3.3、令f,Δf表示频率及其分辨率，Sxyf表示与αit的互谱密度，Sxxf,Syyf表示αit的自谱密度，计算相干函数以及信号相干性指标步骤3.4、从第二次短路冲击开始，对每个加速度传感器，重复步骤3.1至3.3计算信号相干性指标Qi′，i＝1,…,I，统计其与之前冲击时信号相干性指标均值的变化量，若有95％的概率ΔQi不满足正态分布，利用Dixon检验法选出异常数据，并查找其对应的异常信号频率、传感器位置；根据振动频率判断，异常信号频率与变压器某一相ViP，P＝A,B,C缓变频率fd的距离越近，该相发生异常振动的概率越大；根据空间分布判断，测出异常振动的传感器有集中分布特征时，传感器附近发生异常振动的概率越大。

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