相空间重构技术在大型变压器绕组松动振动识别中的应用

本篇研究主要探讨了基于相空间重构技术对大型变压器绕组松动缺陷的振动特征识别。通过对110 kV变压器进行短路实验，获取油箱顶面不同位置的振动信号，利用相空间重构方法分析这些信号，以识别绕组的松动状态。 在电力系统中，变压器起着至关重要的作用。然而，由于各种原因如运输、安装或短路电流冲击，变压器的绕组可能会出现松动，这会降低其抗短路冲击的能力，对设备的稳定运行构成威胁。振动分析是一种有效的故障诊断手段，因为绕组松动、匝间短路等都会影响到变压器的振动特性。虽然已有研究关注振动幅值与固有频率、压紧力之间的关系，但识别绕组松动的具体振动特征仍是一项挑战。 文章中提到，通过相空间重构，可以更深入地理解系统的动力学行为。相空间重构是利用有限的数据重建系统吸引子，以揭示非线性系统的动态特性。在本研究中，选择嵌入维数为2，并运用平均位移法确定最佳时间延迟，以此重构振动信号的相平面轨线。实验结果表明，当绕组松动时，相平面轨线呈现近似闭合的空心畸变椭圆，显示出非线性周期振动的特征；而在绕组压紧的状态下，轨线交叉混叠，不沿主对角线打开。这种特征在实验中具有良好的重复性，为绕组松动的识别提供了可靠的依据。 与空载实验相比，短路实验能更好地反映绕组振动，因为此时振动主要来源于绕组而非铁芯。此外，由于运行中的变压器受电流和绕组状态影响较大，因此短路实验能够更直接地揭示绕组压紧状态对振动信号的影响。 相空间重构方法在处理振动信号时，可以克服传统时频域分析中的频谱泄漏和噪声问题，无需精确测量阻尼和刚度等参数，也不必建立复杂的动力学模型。通过分析相空间轨线的特征，可以有效地识别出绕组松动对振动信号的特定影响，从而实现对变压器潜在故障的早期预警和诊断。 这项研究为变压器的维护和故障预防提供了一种新的思路，即利用相空间重构技术来识别绕组松动的振动特征，这对于提升电力系统的安全性和可靠性具有重要意义。未来的研究可能将进一步优化这种方法，提高识别的准确性和效率，以应对更加复杂和多样化的变压器运行环境。