判断结果 在显示输出模块上显示。
[0036] 在本实施例中，所监测的变压器为吊巧式电力变压器，在其表面设置6个振动传 感器，6个振动传感器由磁铁牢固地吸附在油箱表面。6个振动传感器分别设置在电力变压 器油箱的顶部和低压绝缘套管侧的表面，分别对应采集变压器=相绕组的轴向振动信号和 径向振动信号。如图2所示，1~6即为6个振动传感器的安装位置，A、B、C表示S相绕组 的高压侧，a、b、C表示S相绕组的低压侧，0表示零相。
[0037] 如图3所示，本发明还包括基于上述变压器绕组松动判断系统的判断方法，包括 W下步骤：
[003引 （1)预设振动传感器的采样频率和采样时间；
[0039] (2)数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参数，分析判断模块 根据性能参数从绕组松动缺陷数据库中调取与所监测变压器匹配的轴向松动阔值和径向 松动阔值；
[0040] (3)振动传感器至少连续采样3次振动信号，并根据采样频率和采样时间，整周期 截取每次采样的振动信号；
[0041] (4)信号转换模块对整周期截取的振动信号进行滤波处理后进行傅里叶变换，得 到所监测变压器=相绕组的轴向特征信号和径向特征信号；
[0042] (5)分析判断模块将轴向特征信号、径向特征信号分别与轴向松动阔值、径向松动 阔值作对比，进行绕组松动判断：
[0043] 当变压器某相绕组的轴向特征信号大于对应的轴向松动阔值且它的径向特征信 号大于对应的径向松动阔值时，表明此时该相绕组存在明显松动，否则表明该相绕组不存 在松动或仅存在轻微松动；
[0044] (6)当分析判断模块至少连续2次判断变压器某相绕组发生明显松动，则显示输 出模块显示该相绕组发生松动。
[0045] 在本实施例中，步骤（2)所述所监测变压器的性能参数包括变压器的变比和容 量。
[0046] 在本实施例中，步骤（2)中所述绕组松动缺陷数据库的构建方法；
[0047] (a)根据变压器各部分的尺寸参数，利用Pro/化gineer软件建立变压器的机械结 构模型，并导入ANSYSWor化ench软件中；
[0048] 化）在ANSYSWor化ench软件中，设置变压器各部分材料的密度、泊松比、弹性模 量等相关参数、进行合理的网格剖分W及施加载荷和约束；
[0049] (C)设定计算的频率范围、子步数和阻巧比率，并在绕组上施加加速度来模拟电磁 力的影响，从而进行谐响应分析；
[0050] (d)从分析结果中得到变压器各相绕组轴向和径向位置的加速度响应曲线，并从 各曲线中提取特征信号，将绕组松动时和正常时特征信号的比值作为绕组松动阔值；
[0051] (e)存储步骤（d)所得到的松动阔值，并与变压器的变比、容量等性能参数相对 应，建立绕组松动缺陷数据库。
[0052] 为了验证本发明的效果，特进行W下验证试验。
[0053] 对一台由江苏宏源公司生产的电力变压器（S9-M-100/10)进行绕组松动实验（设 置C相为松动相），并按照上述步骤进行实验。该电力变压器基本参数如表1所示。
[0054] 表 1
[00巧]
【主权项】
1. 基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统，其特征在于：包括数据输入模块、数 据存储模块、分析判断模块、显示输出模块、信号转换模块以及数个振动传感器，所述数据 存储模块内构建了绕组松动缺陷数据库，所述绕组松动缺陷数据库存储有各类变压器绕组 经有限元分析的松动阈值，所述数个振动传感器分别设置在变压器外表面的不同位置，采 集该位置的振动信号传送给信号转换模块，信号转换模块接收振动信号并将其转换为特征 信号后传送给分析判断模块，数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参 数，分析判断模块根据变压器的性能参数从数据存储模块中调取匹配的松动阈值并将其与 特征信号进行比较，判断变压器绕组是否发生松动，并将判断结果在显示输出模块上显示。
2. 根据权利要求1所述基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统，其特征在于：所 述振动传感器的数量为6,其中3个振动传感器分别采集变压器三相绕组的轴向振动信号， 另外3个变压器分别采集变压器三相绕组的径向振动信号。
3. 基于权利要求1所述变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于，包括以下 步骤： (1) 预设振动传感器的采样频率和采样时间； (2) 数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参数，分析判断模块根据 性能参数从绕组松动缺陷数据库中调取与所监测变压器匹配的轴向松动阈值和径向松动 阈值； (3) 振动传感器至少连续采样3次振动信号，并根据采样频率和采样时间，整周期截取 每次采样的振动信号； (4) 信号转换模块对整周期截取的振动信号进行滤波处理后进行傅里叶变换，得到所 监测变压器三相绕组的轴向特征信号和径向特征信号； (5) 分析判断模块将轴向特征信号、径向特征信号分别与轴向松动阈值、径向松动阈值 作对比，进行绕组松动判断： 当变压器某相绕组的轴向特征信号大于对应的轴向松动阈值且它的径向特征信号大 于对应的径向松动阈值时，表明此时该相绕组存在明显松动，否则表明该相绕组不存在松 动或仅存在轻微松动； (6) 当分析判断模块至少连续2次判断变压器某相绕组发生明显松动，则显示输出模 块显示该相绕组发生松动。
4. 根据权利要求3所述基于变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于：步骤 (2)所述所监测变压器的性能参数包括变压器的变比和容量。
5. 根据权利要求3所述基于变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于：步骤 (2)中所述绕组松动缺陷数据库的构建方法： (a) 根据变压器各部分的尺寸参数，利用三维画图软件建立变压器的机械结构模型，并 导入有限元分析软件中； (b) 在有限元分析软件中，设置变压器各部分材料的密度、泊松比、弹性模量等相关参 数、进行合理的网格剖分以及施加载荷和约束； (c) 设定计算的频率范围、子步数和阻尼比率，并在绕组上施加加速度来模拟电磁力的 影响，从而进行谐响应分析； (d) 从分析结果中得到变压器各相绕组轴向和径向位置的加速度响应曲线，并从各曲 线中提取特征信号，将绕组松动时和正常时特征信号的比值作为绕组松动阈值； (e)存储步骤（d)所得到的松动阈值，并与变压器的变比、容量等性能参数相对应，建 立绕组松动缺陷数据库。
6.根据权利要求5所述基于变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于：步骤 (a)中所述三维画图软件为Pro/Engineer软件，有限元分析软件为ANSYS Workbench软件。
【专利摘要】本发明公开了基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统和方法，该系统包括数据输入模块、数据存储模块、分析判断模块、显示输出模块、信号转换模块以及数个振动传感器，数据存储模块内存储有绕组松动缺陷数据库，数个振动传感器分别设置在变压器外表面的不同位置，采集该位置的振动信号传送给信号转换模块，信号转换模块接收振动信号并将其转换为特征信号后传送给分析判断模块，数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参数，分析判断模块根据变压器的性能参数从绕组松动缺陷数据库中调取匹配的松动阈值并将其与特征信号进行比较，判断变压器绕组是否发生松动。本发明解决现有变压器诊断方法设定松动阈值缺乏可靠性和普遍性的问题。
【IPC分类】G01H17-00
【公开号】CN104748838
【申请号】CN201510141428
【发明人】姜宁, 李凯, 马宏忠, 陈冰冰, 弓杰伟, 许洪华, 李勇, 周宇, 张琳
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司南京供电公司, 江苏省电力公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日