基于动态分频段FRA法的自耦变压器绕组轴向移位故障诊断

针对传统的频率响应分析(FRA)法无法识别自耦变压器绕组常见轴向移位故障的问题,提出基于动态分频段的FRA法:首先,搭建自耦变压器轴向移位故障模拟平台,获取不同轴向移位故障下绕组频响数据;其次,将幅频特性曲线波峰点与相频特性曲线C-L过零点频率相同的点作为预备分频点,同时将频响数据动态划分为多个频段,并绘制分频段极坐标图;然后,提取极坐标图的4个灰度梯度共生矩阵纹理特征和对应的归一化特征参数;最后,通过图形与特征的变化规律分析自耦变压器绕组的状态。试验验证结果表明:采用基于动态分频段的FRA法,生成的极坐标图数据点重叠情况得到改善,有利于图形分析和特征提取;不同绕组发生轴向移位故障时,各频段极坐标图变化趋势明显;同一绕组发生不同程度轴向故障时,极坐标图随故障程度增加差异呈变大的趋势;采用基于动态分频段的FRA法能准确区分自耦变压器轴向移位的故障绕组与故障程度,并能为自耦变压器现场故障诊断提供参考。     

典型故障下自耦变压器分裂式绕组的频率响应特征

基于搭建的自耦变压器分裂式绕组故障模拟试验平台,在各独立绕组上模拟短路和轴向移位2种典型故障,测试无故障、典型故障下分裂式绕组的整体频率响应和各独立绕组的频率响应;计算特征频带内故障时相对于无故障时频率响应频率和幅值的偏移量,并模拟分析绕组故障下电气参数,探究频率响应特征及其变化机理。结果表明:在0~100 kHz低频段,整体频率响应幅值随短路故障程度的增加而增大,但轴向移位不变;在90~110 kHz特征频段内,整体频率响应第1波峰幅值偏移量在S1,C,S2绕组短路时依次增大,频率偏移量均增大;第2波谷幅值偏移量在S2绕组移位下增大,S1绕组移位下基本不变,C绕组移位下减小,频率偏移量在S1和S2绕组移位下基本不变,C绕组移位下增大;短路故障下纵向等值电容和自感均减小,导致中频段整体频率响应幅值减小;S2绕组移位时对地电容增大,导致第2波谷幅值偏移量最大。     

频变特性下自耦变压器绕组FRA建模研究

以1台含梯级叠铁心自耦变压器的分裂式绕组为研究对象,通过数值计算和均质化建模获得频变下含梯级叠铁心的导磁特性;然后,运用有限元软件计算绕组电感和电阻的频变特性;再以变压器绕组线饼为单元,在MATLAB中建立考虑频变特性的绕组状态空间方程的解析模型,计算正常及轴向移位故障下绕组的频率响应;最后,通过实验验证模型的正确性....     

考虑绕组间全电容参数的牵引变压器频率响应建模

短路故障是牵引供电系统最易遭受的故障之一,短路电流冲击极易导致牵引变压器绕组变形。频率响应分析法是目前诊断变压器绕组变形非常有效的方法之一,基于牵引变压器建立精准频率响应模型对绕组的故障诊断具有重大的参考意义。为此以一台QYS-R-(31500+25000)/220牵引变压器为研究对象,提出一种基于集总参数电路的考虑绕组间全电容参数的改进型频率响应模型,结合数值公式法和有限元法,计算得到模型相关参数,最后通过状态空间方程,仿真得到变压器频响曲线。通过与实测曲线的对比,验证了考虑绕组间全电容参数的改进型频率响应模型较传统模型准确度更高。     

基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法研究

动车组变压器是保障高速铁路稳定运行的核心设备,频率响应法是目前检测变压器绕组状态的有效方法。为提升车载变压器绕组状态诊断的准确性,结合暂态信号与频率响应法提出基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法。搭建试验车载变压器绕组故障模拟平台,获取不同故障类型和故障位置的频响曲线,利用类Gram矩阵结合幅频和相频曲线信息,再利用密度分层法转换为伪彩色图,提取对应的灰度共生矩阵和灰度差分矩阵特征值,根据鹈鹕优化支持向量机方法对绕组故障进行诊断。试验结果表明：车载变压器绕组故障发生时,伪彩色图能够反映出故障信息,有利于图像分析和特征提取,采用基于频率响应与图像特征提取的动车组变压器绕组状态诊断方法能够识别车载变压器绕组的典型故障类型和位置。     

基于FRA的牵引变压器绕组变形仿真与应用研究

牵引变压器绕组变形将严重影响牵引供电系统的安全运行,频率响应分析法是诊断绕组变形的一种有效方法。本文以北同蒲线某牵引变电所SF2-QY-25000-110阻抗匹配平衡牵引变压器为研究对象,建立非均匀分布参数模型,并进行Matlab/Simulink仿真分析。结果表明:绕组变形会引起等效模型相关电参数的改变,可根据变形后所测频响曲线与原始曲线之间的差异判断绕组发生变形的位置、相位、类别等信息。通过频率响应分析法诊断因短路故障引起的绕组变形实例,验证了该模型和方法在工程上的可行性。     

一种控制分裂式变压器输出绕组间耦合系数的方法

为了控制分裂式变压器输出绕组间磁耦合程度，从分裂式变压器输出绕组间的耦合系数定义和测量方法出发，通过理论推导得出了输出绕组对称分布结构的分裂式变压器短路阻抗与耦合系数的关系，从而找到了一种通过控制短路阻抗来控制耦合系数的方法，并通过样机试验数据验证了该方法的可行性。     

高速铁路牵引变压器容量优化

基于既有高速铁路牵引变电所的实测数据对典型负荷曲线进行研究,搭建基于指数方程的变压器温升模型,计算典型负荷曲线下牵引变压器绕组热点温度和寿命损失,并依据计算结果对牵引变压器容量进行优化,为新建高速铁路牵引变压器容量等级选取提供参考。     

基于卷积神经网络的牵引电机定子绕组匝间短路故障诊断

为实现牵引电机定子绕组匝间短路故障诊断,提出一种基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network, 1D-CNN)的故障诊断方法。首先对电机健康状态、不同相发生匝间短路故障及不同故障严重程度下的定子电流进行三层小波分解,得到小波分解高频系数和低频系数;求取小波分解系数的二范数,作为电机电流的特征;设计并训练1D-CNN,将训练好的1D-CNN作为分类器,实现牵引电机定子绕组匝间短路故障“端到端”的智能诊断。设计并搭建异步电机定子绕组匝间短路故障诊断实验平台。实验结果表明：所提方法可以准确有效诊断出轻微的匝间短路故障。在闭环控制下,电机发生1匝短路故障时,诊断正确率达到90.5%,并能够有效区分故障相。     

电力机车牵引变压器副边绕组过电压计算

为了研究计算电力机车牵引变压器在暂态过电压作用下副边绕组的电压响应问题,从电力机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数出发,分别计算了牵引变压器的谐振频率点和副边绕组在暂态过电压作用下的响应。首先测量出机车牵引变压器原、副边绕组的电压传递函数,并用矢量匹配法和Arnoldi算法对此电压传递函数进行有理函数逼近和降阶处理,然后计算电压传递函数的谐振频率点。运用电网络理论得到传递函数的高频无源电路模型,此模型是一个由无源元件R,L,C和理想变压器组成的二端口网络。最后通过对此二端口网络施加不同类型的暂态过电压,仿真计算了变压器副边绕组的电压响应。     

基于模糊穴映射方法的牵引变压器全局故障诊断

针对基于DGA的牵引变压器故障诊断方法中的不足,提出一种基于模糊穴映射方法的牵引变压器全局故障诊断方法。此方法在DGA分析基础上,增加了组件电阻、电流等多种故障信息,通过DGA与模糊穴映射方法的融合,实现牵引变压器故障的全局诊断。试验结果表明：这种方法对于牵引变压器全局故障诊断而言,可以更好地分析各类故障产生原因,明确有效输入与故障特征类型,避免单一特征数据集对牵引变压器故障诊断的局限性,具备可行性、高准确率。     

节能型卷铁芯自耦变压器的结构设计与分析

介绍了用于电气化铁路AT供电方式的节能型卷铁芯自耦变压器的结构设计,分析了其与叠积式铁芯自耦变压器的不同及优势,并阐述了在变压器结构设计及制造工艺流程中的关键问题。     

考虑高速铁路负荷特性的牵引变压器可靠性评估

牵引变压器的可靠性评估对整个高速铁路牵引供电系统的可靠性研究至关重要。本文分析高速铁路牵引负荷特性对牵引变压器可靠性的影响,提出一种牵引变压器可靠性评估方法。该方法同时考虑高速铁路牵引负荷不平衡性、冲击性和非线性特点,利用IEEE C57.110标准提供的谐波损耗因子计算谐波引起的变压器降容率,通过热路模型及其微分方程组将高速铁路牵引负荷特性综合量化到变压器温升计算中。在此基础上,通过Arrhenius-Weibull模型求取变压器失效概率。以世界首台220kV等级的中点抽出式Scott牵引变压器为例,利用实测数据验证该方法的可行性,计算得到牵引变压器的可靠性指标,并分析高速铁路负荷特性对其可靠性的影响。结果表明高速铁路负荷对牵引变压器可靠性的影响不容忽视。评估结果可辅助合理决策,以降低牵引变压器运行风险,满足安全可靠需求。     

动车组牵引变压器绕组变形测试技术研究

牵引变压器是动车组牵引系统中的重要设备,其性能直接关系到动车组的安全正常运营。通过频率响应测试方法,对不同车型牵引变压器进行绕组变形跟踪测试,能有效发现牵引变压器内部缺陷,是一种能够有效的提前发现牵引变压器潜在隐患的现场测试手段。     

27.5kV所用变压器故障分析及保护研究

27.5 kV干式所用变压器在谐波电压作用下会发生匝间短路或层间短路故障,通过试验验证了匝间短路在短路绕组内产生较大幅度的匝间环流,反映到变压器整体绕组的电流则很小,高压熔断器对这种持续低电流故障不能起到有效的保护作用。因为匝间短路故障的发展伴随着高压绕组温度的显著提高,提出了所用变压器温度保护和熔断器保护相结合的保护方案,通过隔离负荷开关对变压器构成完善的保护。     

计及移相角的多边形自耦变压器12脉波整流系统分析

多边形自耦变压器一定程度上减小了整流系统的体积,节约了变压器制造成本。为使多边形自耦变压器输出较大的二次侧电压值,优化多边形自耦变压器移相角,分析多边形自耦变压器移相角对12脉波整流系统输入侧电流谐波总畸变率,输出侧电压纹波系数,变压器、平衡电抗器、零序电流抑制器等效容量的影响;对比移相角在π/6、π/2时各个参数的值;提出适用于升压场合的多边形自耦变压器升压移相角;仿真实验验证了理论分析的正确性。同匝比时,多边形自耦变压器采用新移相角其输出电压幅值约为输入电压幅值1.4142倍,等效容量约为62.8%,较传统隔离式变压器等效容量小约37.2%。     

TXP4B型平波电抗器高温过热故障的诊断与解决

通过对SS4 0128机车变压器油进行周期性的色谱分析,阐述利用变压器油中溶解气体的含量、比值、产气速率、故障点温度计算等四种故障诊断方法,以早期发现TXP4B型平波电抗器内部存在的潜伏性高温过热故障,并提出有效的解决方案,消除了故障隐患。     

基于模型诊断和专家系统的牵引变压器故障诊断研究

针对现有专家系统在故障诊断中存在的问题,提出将基于模型诊断的方法应用于牵引变压器故障诊断中.将故障分为潜伏性故障和电气回路故障两类,对于前者,将专家系统和基于模型的诊断方法相结合,充分利用两者的优势对变压器故障进行诊断,并给出具体实现过程;对于后者,直接利用模型诊断的方法,建立以电压、电流为变量的牵引变压器结构和功能的两层抽象模型,利用观测位置的不变性,将诊断分为离线和在线诊断两部分,对牵引变压器故障进行诊断.通过实例仿真获得故障数据并应用模型诊断推理,验证了基于模型诊断的方法应用于牵引变压器故障诊断的可行性和有效性.     

基于Mallat小波分解与改进GWO-SVM的道岔故障诊断

为顺应道岔故障诊断向智能化和自动化的发展趋势,以S700K转辙机功率曲线为例,提出一种改进型灰狼优化算法(GWO)与支持向量机(SVM)相结合的故障诊断方法。在8种故障模式和正常模式所对应的功率曲线实施5层Mallat小波分解,得到各层近似系数和细节系数,并计算各层系数的平方和;利用主成分分析法对系数平方和组成的向量集进行降维,得到特征向量集;改进型灰狼优化算法优化支持向量机参数,并用优化好的支持向量机进行故障预测。研究结果表明:该方法能有效提高道岔故障诊断的准确率。     

基于DGA技术的牵引变压器在线监测系统

为了确保高速铁路安全运行,实时监测牵引变压器运行状态,及时地发现牵引变压器内部故障具有重要的意义。文章在分析牵引供电系统运行可靠性要求和牵引变压器故障诊断要求的基础上,提出了基于DGA技术的牵引变压器在线监测的构想,并设计了相应的TTM-Ⅰ型牵引变压器在线监测系统,实现了对牵引变压器运行状态的不间断监测。现场运行数据与实验室数据的比较验证了该系统的有效性。