基于MPE和改进K-means算法的分接开关机械故障诊断方法

随着有载调压变压器在电网应用的增多以及有载分接开关(on-load tap-changer,OLTC)频繁地调节,分接开关的故障率在不断增加。为更有效进行OLTC机械故障诊断,提出一种基于MPE和改进K-means算法的OLTC机械故障诊断方法。首先,模拟OLTC的不同机械故障,采集振动信号;其次,为实现非线性振动信号下OLTC的故障诊断,采用多尺度排列熵(MPE)进行OLTC机械故障状态的特征提取;再次,采用粒子群(PSO)优化的K-means聚类算法诊断OLTC机械故障;最后,将该方法用于OLTC的机械故障诊断,并与传统K-means算法以及BP网络的诊断效果进行对比。结果表明,提出的基于MPE和改进K-means算法适用于OLTC机械故障诊断,诊断效果优于传统K-means算法以及BP网络,且其稳定性较高。     

具有保护功能的配电变压器无触点有载自动调压分接开关

为防止有载自动调压分接开关(OLTC)的电力电子组件击穿而引起调压绕组短路进而导致OLTC损坏,设计了一种应用低压空气开关对调压绕组进行过流保护的无触点OLTC。通过低压空气开关、监控系统、触发电路的配合,实现当任一组电力电子组件被击穿时,有载调压功能退出,变压器自动恢复到额定分接头继续运行,从而保证了供电可靠性。实验结果表明,所设计的无触点OLTC在配电变压器一次侧出现环流时,能对调压绕组起到保护作用,使变压器可以在额定分接头下继续工作;在配电变压器正常运行时,所设计的无触点OLTC能根据负载电压变化自动调节变压器输出电压。     

OLTC振动信号的多维空间相轨图几何特征

机械故障是变压器有载调压分接开关(OLTC)的主要故障类型,监测其机械性能对保障电力系统安全稳定运行具有重要意义。为了给OLTC故障诊断提供更丰富的信息源,提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,它区别于传统时、频域分析法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供一项新的科学依据。现场监测数据分析表明,提出的特征提取方法可行。     

有载分接开关中电力电子技术应用综述

电力系统中各环节运行状态动态变化会引起电压波动,动态调压设备在电力系统中广泛应用。有载分接开关(OLTC)和多抽头变压器的组合是目前常用的电源侧调压手段,亦成为供配电网络低电压治理的主要方式。针对常规机械式OLTC的各种不足,如何将电力电子应用技术与OLTC结合受到关注,主要包括机电混合式和全电子式两类,本文对其拓扑结构和工作机理进行了分析,总结两种结构的消弧性能和操作性能,阐明了OLTC中电力电子技术应用研究的趋势及关键问题,为深入开展有载分接开关中电力电子技术的应用提供参考,同时,也为低压配电网适应电力系统的多元化发展提供最佳解决方案。     

浅析铜钨触头与真空触点分接开关的差异(1)

正1前言电压是电力系统中一个重要的质量指标。由于发电和耗电不可能保持平衡,电压的波动是不可避免的,这就需要变压器有载分接开关(OLTC)进行电压的调节。OLTC工作的特点是切换容量小,调压操作频繁,触头寿命要求高。为了适应这一技术要求,早期就出现铜钨(Cu-W)电弧触头转换的(油浸式)有载分接开关(以下简称为老式OLTC)。由于Cu-W触头烧损严重,油的碳化和污染速度较快,由此给供     

基于聚类分析的变压器有载分接开关储能弹簧故障识别

储能弹簧是变压器有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)进行调压操作的关键部件,与OLTC的换挡过程成功与否密切相关。为准确识别储能弹簧的机械故障,文中从OLTC切换过程中振动信号的混沌特性出发,首先对振动信号进行了相空间重构,然后应用K-means++聚类算法对高维空间的相点进行了聚类分析,其中聚类时的类簇数目依据凝聚层次聚类法确定,据此定义了类间散度来定量描述OLTC振动信号的相点空间分布。以某组合式OLTC为测试对象,对其正常状态与存在不同磨损程度的储能弹簧故障时切换过程中的振动信号进行了测试。结果表明,合理的类簇数目能有效提高OLTC振动信号聚类分析的准确度,类间散度能准确识别OLTC储能弹簧的不同磨损程度,从而为OLTC机械状态的振动监测技术提供了重要依据。     

真空有载分接开关动力学建模及仿真分析EI北大核心CSCD

真空有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)具有熄弧能力强、无油碳化污染等优点,已被广泛应用于换流变压器有载调压。真空OLTC机械结构复杂,切换开关动作有严格的先后顺序与时间要求,频繁动作时需承受巨大的机械与电流冲击,机械失效的情况时有发生,影响变压器和换流站的安全运行。为深入研究真空OLTC动作时的机械特性,该文以一台三相真空OLTC切换开关为研究对象,介绍真空OLTC切换开关机械结构与动作特性,提出一种真空OLTC切换开关多体动力学的仿真建模方法,计算出真空OLTC切换开关关键部件的动力学特性,结果表明切换开关动作顺序合理,触头切换准确,但是快速机构对部件的冲击力较大。基于此,该文探究配重块和缓冲机构对切换开关动力学特性的影响,并重新设计切换开关的缓冲机构,结果表明新的缓冲机构能够有效降低切换开关切换冲击力。该研究方法可为真空有载分接开关的机械结构设计与优化提供有益参考。     

OLTC振动信号特征提取的动力学分析方法

机械故障是变压器有载调压分接开关(On-Load Tap Changer,OLTC)的主要故障类型,因此监测其机械运行性能对保障电力系统安全、稳定与可靠运行具有重要意义.区别于传统的时、频域分析方法,本文提出了一种基于多维坐标空间提取相轨图几何特征的方法,通过定义相点空间分布系数以定量描述开关操作时不同振动模式的特征变化,从混沌动力学角度为机械状态监测与故障诊断提供了一项新的科学依据.对现场监测数据的分析表明,文中提出的特征提取方法是可行的.     

基于博弈论组合赋权和云模型的有载分接开关状态评估

针对有载分接开关(On-load Tap Changer,OLTC)故障机理的复杂性和多样性,本文通过建立有载分接开关的状态评估指标体系,提出了一种基于博弈论组合赋权和云模型的有载分接开关状态评估方法.即采用G1赋权法和熵权法分别计算了有载分接开关评估指标的主客观权重,进而基于博弈论思想确定了OLTC状态评价指标的组合权重.然后基于云模型分别构建OLTC运行状态等级和评估指标的正态云模型并计算了其云隶属度,从而更好地体现了OLTC状态信息的不确定性,据此结合组合赋权权重得到了OLTC运行状态的最终评估结果.     

基于Mel频谱滤波和CNN的有载分接开关可听声辨识方法

有载分接开关(on-loadtapchanger,OLTC)作为变压器的核心组件易发生机械故障,为实现其机械状态的不停电检测,文章提出一种基于Mel频谱滤波与卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)结合的OLTC机械故障可听声辨识方法。首先搭建110kV OLTC故障模拟平台,物理模拟传动机构卡涩和内部组件松动故障,并进行可听声信号采集;其次在变电站现场声源分析的基础上,采用基于相似矩阵的盲源分离法将OLTC动作可听声音号与变压器本体运行噪声进行分离,提高信噪比;再次,根据OLTC可听声信号的能量分布特性,采用Mel频谱滤波法对原始信号进行降维,有效提升了处理效率;最后引入CNN通过超参数调整和网络结构优化设计构建可听声辨识模型,实现OLTC机械故障的识别。研究结果表明:该方法对OLTC传动机构卡涩和内部组件松动故障具有较好的识别成功率和运算效率,为OLTC机械状态现场不停电监测与故障诊断提供了有效参考。     

集合式高压并联电容器组调压分接开关故障分析及改进措施

在介绍补偿系统构成及主要特点的基础上.针对10 kV集合式高压并联电容器无励磁调压分接开关内部机械故障进行了分析,得出是由于调压开关分接头接触面积小、电阻增大,未达到额定电容量所致,阐述了具体改进措施和方法,并指出调容控制系统存在的不足,相应提出了几点建议.     

基于振动信号的有载调压开关故障诊断技术研究

随着现代电网对供电电压要求的不断提升,变压器有载调压开关(On Load Tap Changer,OLTC)的动作次数不断增多,其操作不良和机械故障率也相应增加。国内现OLTC的运行检修主要采用离线定期检修方式,工作量大、效率低,且故障诊断准确度不高。从振动信号采集、信号预处理、故障特征信号提取和故障诊断四个方面,介绍了一种基于声学振动的有载调压开关故障诊断技术。通过具体故障诊断实例对该技术的应用进行了分析,并对该技术的发展提出了展望。     

应用改进Hilbert-Huang变换下的Volterra模型诊断OLTC机械故障

为提高有载分接开关(OLTC)机械故障诊断的自适应性、特征分辨率以及识别效率,提出一种包含聚合经验模态分解(EEMD)分解和Hilbert边际谱分析的改进HHT方法,与混沌时间序列的Volterra模型相结合来提取OLTC的机械故障特征。具体应用时,首先对OLTC切换过程中的多通道振动信号进行EEMD分解得到固有模态函数(IMF)分量,然后应用Hilbert谱分析法求取各IMF的Hilbert边际谱。进一步,应用Volterra模型根据Hilbert边际谱构建Volterra特征矩阵,以矩阵奇异值为故障特征参量。最后搭建了OLTC典型机械故障真型实验平台,采用文中方法获取并分析了几种典型机械故障的振动信号,并借助多分类支持向量机对数据集进行分类识别,验证了所提出故障诊断方法的有效性。与其他方法对比得知,新方法取得了较高的故障识别准确率。     

电力系统电压稳定性的平衡点分析方法

有载分接开关(OLTC)的调节特性和负荷特性对电力系统电压稳定性具有极大的影响。OLTC的负调压作用可能在负荷失稳之前发生,也可能在负荷失稳之后发生。文章通过分析系统平衡点研究了OLTC和负荷对电力系统电压稳定性的影响,指出电压失稳模式与系统不稳定平衡点的模式有关,因此,可以根据系统不稳定平衡点的不稳定流形判断系统电压的失稳模式。最后以一个简单电力系统为例,分析了系统参数变化对电压稳定性的影响。     

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IGBT的配电变压器有载调压开关参数设计及分析

对比了机械式、混合式和全电力电子式配电变压器有载调压开关(OLTC)的结构特点,提出了一种基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的配电变压器OLTC电路结构和控制方案,给出了该OLTC主电路IGBT器件、过渡电路和吸收电路的参数设计方法,推导了所设计OLTC的有功损耗计算式。所提方案克服了机械式OLTC动作慢、切换产生电弧等缺点,可辅助配电变压器实现快速、无弧的有载调压。搭建了仿真模型和实验平台,对OLTC的调压性能进行了测试,分析了开关参数对其有功损耗及IGBT承受电流电压的影响,将仿真、实验和理论计算结果对比,验证了所提有载调压方案的有效性。     

基于有效频带特征的有载分接开关机械状态诊断方法

为更加准确地提取变压器有载分接开关(On Load Tap Changer,OLTC)的机械振动信号故障特征,提升OLTC的在线监测品质,提出了基于有效频带多分辨率特征与遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的有载分接开关机械状态诊断方法。首先利用小波包对OLTC的机械振动信号进行分解,然后将各有效频带的小波包系数连接构成一个整体计算信息熵,得到有载分接开关机械振动信号的有效频带多分辨率特征参数,同时基于有效频带多分辨率特征参数建立遗传支持向量机(Genetic Algorithm-Support Vector Machine,GA-SVM)的故障分类模型。模拟实验与数据分析结果表明,所提综合模型能够有效地实现OLTC故障诊断,可为OLTC运行与维护提供一定参考。     

基于声振动分析技术的OLTC机械状态特征诊断方法研究

提出了一种基于声振动分析技术的OLTC机械状态特征诊断方法,能在变压器带电的情况下进行,实现对分接开关的故障诊断,并采用有限元分析法建立分接开关理论模型。     

无触点有载调压过渡过程中无冲击电流的研究

在无触点有载调压的过渡过程中,晶闸管有载分接开关的动作有可能导致调压过程中产生冲击电流,给调压变压器带来不利影响。利用全电力电子式有载分接开关的调压原理,以接入调压绕组为例,分别做了在电流过零点前、电流过零点时和电流过零后导通晶闸管分接开关的有载调压实验,得出在电流过零点时通过导通晶闸管分接开关来消除冲击电流为最优方案。