一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统技术方案

本实用新型专利技术是关于一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统，用于变压器绕组的模态检测，所述系统包括信号发生器、功率放大器、激振器、多个位移传感器、预处理器和模态分析器，其中，信号发生器的输出端电连接功率放大器的输入端；功率放大器的输出端电连接激振器的输入端；激振器连接变压器绕组，且激振器位于变压器绕组幅向侧的外部；激振器的输出端电连接预处理器的输入端；位移传感器均匀设置在变压器绕组幅向的上部、中部和下部，位移传感器分别电连接预处理器的输入端；预处理器的输出端电连接模态分析的输入端。本实用新型专利技术提供的变压器绕组幅向变形的模态实验系统通过对比分析得到各阶模态改变规律，提高幅向轻微变形检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及绕组故障检测设备
，尤其涉及一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统。
技术介绍
随着电网容量的增大，对电力系统的安全运行和供电可靠性提出了更高的要求，一次电气设备直接影响着电力系统的稳定，大力电力变压器是电网中最主要的一次电气设备，电力变压器安全运行与否直接影响着电力系统的安全稳定运行。对长期运行的电力变压器而言，若不及时对故障进行维修，不仅会损害变压器，更会对电网的正常运行造成影响，甚至会导致电力系统的崩溃，因此对于变压器故障诊断与监测有着非同寻常的意义。电力变压器绕组抗短路能力不足已成为引发变压器事故最主要的原因，变压器绕组松动或变形是造成绕组抗短路能力不足的一个重要因素。目前变压器绕组故障检测方法采用振动分析法。变压器稳定运行时，绕组在由负载电流产生的电动力的作用下产生振动，铁芯由于磁致伸缩也会产生振动，绕组和铁芯的振动通过变压器的绝缘油和器身传递到油箱表面，引起油箱的振动。油箱表面的振动信号与绕组和铁芯的变形、压紧状况等密切相关，所以观察油箱表面的振动信号可以将变压器运行过程中绕组和铁芯的状况反映出来。因此，振动分析法通过贴在变压器箱体表面的振动传感器获得变压器的振动信号，通过分析变压器振动信号来判断绕组故障，只要绕组机械特性(变形，预紧力松动)发生变化，都可以从振动特性变化上得到反映，可以及时发现微小变形。但是，现有的振动分析法对绕组轻微幅向变形的检测精度不高，且振动分析法仅能检测绕组幅向变形结果，无法进一步探究变压器绕组幅向各阶模态变形随绕组状态改变而改变的规律。
技术实现思路
为克服相关技术中存在对变压器绕组轻微幅向变形的检测精度不高，且无法检测绕组幅向各阶模态变形的问题，本技术提供一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统。为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：本技术提供的变压器绕组幅向变形的模态实验系统用于变压器绕组的模态检测，所述系统包括信号发生器、功率放大器、激振器、多个位移传感器、预处理器和模态分析器，其中：所述信号发生器的输出端电连接所述功率放大器的输入端；所述功率放大器的输出端电连接所述激振器的输入端；所述激振器连接所述变压器绕组，且所述激振器位于所述变压器绕组幅向侧的外部；所述激振器的输出端电连接所述预处理器的输入端；所述位移传感器均匀设置在所述变压器绕组幅向的上部、中部和下部，且所述位移传感器分别电连接所述预处理器的输入端；所述预处理器的输出端电连接所述模态分析器的输入端。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述激振器的底端设置顶杆，所述激振器通过所述顶杆连接所述变压器绕组，且所述激振器的轴线所在直线与所述变压器绕组的轴线所在直线垂直。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述顶杆的底端设置压力传感器，所述压力传感器与所述变压器绕组的侧面接触，且所述压力传感器电连接所述预处理器的输入端。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述激振器包括电动式激振器。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述位移传感器包括电涡流位移传感器。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述位移传感器的数量大于3。优选地，上述变压器绕组幅向变形的模态实验系统中，所述模态分析器包括DHMA模态分析器。本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术提供的变压器绕组幅向变形的模态实验系统用于变压器绕组的模态检测分析，该系统包括信号发生器、功率放大器、激振器、多个位移传感器、预处理器和模态分析器，其中，信号发生器的输出端电连接功率放大器的输入端；功率放大器的输出端电连接激振器的输入端；激振器连接变压器绕组，且激振器位于变压器绕组幅向侧的外部；位移传感器均匀设置在变压器绕组幅向的上部、中部和下部，且位移传感器分别电连接预处理器的输入端；激振器的输出端电连接预处理器的输入端；预处理器的输出端电连接模态分析器的输入端。信号发生器产生激励信号，经功率放大器放大后进入激振器，驱动激振器对变压器绕组进行激励，使得变压器绕组发生幅向移动，位移传感器准确采集变压器绕组表面的位移信号，预处理器将采集的激振器振动力信号和位移传感器采集的变压器绕组位移信号进行预处理，并将预处理后的数据导入模态分析器，模态分析器对预处理后的信号进行再处理，得到变压器绕组幅向变形时各阶固有频率及其响应振型，从而准确测量变压器绕组发生幅向变形，并分析模态变形规律。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的变压器绕组幅向变形的模态实验系统中激振器的使用状态图；图3A为正常情况下变压器绕组幅向侧顶部测试点的振动响应波形示意图；图3B为正常情况下变压器绕组幅向侧中部测试点的振动响应波形示意图；图3C为正常情况下变压器绕组幅向侧底部测试点的振动响应波形示意图；图4A为故障情况下变压器绕组幅向侧顶部测试点的振动响应波形示意图；图4B为故障情况下变压器绕组幅向侧中部测试点的振动响应波形示意图；图4C为故障情况下变压器绕组幅向侧底部测试点的振动响应波形示意图；图1-图4C符号表示：1-信号发生器，2-功率放大器，3-激振器，31-顶杆，32-压力传感器，4-变压器绕组，5-位移传感器，6-预处理器，7-模态分析器。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。模态是机械结构的固有振动特性，机械结构的模态通常是由固有频率、阻尼比、模态振型组成，其实验原理如下：根据系统模态参数的理论分析可知，对一个自由度为N的比例阻尼系统来说，其第r阶模态坐标为：则结构上任意测点l的响应为：在单激励情况下，激励力作用于p点时，则激励力向量变为：F＝[0...0...fp(ω)...0...0](4)模态力为：根据式(1)、式(3)、式(5)得到：据此可得测量点l和激励点p之间的频率响应函数为：式(7)表明，l点的响应是单独由p点的激励力引起的，即Hlp(ω)的含义为在p点作用一个单位正弦力时在l点产生的复响应。由此可见，频率响应函数与激励力的大小无关，由模态参数直接决定。令可根据式(7)得：式中：——l测点的r阶模态阵型参数；——p测点的r阶模态阵型参数；Mr——系统r阶质量矩阵；ωr——系统的第r阶固有频率；εr——第r阶阻尼比；ω——系统固有频率。由式(8)可见，通过模态试验来求得的系统响应函数包含了结构的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统，用于变压器绕组(4)的模态检测，其特征在于，包括信号发生器(1)、功率放大器(2)、激振器(3)、多个位移传感器(5)、预处理器(6)和模态分析器(7)，其中：所述信号发生器(1)的输出端电连接所述功率放大器(2)的输入端；所述功率放大器(2)的输出端电连接所述激振器(3)的输入端；所述激振器(3)连接所述变压器绕组(4)，且所述激振器(3)位于所述变压器绕组(4)幅向侧的外部；所述激振器(3)的输出端电连接所述预处理器(6)的输入端；所述位移传感器(5)均匀设置在所述变压器绕组(4)幅向的上部、中部和下部，且所述位移传感器(5)分别电连接所述预处理器(6)的输入端；所述预处理器(6)的输出端电连接所述模态分析器(7)的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种变压器绕组幅向变形的模态实验系统，用于变压器绕组(4)的模态检测，其特征在于，包括信号发生器(1)、功率放大器(2)、激振器(3)、多个位移传感器(5)、预处理器(6)和模态分析器(7)，其中：所述信号发生器(1)的输出端电连接所述功率放大器(2)的输入端；所述功率放大器(2)的输出端电连接所述激振器(3)的输入端；所述激振器(3)连接所述变压器绕组(4)，且所述激振器(3)位于所述变压器绕组(4)幅向侧的外部；所述激振器(3)的输出端电连接所述预处理器(6)的输入端；所述位移传感器(5)均匀设置在所述变压器绕组(4)幅向的上部、中部和下部，且所述位移传感器(5)分别电连接所述预处理器(6)的输入端；所述预处理器(6)的输出端电连接所述模态分析器(7)的输入端。2.根据权利要求1所述的变压器绕组幅向变形的模态实验系统，其特征在于，所述激振器(3)的底端设置顶杆(31)，所述激...

【专利技术属性】
技术研发人员：于虹，钱国超，邹德旭，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：云南;53