Мониторинг состояния обмоток трансформатора по изменению вибрационных характеристик
Группа исследователей из Китая и Австралии рассмотрела вопрос зависимости частотных характеристик обмоток трансформатора от нагрузки и предложила метод мониторинга состояния обмоток, базирующийся на измерении вибрации трансформатора. Работа авторов была опубликована в издании IEEE Access в сентябре 2020 года.
Исследование выполнялось в несколько этапов: разработка симуляционной модели обмотки и исследование её характеристик, проверка результатов симуляции на тестовом трансформаторе и разработка математической модели определения частотных характеристик.
В симуляционной модели обмотка представляла собой последовательность дисков с приложенным сверху сжимающим усилием и жёстко закреплённым основанием. Схематичное изображение принципа построения модели обмотки показано ниже.
Измерения проводились при работе модели в условиях разных значений нагрузки и сжимающего усилия. При моделировании рассчитывались значения функции частотного отклика, которая показывает отношение между приложенной силой и уровнем вибрации. Изображения полученной FRF при сжимающем усилии 2.4 МПа (закреплённая обмотка) и 0.2 МПа (ослабленная обмотка) показаны ниже.
Симуляция показала, что с ослаблением затяжки обмотки её частотные характеристики сильнее зависят от нагрузки. Для отражения этой зависимости исследователи использовали критерий FSR, который показывает относительное смещение основных пиков частотного отклика в зависимости от нагрузки. График FSR для разного уровня затяжки обмотки показан ниже.
Аналогичные зависимости FRF были получены при замере вибрации на тестовом трансформаторе. Графики FRF показаны ниже.
Для описания зависимости частотных характеристик обмотки от нагрузки исследователи применили модель нейронной сети с управляемыми рекуррентными блоками. Схема модели показана ниже.
В качестве входных данных модель использует значения нагрузки, в качестве выходных – значения критерия SAC, который показывает общее смещение частотных характеристик целой обмотки. Примеры рассчитанных SAC-критериев закреплённой и ослабленной обмоток в разных точках показаны ниже.
Для описания состояния обмотки исследователи предложили использовать отношение SAC к квадрату тока нагрузки. Для ослабленных обмоток этот критерий будет существенно больше, чем для закреплённых.
Больше новостей и аналитики из мира онлайн-диагностики электрооборудования читайте на нашем Телеграм-канале "ЗВЕЗДА"