希尔伯特-黄变换在变压器铁心振动信号中的应用.pdf

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1、第47卷第11期Vol.47No.112010年11月TRANSFORMERNovember2010希尔伯特-黄变换在变压器铁心振动信号中的应用123曹海泉，刘珊，洪刚（1.宜宾电业局，四川宜宾644002；2.中国水电顾问集团西北勘察设计院，陕西西安710056；3.西安理工大学电力工程院，陕西西安710048）摘要：对实际变压器器身振动信号进行了分析，证明了该方法的有效性。关键词：变压器；铁心；希尔伯特-黄变换中图分类号：TM406文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）11－0030－04ApplicationofHilbert-HuangTransformationto

2、VibrationSignalMonitoringofTransformerCore123CAOHai-quan,LIUShan,HONGGang（1.YibinElectricPowerBureau,Yibin644002,China;2.ChinaXibeiEngineeringCorporation,Xi'an710056,China;3.Xi'anUniversityofTechnology,Xi'an710048,Chian）Abstract：Thevibrationsignaloftransformerisanalyzed.Thevalidityofthemethodisprov

3、ed.Keywords：Transformer；Core；Hilbert-huangtransformation有不同的时频特性，同一个非平稳信号经不同的小1引言波分解将表现出不同结果，对故障信号的识别效果电力变压器是电力系统重要的变电设备，其正也不同。希尔伯特-黄变换(Hilbert-HuangTrans-常运行是整个电网安全运行的关键。铁心及绕组的formation,HHT)是针对非线性非平稳信号的分析方变形、松动等机械故障是变压器的重要故障。由于变法，无论在时间域还是频率域都具有良好的分辨率，压器器身的振动信号包含有丰富的信息，所以近年三维希尔伯特谱的能量分布反映了信号内在的本质来已有

4、大量文献提出利用对振动信号的分析来诊断特征，由希尔伯特谱可以得到边际谱，反映了信号能变压器铁心及绕组的故障。该方法的优点是通过吸量随频率的动态变化情况。附于变压器器身的振动加速度传感器采集信号，监本文中笔者通过对正常运行和铁心故障时的变测系统与变压器之间没有电气连接，对电网没有任压器器身振动信号进行的经验模态分解（Empirical何影响。振动法的关键在于如何从振动信号中有效ModeDecomposition,EMD）得到若干固有模态函数提取特征信息。（IntrinsicModeFunction，IMF），这种分解方法对传统的信号处理方法例如傅里叶变换，是在信于时频平面的铺砌方式没有任何限制

5、，分解所得的号为平稳的假设下研究的。因此难以准确提取非平每个IMF反映了信号中的一种特有频率信息，然后稳振动信号的状态特征信息。小波变换是近年来迅通过以均方误差最小化为目标的自适应阈值和最优速发展的时频分析方法，是傅立叶变换的突破性进IMF处理层数选取对所得到的IMF进行去噪，最后展。小波变换具有多分辨分析的特点，能够聚焦到信再对去噪后的IMF进行希尔伯特变换得到希尔伯号的任意细节进行多分辨率的时频分析，因此广泛特能量谱与边际谱，从频段-能量的角度揭示了正的应用于非平稳振动信号的分析，但不同的小波具常运行和铁心故障后变压器器身振动信号的不同特基金项目:霍英东高校青年教师基金（101076）第

6、11期曹海泉、刘珊、洪刚：希尔伯特-黄变换在变压器铁心振动信号中的应用31征，从而为变压器铁心故障的诊断提供了一种新的（3）提取细节记为d（t），即d（t）=s（t）-m（t）。途径。（4）判断d（t）是否满足IMF的两个条件，如果满足，则令di（t）=d（t），将其视为一个IMF分量转入2变压器铁心振动原理及特征步骤（5），如果不满足则令s（t）=d（t），重复执行步骤由于铁心叠压方式的改进，加上铁心柱和铁轭（1）～步骤（4）。采用无纬环氧玻璃粘带绑扎，使硅钢片接缝处和叠（5）mi（t）=s（t）-di（t），判断mi（t）是否是一个单片间的电磁力引起的铁心振动很小。因此在铁心压调函数或

7、

8、mi（t）

9、很小可以看作测量误差，如果是则紧、硅钢片结合足够紧密的情况下可认为，铁心的振循环结束，否则令s（t）=mi（t）转到步骤（1）。动主要取决于硅钢片的磁致伸缩。当程序循环结束时，得到了n个满足条件的磁致伸缩的变化周期为电源电流周期的1/2，IMF分量Cimfi（t）=di（t）。令rn=mn（t），称为残差分量。故磁致伸缩引起铁心振动的基频为2倍电源频率。这样可得到EMD的分解结果。n由于铁心磁致伸