[发明专利]基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统和方法

权利要求书

1.基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统，其特征在于：包括数据输入模块、数据存储模块、分析判断模块、显示输出模块、信号转换模块以及数个振动传感器；

所述数据存储模块内构建了绕组松动缺陷数据库，该数据库的构造方法为，根据变压器各部分的尺寸参数，利用三维画图软件建立变压器的机械结构模型，并导入有限元分析软件中；在有限元分析软件中，设置变压器各部分材料的密度、泊松比、弹性模量，进行合理的网格剖分以及施加载荷和约束；设定计算的频率范围、子步数和阻尼比率，并在绕组上施加加速度来模拟电磁力的影响，从而进行谐响应分析；从分析结果中得到变压器各相绕组轴向和径向位置的加速度响应曲线，并从各曲线中提取特征信号，将绕组松动时和正常时特征信号的比值作为绕组松动阈值；存储得到的松动阈值，并与变压器的变比、容量相对应，建立绕组松动缺陷数据库；

所述数个振动传感器分别设置在变压器外表面的不同位置，采集该位置的振动信号传送给信号转换模块，信号转换模块接收振动信号并将其转换为特征信号后传送给分析判断模块，数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参数，分析判断模块根据变压器的性能参数从数据存储模块中调取匹配的松动阈值并将其与特征信号进行比较，判断变压器绕组是否发生松动，并将判断结果在显示输出模块上显示。

2.根据权利要求1所述基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统，其特征在于：所述振动传感器的数量为6，其中3个振动传感器分别采集变压器三相绕组的轴向振动信号，另外3个变压器分别采集变压器三相绕组的径向振动信号。

3.根据权利要求1所述基于有限元分析的变压器绕组松动判断系统，其特征在于：所述三维画图软件为Pro/Engineer软件，有限元分析软件为ANSYS Workbench软件。

4.基于权利要求1所述变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预设振动传感器的采样频率和采样时间；

(2)数据输入模块向分析判断模块输入所监测变压器的性能参数，分析判断模块根据性能参数从绕组松动缺陷数据库中调取与所监测变压器匹配的轴向松动阈值和径向松动阈值；

(3)振动传感器至少连续采样3次振动信号，并根据采样频率和采样时间，整周期截取每次采样的振动信号；

(4)信号转换模块对整周期截取的振动信号进行滤波处理后进行傅里叶变换，得到所监测变压器三相绕组的轴向特征信号和径向特征信号；

(5)分析判断模块将轴向特征信号、径向特征信号分别与轴向松动阈值、径向松动阈值作对比，进行绕组松动判断：

当变压器某相绕组的轴向特征信号大于对应的轴向松动阈值且它的径向特征信号大于对应的径向松动阈值时，表明此时该相绕组存在明显松动，否则表明该相绕组不存在松动或仅存在轻微松动；

(6)当分析判断模块至少连续2次判断变压器某相绕组发生明显松动，则显示输出模块显示该相绕组发生松动。

5.根据权利要求4所述基于变压器绕组松动判断系统的判断方法，其特征在于：步骤(2)所述所监测变压器的性能参数包括变压器的变比和容量。