基于時(shí)頻變換的變壓器繞組振蕩波信號(hào)分析方法

唐偉超，劉紅文，王科

（1.云南文山電力股份有限公司，云南文山633000：2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明650217）

0前言

電力變壓器作為電能傳輸和轉(zhuǎn)換必不可少的變電設(shè)備，是電力系統(tǒng)中最為核心的設(shè)備之一[1-2]。特別是大型電力變壓器，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，一旦發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致大面積的停電，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，110 kV 等級(jí)以上的電力變壓器，因繞組變形而導(dǎo)致變壓器故障占變壓器故障類型的50%～60%。

短路故障是造成繞組變形的主要原因，反復(fù)經(jīng)受短路電流將逐漸降低繞組的機(jī)械承受能力，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重變形[3]，準(zhǔn)確、有效的變壓器繞組變形檢測(cè)方法將有效確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。短路阻抗測(cè)量、頻率響應(yīng)法等方法是目前應(yīng)用最為廣泛的繞組變形檢測(cè)方法，但上述方法在評(píng)估方面仍存在一些不確定性。近年來(lái)，為了能進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)繞組變形檢測(cè)的可靠性，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)不同的變壓器繞組變形檢測(cè)方法進(jìn)行了大量的研究。西安交通大學(xué)的劉勇結(jié)合頻率響應(yīng)法和阻抗法，提出了掃頻阻抗法，該方法在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果較好[4]；西安交通大學(xué)的高佳平在頻率響應(yīng)法的基礎(chǔ)上采用偽隨機(jī)序列作為激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行繞組變形檢測(cè)，結(jié)果表明該方法有一定的優(yōu)越性[5]；重慶大學(xué)的趙忠勇通過(guò)從變壓器套管末屏注入脈沖信號(hào)，并基于復(fù)合小波變換（CCWT）獲得在線脈沖頻率響應(yīng)，取得了一定的效果[6]；上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)的張坤利用Morlet 小波對(duì)變壓器短路故障時(shí)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)的頻域特征來(lái)判斷繞組狀態(tài)[7]；哥倫比亞的Eduardo利用連續(xù)小波變換(CWT)仿真分析固定頻率暫態(tài)信號(hào)下繞組的頻率響應(yīng)，獲得了變壓器響應(yīng)時(shí)域和頻域的關(guān)系[8]。上述方法對(duì)于變壓器繞組狀態(tài)檢測(cè)及分析在某些方面具有一定的優(yōu)越性，為繞組變形檢測(cè)及分析方法提供了很好的借鑒。研究表明隨著激勵(lì)電壓等級(jí)的提升，繞組響應(yīng)的信噪比將會(huì)提高，故響應(yīng)信號(hào)精度也隨之提高[9]。為此，本文基于高壓直流電源激勵(lì)，也提出一種基于變壓器繞組振蕩波的分析方法，并通過(guò)時(shí)頻變換分析的方法來(lái)獲取變壓器振蕩波的特征參量，來(lái)探究在高壓直流電源激勵(lì)下，變壓器繞組振蕩波的變化情況，及其用于變壓器繞組變形檢測(cè)的可行性。

本文以一臺(tái)220 kV/160 MVA 大型三相三繞組電力變壓器為試驗(yàn)研究對(duì)象，搭建了一套高壓直流暫態(tài)發(fā)生實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得了不同等級(jí)暫態(tài)激勵(lì)下以及不同繞組下的振蕩波。針對(duì)該波形，提出了振蕩波基于連續(xù)小波時(shí)頻變換進(jìn)行振蕩波分析的方法，該方法通過(guò)計(jì)算振蕩波的時(shí)頻特性，并通過(guò)提取特征參量，對(duì)比分析在不同輸入輸出情況下的時(shí)頻特性，研究振蕩波用于變壓器繞組變形檢測(cè)的可行性。

1振蕩波產(chǎn)生機(jī)理及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

1.1振蕩波產(chǎn)生機(jī)理

變壓器繞組在頻率較高時(shí)（>1 kHz）可以等效為由分布式參數(shù)電阻（R）、電感(L)、電容(C)構(gòu)成的電路模型[9-11]。頻率響應(yīng)法的基本原理是在繞組的任意一端口輸入一個(gè)幅值較低，頻率較高且在變化（1 kHz～1000 kHz）的正弦信號(hào)，在繞組的另一相異端口下接受掃頻響應(yīng)信號(hào),并通過(guò)計(jì)算獲得變壓器繞組的幅頻響應(yīng)特性?；陬l率響應(yīng)法的原理，本文提出一種利用高壓可控開關(guān)控制通斷的方式獲得高壓直流電源下的暫態(tài)輸入信號(hào)，并通過(guò)暫態(tài)信號(hào)激勵(lì)獲得振蕩響應(yīng)信號(hào)的方法。如圖1所示，本文的試驗(yàn)方法是在變壓器星型繞組的中性點(diǎn)套管上注入高壓直流作用下開關(guān)切換產(chǎn)生的暫態(tài)激勵(lì)，在變壓器套管末屏電容處，連接一個(gè)接地分壓電容，形成一個(gè)變壓器RLC等效電路回路，通過(guò)變壓器繞組內(nèi)部間等效電容、電感間的耦合，獲得繞組末端的振蕩波。

圖1振蕩波產(chǎn)生原理圖

從上述振蕩電路和原理可以看出，變壓器繞組的等效電路參數(shù)是影響振蕩波的主要因素，當(dāng)變壓器內(nèi)部繞組發(fā)生變形，其等效電路參數(shù)發(fā)生變化，其中電感、電容參數(shù)的改變尤為明顯，而電感、電容參數(shù)的大小對(duì)振蕩波的特性有決定性的作用。故研究振蕩波的獲取方法，能夠?yàn)樽R(shí)別變壓器繞組狀態(tài)提供重要參考。

1.2開關(guān)暫態(tài)特性對(duì)振蕩波的影響

為選取合適的開關(guān)關(guān)斷時(shí)間，本文基于等效電路模型，在M ultisim 中模擬了不同開關(guān)關(guān)斷時(shí)間下的繞組末端的信號(hào)振蕩情況，其中模型共有48階，包含高、中、低壓側(cè)電路模塊，參數(shù)計(jì)算方法根據(jù)參考文獻(xiàn)[10]得到，計(jì)算結(jié)果如圖2所示。由圖可知，當(dāng)開關(guān)關(guān)斷時(shí)間為ms級(jí)別的，繞組難以產(chǎn)生振蕩信號(hào)，而在μs以及ns級(jí)別才會(huì)產(chǎn)生一定頻率的振蕩波，且開關(guān)的時(shí)延越小，振蕩波頻率越高，振蕩越明顯?？紤]到現(xiàn)有電力電子開關(guān)的性能和成本，本次試驗(yàn)選取關(guān)斷時(shí)間為10μs的開關(guān)，為保證測(cè)試的精度，信號(hào)采集采用DPO5204B示波器，采樣率達(dá)到106；而為保證振蕩波在特定頻率下的穩(wěn)定性及重復(fù)性，電力電子開關(guān)在自動(dòng)關(guān)斷后及下一次閉合前應(yīng)留出足夠的時(shí)間裕度（20 ms）,使振蕩波完全衰減至穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2高壓側(cè)振蕩波時(shí)沿仿真

由仿真可知開關(guān)的暫態(tài)特性對(duì)振蕩波有重要的影響，而同時(shí)輸入暫態(tài)激勵(lì)電壓幅值的提高，對(duì)于電力電子開關(guān)耐壓性能也有較高的要求。高壓直流信號(hào)切除的那一瞬間可能會(huì)產(chǎn)生開關(guān)引起的暫態(tài)過(guò)電壓干擾，其主要原因就是開關(guān)間隙電弧產(chǎn)生的一種電快速脈沖群現(xiàn)象[11]。本文做實(shí)驗(yàn)采用的是220 kV/160MVA 變壓器，其自身的絕緣等級(jí)是遠(yuǎn)大于輸入暫態(tài)激勵(lì)等級(jí)（10 kV-30 kV），且所采用的電力電子開關(guān)內(nèi)部使用絕緣油作為介質(zhì)，對(duì)于開關(guān)裝置而言難以產(chǎn)生暫態(tài)過(guò)電壓干擾。

1.3現(xiàn)場(chǎng)振蕩波測(cè)試及處理

為了驗(yàn)證振蕩波產(chǎn)生的機(jī)理，本文在變壓器廠進(jìn)行了振蕩波的產(chǎn)生及測(cè)試。在輸入端，采用了一個(gè)高壓直流發(fā)生器，最大幅值可達(dá)到110 kV，一個(gè)高耐壓可控電力電子開關(guān)，兩者構(gòu)成了高壓暫態(tài)激勵(lì)源。在高壓直流發(fā)生器與開關(guān)之間串聯(lián)限流電阻，以預(yù)防開關(guān)接地時(shí)，巨大的電流將開關(guān)燒壞。從變壓器的高壓側(cè)中性點(diǎn)輸入直流脈沖，在變壓器的高、中、低壓側(cè)套管的末屏電容處引出導(dǎo)線，接一個(gè)分壓電容并接地。利用示波器在分壓電容處測(cè)量輸出的電壓波形，獲得如圖3所示的振蕩波。

試驗(yàn)測(cè)量了10 kV，30 kV 暫態(tài)電壓等級(jí)下的振蕩波，從圖4可以觀察在不同幅值激勵(lì)下的振蕩波幅值、振蕩頻率都有明顯的區(qū)別。在同一幅值下的A、B、C三相振蕩波振蕩頻率沒有明顯差異，幅值接近。對(duì)比分析不同的輸出側(cè)下的自激振蕩，高壓側(cè)的振蕩波有較好的平滑行，以及衰減規(guī)律性，三相振蕩波形整體相似度很高。在中壓側(cè)、低壓側(cè)繞組，沒有直接輸入高壓暫態(tài)激勵(lì)，而是通過(guò)高壓側(cè)和中、低壓側(cè)之間的耦合，獲得振蕩信號(hào)。耦合的過(guò)程中，暫態(tài)激勵(lì)信號(hào)頻率較高，而常規(guī)變壓器鐵心在超過(guò)1 kHz 時(shí)，其導(dǎo)磁能力就會(huì)急劇下降，且在耦合過(guò)程中，因此通過(guò)耦合產(chǎn)生的中、低壓側(cè)響應(yīng)信號(hào)幅值相對(duì)較?。幌鄬?duì)于高壓側(cè)信號(hào)直接在繞組上傳播，通過(guò)電磁耦合的方式，更易耦合進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)干擾噪聲，輸出的振蕩波毛刺及噪聲相對(duì)較多，可以通過(guò)后續(xù)數(shù)據(jù)去噪處理進(jìn)行分析；而由于變壓器繞組耦合分布電容、電感具有一定的差異性，振蕩波會(huì)產(chǎn)生一定畸變，其諧振點(diǎn)也會(huì)相對(duì)增多。為了探究不同激勵(lì)幅值，不同相下以及不同輸出側(cè)下的振蕩波細(xì)節(jié)以及規(guī)律性，并用于繞組狀態(tài)分析可行性，需要對(duì)振蕩波進(jìn)行有效的提取分析。本文通過(guò)基于連續(xù)小波下的時(shí)頻分析，對(duì)比三相振蕩波的時(shí)頻圖的矩陣相似度，分析其在健康繞組時(shí)的時(shí)頻特性，作為繞組變形檢測(cè)的基準(zhǔn)。應(yīng)用時(shí)頻分析同時(shí)考慮了振蕩波的時(shí)域和頻域特性，解決了暫態(tài)信號(hào)在時(shí)域內(nèi)并不能刻畫其自身特性。

圖3實(shí)測(cè)振蕩波

從實(shí)測(cè)波形圖3中能看到，變壓器振蕩波在高壓側(cè)輸出時(shí)噪聲較小，中、低壓側(cè)輸出噪聲相對(duì)較多，為有效分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，去除實(shí)測(cè)波形中突變的毛刺和其余噪聲，減小噪聲對(duì)研究振蕩波的干擾，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。對(duì)信號(hào)去噪有多種方法，常用的有快速傅里葉變換以及小波變換。經(jīng)過(guò)大量的仿真研究，本文對(duì)比了快速傅里葉變換、小波變換去噪的效果，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)利用小波變換的去噪方法要優(yōu)于快速傅里葉變換。如圖4所示，F(xiàn)FT 去噪后的波形依舊有少量毛刺，在主要諧振點(diǎn)附近存在一些誤差諧振點(diǎn)，曲線光滑度不高。用小波變換去噪后的信號(hào)，毛刺相對(duì)減少，突變量幾乎全部消除，曲線平滑度更好，更加有利于我們分析波形的特征值。在對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行降噪處理的過(guò)程中，預(yù)設(shè)含噪信號(hào)的信噪比為30 dB，采樣點(diǎn)數(shù)為2000個(gè)點(diǎn)。

圖4振蕩波去噪

2振蕩波時(shí)頻信號(hào)的獲取及分析

在上述振蕩波去噪后，為了能夠直觀的對(duì)自激振蕩信號(hào)做出評(píng)估，需要獲取相應(yīng)特征參量。時(shí)域波形較為直觀，但其為衰減信號(hào)，包含多個(gè)頻率成分，其波形簡(jiǎn)單，包含的信息較少，因此本文綜合考慮了頻域、時(shí)域和時(shí)頻域分析方法的優(yōu)劣，采用時(shí)頻分析方法獲取振蕩波的特征參量。振蕩波是一種非線性非平穩(wěn)信號(hào)，為了能夠準(zhǔn)確的獲得振蕩波的頻率和能量的時(shí)變特性，采用連續(xù)小波變換對(duì)振蕩波時(shí)頻特性分析[13]。

2.1連續(xù)小波變換基本原理

小波變換提出了變換的時(shí)間窗，當(dāng)需要精確的低頻信息時(shí)，采用長(zhǎng)的時(shí)間窗，當(dāng)需要精確的高頻信息時(shí)，采用短的時(shí)間窗。小波變換用的不是時(shí)間—頻率域，而是時(shí)間—尺度域[25]。在連續(xù)小波變換中能夠就信號(hào)的時(shí)域和頻域分辨率進(jìn)行獨(dú)立優(yōu)化，通過(guò)自由伸縮的時(shí)頻盒，滿足對(duì)不同域的分辨率需求，與傳統(tǒng)的傅里葉變換以及短時(shí)傅里葉變換相比，對(duì)處理非平穩(wěn)信號(hào)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

設(shè)Ψ(t)∈L2(R)，其傅里葉變換為Ψ(w)，當(dāng)Ψ(w)滿足下列條件(完全重構(gòu)條件或恒等分辨條件)

此時(shí)稱Ψ(t)為一個(gè)基本小波。將Ψ(t)經(jīng)伸縮和平移后得：

其中a 為伸縮因子，b為平移因子。

在任意L2(R)空間中的函數(shù)f(t)在小波基下展開，稱這種展開為函數(shù)f(t)的連續(xù)小波變換(CWT)，其表達(dá)式為：

其重構(gòu)公式(逆變換)為：

由于基小波Ψ(t)生成的小波Ψa，b(t)在小波變換中對(duì)被分析的信號(hào)起著觀測(cè)窗的作用，所以Ψ(t)還應(yīng)該滿足一般的函數(shù)的約束條件[25]：

2.2振蕩波的時(shí)頻分析

當(dāng)應(yīng)用小波變換進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)，應(yīng)用不同的小波基對(duì)同一信號(hào)處理所獲結(jié)果可能差異較大，因此小波基的選擇在小波變換前期參數(shù)設(shè)定中尤為重要。本文研究的振蕩波是高壓脈沖下產(chǎn)生的一種暫態(tài)信號(hào)，在處理電力暫態(tài)信號(hào)檢測(cè)和特征參數(shù)提取時(shí)，應(yīng)考慮具有一定消失矩的小波。在提取頻率范圍較寬的暫態(tài)信號(hào)和抑制低頻載波的混入，因此在檢測(cè)暫態(tài)信號(hào)，應(yīng)選擇中心頻高的小波基[18]。考慮到M orlet小波具有適中的中心頻率以及窗寬，本文選用M orlet 小波基用于變壓器繞組振蕩波時(shí)頻分析。

將去噪后的不同幅值下高壓側(cè)振蕩波信號(hào)利用連續(xù)小波變換進(jìn)行時(shí)頻特性分析。如圖5所示，高壓側(cè)輸出振蕩波時(shí)頻圖，不同幅值下的幅度譜主要分布均勻在低頻部分（0-0.5 kHz），而在高頻段部分幅度主要集中在時(shí)間域的前端和后端且幅度較小，在10 kV 的時(shí)頻圖左側(cè)，高頻段有明顯的亮點(diǎn)，表明在高頻段有高能量密度分布，強(qiáng)于30 kV 下的高端頻段能量密度。這樣對(duì)應(yīng)了幅值為10 kV 時(shí)，時(shí)域響應(yīng)信號(hào)在左側(cè)出現(xiàn)劇烈的幅值變化。

圖5高壓側(cè)振蕩波時(shí)頻圖

圖6為中壓側(cè)的時(shí)頻圖，不同幅值下低頻段幅度譜分布在整個(gè)時(shí)間段，但是30 kV 下的時(shí)頻圖在低頻段（20 kHz-40 kHz）幅度明顯要大于10 kV 的時(shí)頻圖。在高頻段，幅度譜主要分布在時(shí)域前端，且10 kV 下的幅度明顯大于同一位置的30 kV 下的幅度。

圖6中壓側(cè)振蕩波時(shí)頻圖

圖7低壓時(shí)頻圖中，在低頻段（0 kHz-10 kHz）不同幅值下的幅度譜分布相似，能量相似，且分布在整個(gè)時(shí)間段。在頻率為（20 kHz-40 kHz）內(nèi)，幅度值較大，但是幅度譜只分布在時(shí)間軸的前端。這剛好和低壓側(cè)的時(shí)域信號(hào)相對(duì)應(yīng)，時(shí)間軸的前部分幅值振蕩劇烈。在高頻段，10 kV 下的時(shí)頻圖幅度譜分布比30 kV 大(特別是在時(shí)間軸的前端)。

圖7 低壓側(cè)振蕩波時(shí)頻圖

通過(guò)上述分析，可以看到不同的激勵(lì)幅值以及不同繞組下的時(shí)頻圖，并直觀地表達(dá)出振蕩波的時(shí)頻特性。無(wú)論是高壓側(cè)、中壓側(cè)、還是低壓側(cè)，振蕩波在整個(gè)時(shí)域中都有能量的分布，而在頻域中，高頻段的能量分布幾乎沒有，能量主要集中在50 kHz以下。對(duì)比圖4不同幅值下時(shí)域圖的末端，可知時(shí)頻圖不僅在振蕩波的初始階段直觀的刻畫了幅度的差異性，而且在衰減到一定程度后依然可以準(zhǔn)確的表達(dá)出幅度的差異性。對(duì)比不同側(cè)繞組時(shí)域圖，時(shí)頻圖通過(guò)振蕩波幅度能量的分布刻畫了不同側(cè)下振蕩波的關(guān)聯(lián)性及振蕩波的重復(fù)性。為了能夠更加直觀的表達(dá)出上述時(shí)頻圖的差異性和重復(fù)性，本文提出了以矩陣相似度[22-23]為時(shí)頻圖的特征參量，量化了時(shí)頻圖的差異性和重復(fù)性。

3討論分析

振蕩波信號(hào)經(jīng)CWT 小波變換獲得時(shí)頻圖，可以將其視作一個(gè)模時(shí)頻矩陣，在不同的時(shí)間和頻率下表示一個(gè)信號(hào)模值。為了能夠量化不同相和不同幅值下時(shí)頻圖的差異，本文提出了一種矩陣相似度的方法分析振蕩波的時(shí)頻特性。矩陣相似程度是一種信號(hào)的模值矩陣作為模版，來(lái)分析其他矩陣和模版之間的差異。設(shè)S(m，n)為模版自激振蕩的信號(hào)矩陣，T(m，n)是比對(duì)信號(hào)矩陣，兩者之間的元素相似度可以用式（6）表示：

M，N分別表示信號(hào)時(shí)頻圖中的頻率和時(shí)間參數(shù)，將式（6）展開有：

式中：第一項(xiàng)和第三項(xiàng)表示兩個(gè)矩陣各元素的平方和，第二項(xiàng)表示兩個(gè)矩陣的互相關(guān)度，當(dāng)選取的對(duì)比自激振蕩信號(hào)不一致，互相關(guān)度也有差異，當(dāng)兩個(gè)矩陣的數(shù)值元素相似時(shí)，則D 的值相應(yīng)也較大。對(duì)式（7）做歸一化處理得到：

式（8）中R≤1，當(dāng)R接近1時(shí)，表示兩個(gè)矩陣相似度較高，當(dāng)R接近0時(shí)，表示兩個(gè)矩陣相似度低[21-23]。利用矩陣相似度分析不同相不同幅值下的振蕩波的時(shí)頻特性，從而識(shí)別變壓器繞組自激振蕩的差異性。表1-3數(shù)據(jù)顯示了變壓器相間繞組振蕩波的關(guān)聯(lián)程度。

表1 30 kV下同側(cè)兩相間矩陣相似度

表2 10 kV下同側(cè)兩相間矩陣相似度

表3同側(cè)同相下不同幅值矩陣相似度

從表1和表2可以看出在不同幅值下的變壓器A、B、C相繞組振蕩波時(shí)頻圖相似度都接近1表明三相振蕩波相似度很高，但是從其相似度的差異也可以獲得振蕩波的規(guī)律性。從表1、2得知，10 kV 以及30 kV 下的A/B，A/C，B/C相間的相似度是成梯度增加的，這種重復(fù)性可以作為振蕩波的一個(gè)特征來(lái)作為以后的研究繞組變形的一種評(píng)估依據(jù)。對(duì)比10 kV、30 kV下同一輸出側(cè)以及同兩相的時(shí)頻圖相似度，可以得知30 kV 下的兩不同相間的相似度明顯大于10 kV 下的相似度。表明電壓等級(jí)的提高，三相振蕩波的時(shí)頻特性相似度更高，重復(fù)性更好，這也符合本文在一開始提出來(lái)的激勵(lì)電壓等級(jí)的提高有利于判斷變壓器三相繞組狀態(tài)。

表3反映的是在不同幅值下同一相振蕩波時(shí)頻特性的相似度。從表3可以看出高壓側(cè)和低壓側(cè)同相間相似度也接近1，但是并沒有同一幅值下的兩相相似度高。這是由于不同激勵(lì)幅值輸入下，振蕩波幅值不一致在同一矩陣點(diǎn)處能量密度值有差異，但是在整個(gè)振蕩周期里振蕩趨勢(shì)是一致的因此在時(shí)頻圖中能量分布是相似的。表3中壓側(cè)的相似度最低，這也符合圖7的10 kV、30 kV 的時(shí)頻圖對(duì)比，在時(shí)間軸的前端部分可以看出能量密度分布并不一致，且能量大小也有較大差異，因此在利用矩陣相似度作為一個(gè)特征參量分析時(shí)，將這種差異性放大。

4結(jié)束語(yǔ)

本文研究了高壓直流作用通過(guò)開關(guān)切換產(chǎn)生的暫態(tài)激勵(lì)下變壓器繞組振蕩波產(chǎn)生機(jī)理，并通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)的振蕩波去噪處理以及連續(xù)小波變換獲得時(shí)頻圖，在時(shí)頻域內(nèi)對(duì)振蕩波提取分析。所得主要結(jié)論如下：

1)本文提出了一種高壓直流作用通過(guò)開關(guān)切換產(chǎn)生的暫態(tài)激勵(lì)下振蕩波的獲取及分析方法，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)該方法的可行性及可重復(fù)性進(jìn)行了論證，該方法可一次性測(cè)試所有端口的振蕩波信號(hào)，檢測(cè)效率高，能夠一定程度反映繞組的結(jié)構(gòu)特征；

2)通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)去噪和連續(xù)小波變換，獲得振蕩波時(shí)頻圖，經(jīng)分析得：高壓側(cè)振蕩波在低頻段能量分布均勻，在高頻段的振蕩波能量分布稍有差異，可能是由于低壓干擾影響較大所致。中壓側(cè)高、低壓幅值輸入下振蕩波能量分布差異性較大，可能是由于高壓幅值暫態(tài)下高壓側(cè)向中壓側(cè)耦合時(shí)，中壓側(cè)出現(xiàn)了沖擊干擾信號(hào)。低壓側(cè)時(shí)頻圖能量分布極其均勻，不同幅值下重復(fù)性高；

3)提出了矩陣相似度量化振蕩波時(shí)頻特性差異的分析方法，并通過(guò)分析不同相不同激勵(lì)幅值下繞組振蕩波信號(hào)時(shí)頻特性，獲得了相間振蕩波的規(guī)律性。同一幅值下振蕩波的不同相間能量分布重復(fù)性很好，且A/B、A/C、B/C相間的矩陣相似度成梯度增加。同相間、不同幅值下的高、低壓側(cè)矩陣相似度相對(duì)降低，但也達(dá)到了0.9以上，表明能量分布一致。中壓側(cè)的相似度最低，表明高壓輸入時(shí)中壓側(cè)所受干擾最強(qiáng)。故振蕩波可作為變壓器繞組狀態(tài)檢測(cè)的一種新的方法。