基于箱體振型特征的油浸式電抗器繞組松動(dòng)識(shí)別方法

孟令明，高樹(shù)國(guó)，丘子誠(chéng)，張 凡，歐 強(qiáng)，趙 軍，張 寧

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021；2.西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049；3.特變電工衡陽(yáng)變壓器有限公司，湖南 衡陽(yáng) 421007；4.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司檢修分公司，河北 石家莊 050021)

1 引言

高壓并聯(lián)電抗器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，起著補(bǔ)償線路上無(wú)功功率、抑制線路過(guò)電壓的作用[1,2]。在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，電抗器的振動(dòng)很可能會(huì)造成電抗器內(nèi)部緊固件以及鐵心繞組等關(guān)鍵部件的松動(dòng)，極端情況下可引起設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障[3-5]。因此，及時(shí)評(píng)估電抗器關(guān)鍵部件松動(dòng)狀況，有效避免設(shè)備故障程度發(fā)生劣化，對(duì)電抗器的安全運(yùn)行意義重大。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)電抗器振動(dòng)特性進(jìn)行了大量研究。關(guān)于電抗器的振動(dòng)機(jī)理，目前的研究主要集中于仿真和實(shí)驗(yàn)。葛德馨通過(guò)仿真對(duì)電抗器的鐵心、鐵軛以及其他結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了受力分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)電抗器進(jìn)行了整體的瞬態(tài)振動(dòng)響應(yīng)分析[6]。譚黎軍等人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)三臺(tái)特高壓并聯(lián)電抗器進(jìn)行了噪聲與振動(dòng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，分析了振動(dòng)以及噪聲的頻譜特性[7]。郭佳熠等人考慮到了氣隙結(jié)構(gòu)對(duì)電抗器振動(dòng)的影響，通過(guò)搭建包含不同氣隙個(gè)數(shù)及氣隙在不同位置情況下的電抗器仿真模型，利用多物理場(chǎng)有限元仿真計(jì)算方法，得到了氣隙結(jié)構(gòu)對(duì)電抗器鐵心振動(dòng)的影響規(guī)律[8]。在故障診斷方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用信息多元化的信號(hào)分析方法，對(duì)電抗器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析：吳金利等人通過(guò)提取高壓并聯(lián)電抗器振動(dòng)信號(hào)中的主成分系數(shù)等參數(shù)作為特征值，綜合K-臨近算法、支持向量、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓并聯(lián)電抗器機(jī)械故障的診斷[9]。趙若妤等人提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)小波變換(Empirical Wavelet Transform,EWT)、多尺度數(shù)學(xué)形態(tài)譜進(jìn)行特征提取，采用KernelK-means聚類(lèi)進(jìn)行故障模式識(shí)別的診斷新方法，并成功識(shí)別了幾種工況下電抗器振動(dòng)信號(hào)特征參數(shù)[10]。以上學(xué)者的研究從振動(dòng)機(jī)理方面為振動(dòng)法提供了理論基礎(chǔ)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了一些值得參考的故障診斷方法。

本文利用若干傳感器測(cè)量一臺(tái)500 kV電抗器油箱表面的振動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)行變形振型(Operating Deflection Shapes，ODS)對(duì)其箱壁振動(dòng)分布進(jìn)行了可視化展示，通過(guò)升壓實(shí)驗(yàn)分析電抗器表面振動(dòng)幅值與電壓之間的關(guān)系。應(yīng)用灰度共生矩陣的圖像紋理分析方法，對(duì)電抗器在正常狀態(tài)下以及繞組松動(dòng)狀態(tài)下的兩組不同振動(dòng)分布進(jìn)行了分析，并對(duì)比了圖像特征值機(jī)械狀態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電抗器繞組松動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)。

2 高壓并聯(lián)電抗器振動(dòng)機(jī)理

2.1 高壓并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)

并聯(lián)電抗器主要由鐵心和線圈等主要結(jié)構(gòu)件組成，其繞組采用餅式結(jié)構(gòu)。鐵心是電抗器的核心，由鐵心柱和鐵軛組成；其鐵心柱由若干個(gè)鐵心餅疊加而成，鐵心餅之間用絕緣墊塊隔開(kāi)，形成間隙，其鐵軛結(jié)構(gòu)與變壓器相似；鐵心柱與鐵軛由壓緊裝置通過(guò)拉螺桿提供預(yù)緊力，形成一個(gè)整體。單相并聯(lián)電抗器鐵心為單心柱、兩旁柱結(jié)構(gòu)，鐵軛寬度大于鐵心柱直徑，用以吸收部分漏磁[11]。圖1為單相并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)模型。

圖1 高壓并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of high voltage shunt reactor

2.2 高壓并聯(lián)電抗器振動(dòng)模型分析

高壓并聯(lián)電抗器的振動(dòng)主要由繞組上的電磁力、硅鋼片上的磁致伸縮效應(yīng)和鐵心餅間的麥克斯韋力引起。

造成高壓并聯(lián)電抗器中鐵心產(chǎn)生振動(dòng)的原因有兩個(gè)：①由于鐵心柱是分段的，在交變的電磁場(chǎng)作用下，鐵心餅之間會(huì)產(chǎn)生麥克斯韋力，而麥克斯韋力會(huì)使磁場(chǎng)能量向變小的方向發(fā)展，從而造成鐵心彈性形變；②由于鐵心硅鋼片的磁致伸縮效應(yīng)會(huì)使得高壓并聯(lián)電抗器鐵心產(chǎn)生周期性的伸長(zhǎng)或收縮，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)。

繞組振動(dòng)的產(chǎn)生是由于在高壓并聯(lián)電抗器穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，其繞組線圈中流過(guò)電流時(shí)，由于漏磁場(chǎng)的存在，繞組間、線匝間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)電磁力，從而引起繞組的振動(dòng)[12]。

對(duì)于鐵心柱和繞組，兩者都是由餅狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。將高壓并聯(lián)電抗器鐵心繞組的餅式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為質(zhì)量-彈簧數(shù)學(xué)模型，如圖2所示[13]。在該數(shù)學(xué)模型中，上下壓板被認(rèn)為是剛體，其位置固定，不發(fā)生位移；每層線餅可等效為質(zhì)量模塊；而線餅間的絕緣墊塊則可認(rèn)為是為彈性元件。圖2中，mi為第i層線餅質(zhì)量；Fi為第i層線餅所受電磁力；Xi為第i層線餅位移；Ki為彈性系數(shù)；Ci為阻尼系數(shù)。通過(guò)該模型建立并求解運(yùn)動(dòng)微分方程組的方式來(lái)對(duì)繞組的位移、速度以及加速度進(jìn)行計(jì)算分析。

圖2 餅式結(jié)構(gòu)的軸向結(jié)構(gòu)質(zhì)量-彈簧數(shù)學(xué)模型Fig.2 Axial structure mass-spring mathematical model of cake structure

根據(jù)機(jī)械振動(dòng)理論可得：

(1)

式中，Mw、C、Kw和xw分別為繞組的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和位移向量；Fw、Gw和t分別為電磁力矩陣、重力矩陣和時(shí)間。對(duì)于鐵心柱，其表達(dá)式與式(1)類(lèi)似，但實(shí)際操作條件受到麥克斯韋力與磁致伸縮效應(yīng)的影響。

對(duì)于繞組振動(dòng)，若忽略彈性系數(shù)以及阻尼系數(shù)C的非線性，式(1)可簡(jiǎn)化為具有常系數(shù)的非齊次二階微分方程，求解該微分方程組，可得到簡(jiǎn)化的繞組振動(dòng)加速度為：

(2)

對(duì)于繞組振動(dòng)，若忽略彈性系數(shù)K以及阻尼系數(shù)C的非線性，式(2)可簡(jiǎn)化為具有常系數(shù)的非齊次二階微分方程，求解該微分方程組，可得到簡(jiǎn)化的繞組振動(dòng)加速度。因此，實(shí)際穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電抗器振動(dòng)信號(hào)中僅包含穩(wěn)態(tài)分量，即并聯(lián)電抗器繞組振動(dòng)信號(hào)的頻率是電源頻率的2倍。實(shí)際情況中，由于繞組絕緣墊塊材料的非線性特性，繞組的振動(dòng)信號(hào)中也可能存在100 Hz的倍頻諧波[14]。

3 ODS成像原理及圖像分析方法

3.1 ODS成像原理

本文以一臺(tái)500 kV單相電抗器為研究對(duì)象，測(cè)量所用到的傳感器由14通道的振動(dòng)加速度傳感器以及1通道的電流信號(hào)傳感器組成，整體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖3、圖4所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)電抗器Fig.3 Test reactor

圖4 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.4 Test platform

理論上，生成ODS圖像需要同時(shí)測(cè)量電抗器表面上的所有測(cè)點(diǎn)，但在箱體表面布置過(guò)多的傳感器并不切合實(shí)際，同時(shí)過(guò)多的傳感器在一定程度上會(huì)改變箱體模態(tài)，從而影響測(cè)量結(jié)果。因此選擇對(duì)箱體同一表面進(jìn)行分批次測(cè)量，由于每批次測(cè)量的時(shí)刻不同，導(dǎo)致針對(duì)各測(cè)點(diǎn)獲取到的振動(dòng)信號(hào)可能存在初相角偏移，因此需要對(duì)每批次的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相位校正[15]。

相位校正就是在每次測(cè)量的同時(shí)引入一個(gè)參考點(diǎn)的測(cè)量。由于參考點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，因此它們的相位差是固定的。而兩次不同的測(cè)量之間，參考點(diǎn)之間的相位差也是固定的，由此便可以實(shí)現(xiàn)相位校正。本文選取電流信號(hào)作為參考點(diǎn)信號(hào)，這是因?yàn)殡娏餍盘?hào)只存在50 Hz，不存在其余諧波，且不容易受到電抗器工況以及周?chē)h(huán)境的干擾。

在進(jìn)行了相位校正過(guò)后，對(duì)各測(cè)點(diǎn)所得信號(hào)進(jìn)行頻域分析，得到頻域ODS，如下所示：

fODS(φ)=diag(φ)X(φ)

(3)

式中，diag(φ)為測(cè)點(diǎn)信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相位差對(duì)角矩陣；X(φ)為各測(cè)點(diǎn)信號(hào)幅值頻譜向量[16]。

3.2 灰度共生矩陣分析方法

圖像的紋理分析指通過(guò)一定的圖像處理技術(shù)提取紋理特征參數(shù)，由于ODS可直觀地反映電抗器運(yùn)行期間其箱體表面在某一特定頻率下的振動(dòng)形態(tài)，因此當(dāng)繞組的松動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，電抗器本體振動(dòng)形態(tài)改變，因此傳播至油箱表面的振動(dòng)信號(hào)特征也發(fā)生波動(dòng)，ODS圖像也隨之改變。運(yùn)用圖像紋理分析技術(shù)可以從中提取到特征值，進(jìn)一步判斷繞組松動(dòng)狀態(tài)。圖像紋理分析技術(shù)現(xiàn)已生成很多算法，灰度共生矩陣是其中重要的一種，在分類(lèi)精度提高研究方面具有有效性[16]。電抗器的ODS圖像灰度信息豐富，對(duì)機(jī)械狀態(tài)變化的反應(yīng)更為靈敏。因此本文使用灰度共生矩陣來(lái)提取ODS圖像中的紋理特征。

灰度共生矩陣又稱(chēng)灰度級(jí)空間依賴(lài)性矩陣，它是在假定圖像中各像素間的空間分布關(guān)系包含了圖像紋理信息的前提下，提出具有廣泛性的紋理分析方法。灰度共生矩陣通過(guò)統(tǒng)計(jì)各種灰度級(jí)對(duì)在不同方向上出現(xiàn)的概率來(lái)生成灰度共生矩陣，再通過(guò)算法提取特征值，進(jìn)而表示不同方向上的紋理特征。

如圖5所示，灰度共生矩陣的具體生成過(guò)程如下：

圖5 灰度共生矩陣生成Fig.5 Generation of gray level co-occurrence matrix

以水平方向?yàn)槔叶葓D的灰度等級(jí)為8，由相鄰灰度級(jí)為(1，1)的灰度級(jí)開(kāi)始，一直遍歷到(8，8)，最后生成一個(gè)8×8的矩陣，即灰度共生矩陣。本文中將取0°、45°、90°、135°四個(gè)方向的角度分別求取灰度共生矩陣，這樣可以更好地反映圖像各個(gè)方向上的紋理特征?；诨叶裙采仃嚨奶卣髁坑泻芏?，本文采取能量、相關(guān)性和同質(zhì)性來(lái)反映圖像的紋理特征[17,18]。

能量(Asm)反映了圖像的灰度變化均勻程度，如果能量較小，則說(shuō)明灰度共生矩陣元素值較為接近，表示紋理變化較為均勻。反之，則說(shuō)明紋理變化較為劇烈。其計(jì)算公式為：

(4)

式中，G(i,j)為灰度對(duì)出現(xiàn)的概率。

相關(guān)性(Correlation,Cor)表征像素對(duì)組出現(xiàn)的聯(lián)合概率，即灰度共生矩陣的值在行與行或列與列方向上的相似程度，行或列之間矩陣值變化大時(shí)，相關(guān)性小，反之相關(guān)性大。其計(jì)算公式為：

(5)

式中，μ為均值；σi、σj為標(biāo)準(zhǔn)差。

逆差距(Inverse Difference Moment,IDM)表征灰度圖像紋理局部變化的多少。若圖像的不同區(qū)域間缺少變化，則IDM大；反之，如果圖像的不同區(qū)域間變化很大，則IDM小[19]。計(jì)算如下：

(6)

式中，|i-j|為像素對(duì)的灰度差[20]。

4 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析

4.1 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)流程

由于電抗器箱體表面并不平整，其表面可能存在電抗器外表面結(jié)構(gòu)件以及加強(qiáng)筋等部件，對(duì)每個(gè)區(qū)域準(zhǔn)確均勻地獲取信號(hào)形成障礙，因此選取套管面及其相對(duì)的另一側(cè)面作為測(cè)量面。為了便于區(qū)分文中信號(hào)來(lái)源，定義高壓套管側(cè)為電抗器油箱正面，與高壓套管相對(duì)的另一側(cè)為油箱背面，兩個(gè)平面的測(cè)點(diǎn)分布如圖6所示。

圖6 電抗器表面測(cè)點(diǎn)分布Fig.6 Points on surface of reactor

為了保證箱體振動(dòng)分布的一致性，測(cè)量區(qū)域內(nèi)的測(cè)點(diǎn)位置采用均勻分布，電抗器正面布置7×6個(gè)測(cè)點(diǎn)，背面布置4×7個(gè)測(cè)點(diǎn)。

在電抗器實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)整繞組軸向壓緊力以模擬繞組松動(dòng)狀態(tài)，與電抗器正常狀態(tài)下的振動(dòng)信號(hào)形成對(duì)比。

同時(shí)，對(duì)不同機(jī)械狀態(tài)下的電抗器進(jìn)行升壓實(shí)驗(yàn)，以獲取振動(dòng)幅值與振動(dòng)分布隨電壓升高的變化趨勢(shì)。升壓實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選取了50%、75%、100%額定電壓作為電抗器三種不同運(yùn)行工況。

4.2 升壓實(shí)驗(yàn)及ODS圖像分析

在升壓實(shí)驗(yàn)中，選取了50%、75%、100%額定電壓三種電壓等級(jí)，并提取基頻振動(dòng)加速度。電抗器表面基頻振動(dòng)加速度和歸一化電壓平方之間的關(guān)系如圖7和圖8所示。

圖7 電抗器正面表面振動(dòng)加速度與電壓平方之間的關(guān)系Fig.7 Relationship between vibration acceleration and square of voltage of reactor front side

圖8 電抗器背面表面振動(dòng)加速度與電壓平方之間的關(guān)系Fig.8 Relationship between vibration acceleration and square of voltage of reactor back side

如圖8所示，電抗器背面表面加速度和歸一化電壓平方成正比關(guān)系。為了充分說(shuō)明振動(dòng)加速度幅值與歸一化電壓平方之間的線性度關(guān)系，利用多項(xiàng)式曲線擬合對(duì)不同電壓等級(jí)下的振動(dòng)加速度幅值做線性擬合，并引入回歸分析中的R-square評(píng)價(jià)振動(dòng)幅值與歸一化電壓平方的線性度：

(7)

(8)

(9)

表1、表2為電抗器油箱表面各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度幅值與歸一化電壓平方經(jīng)擬合后R-square的大小。

表1 電抗器正面表面不同測(cè)點(diǎn)R-square大小Tab.1 R-square on surface of front side of shunt reactor

表2 電抗器背面表面不同測(cè)點(diǎn)R-square大小Tab.2 R-square on surface of back side of shunt reactor

由表1、表2可知，絕大多數(shù)測(cè)點(diǎn)的R-square大小均大于0.9，這說(shuō)明了測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度與歸一化電壓平方之間的線性度良好，對(duì)于正面測(cè)點(diǎn)(3,4)與(6,3)、背面測(cè)點(diǎn)(2,4)與(7,4)，其R-square值大于0.99，該測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度與歸一化電壓平方線性度更高。而對(duì)于正面測(cè)點(diǎn)(1,2)與背面測(cè)點(diǎn)(7,1)，其R-square相對(duì)較小，其原因可能是由于個(gè)別測(cè)點(diǎn)不可避免地受到套管或內(nèi)部緊固件的影響，在電抗器內(nèi)部振動(dòng)的傳遞過(guò)程中，這些部件自身的受迫振動(dòng)對(duì)于電抗器鐵心繞組的振動(dòng)產(chǎn)生了一定的干擾，從而導(dǎo)致位于該位置測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度和歸一化電壓平方之間的線性度不高。

電抗器表面振動(dòng)加速度和歸一化電壓之間的關(guān)系同樣可以由ODS圖像表示，電抗器表面100 Hz頻率在不同電壓下的ODS圖像如圖9所示。由圖9可知，ODS圖像分布隨電壓升高并無(wú)明顯變化，而振動(dòng)加速度幅值隨電壓的升高而升高。

圖9 正常狀態(tài)下電抗器表面振動(dòng)的100 Hz頻率在不同電壓下的ODS圖像Fig.9 ODS image of reactor surface at 100 Hz frequency under different voltages

圖10為電抗器表面振動(dòng)的50 Hz頻率分量在不同電壓下的ODS圖像，從圖10中可見(jiàn)，在不同電壓下，相同頻率分量下的ODS分布相似，且振動(dòng)加速度幅值隨電壓的升高而升高，而不同頻率分量下的ODS圖像差別很大。

圖10 正常狀態(tài)下電抗器表面振動(dòng)的50 Hz頻率在不同電壓下的ODS圖像Fig.10 ODS image of reactor surface at 50 Hz frequency under different voltages

4.3 繞組松動(dòng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中，對(duì)電抗器的繞組進(jìn)行人為松動(dòng)，使其繞組壓緊力降低至原有壓緊力的90%。實(shí)驗(yàn)中選取箱體背面作為測(cè)量面，這是由于箱體背面相對(duì)平整，且距離內(nèi)部鐵心、繞組距離相對(duì)較近，因此該平面法相振動(dòng)分布更能表現(xiàn)箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)件的機(jī)械狀態(tài)；而套管側(cè)由曲面構(gòu)成，內(nèi)部振動(dòng)矢量在向外傳播過(guò)程中相互影響，此外套管受迫振動(dòng)不可避免地對(duì)該面振動(dòng)信號(hào)造成干擾，因此本文以背面為例，采用灰度共生矩陣提取背面ODS圖像紋理特征。圖11為電抗器箱體背面。

圖11 電抗器箱體背面Fig.11 Back of reactor box

調(diào)整繞組至松動(dòng)狀態(tài)，重復(fù)升壓實(shí)驗(yàn)，此時(shí)關(guān)于表面振動(dòng)加速度和電壓之間關(guān)系如圖12所示。由圖12可知，在繞組松動(dòng)的條件下，ODS圖像分布隨電壓變化無(wú)明顯變化，而振動(dòng)加速度幅值隨電壓的升高而升高。

圖12 繞組松動(dòng)狀態(tài)下背面表面振動(dòng)的100 Hz頻率在不同電壓下的ODS圖像Fig.12 ODS image of reactor surface with winding loose at 100 Hz frequency under different voltages

由于繞組松動(dòng)狀態(tài)改變，通過(guò)電抗器內(nèi)部結(jié)構(gòu)件傳遞到油箱表面的振動(dòng)也會(huì)隨之發(fā)生變化，所得ODS圖像也會(huì)有所不同，通過(guò)對(duì)比圖9和圖12所示兩種不同運(yùn)行狀態(tài)下電抗器箱壁表面ODS圖像，可以發(fā)現(xiàn)不同工況下的ODS圖像有所不同，此時(shí)有必要引入特征值作為判斷電抗器機(jī)械狀態(tài)的依據(jù)，根據(jù)特征值的偏移程度來(lái)判斷電抗器機(jī)械狀態(tài)。

將ODS圖像灰度化，并通過(guò)灰度共生矩陣的特征值來(lái)描述ODS圖像的紋理變化。由于ODS并非某一時(shí)刻下的單一圖片，而是描述結(jié)構(gòu)上多個(gè)點(diǎn)相對(duì)振動(dòng)狀態(tài)的一種振動(dòng)模型，因此可以通過(guò)一個(gè)周期內(nèi)ODS的變化生成一個(gè)動(dòng)圖來(lái)描繪表面振動(dòng)的動(dòng)態(tài)特征。生成動(dòng)圖不但使得電抗器表面振動(dòng)更為直觀，而且也可以通過(guò)一個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)刻的ODS圖像提取特征值，得到更加普遍的結(jié)論。電抗器表面振動(dòng)的一個(gè)周期為0.01 s，取其中的4個(gè)時(shí)刻(t1、t2、t3、t4)進(jìn)行分析。其中，t1=0.694 4 ms、t2=2.778 ms、t3=5.555 ms、t4=7.639 ms。

圖13、圖14為不同工況下不同時(shí)刻O(píng)DS的灰度圖像。通過(guò)灰度圖像，生成灰度共生矩陣，并提取特征值見(jiàn)表3。由表3可知：

表3 不同工況下ODS特征值Tab.3 Eigenvalues of ODS under different conditions

圖13 正常狀態(tài)下不同時(shí)刻O(píng)DS的灰度圖像Fig.13 Grayscale images of ODS at different times under intact working condition

圖14 繞組松動(dòng)狀態(tài)不同時(shí)刻O(píng)DS的灰度圖像Fig.14 Grayscale images of ODS at different times under winding-loose working condition

(1)相比于正常狀態(tài)，繞組松動(dòng)狀態(tài)下，其ODS圖像的灰度共生矩陣的能量要高于正常狀態(tài)。這說(shuō)明了當(dāng)繞組松動(dòng)時(shí)，其ODS圖像的均勻程度要低于正常狀態(tài)，進(jìn)而說(shuō)明其振動(dòng)分布也要更不均勻一些。

(2)相比于正常狀態(tài)，繞組松動(dòng)狀態(tài)下，其ODS圖像的灰度共生矩陣的相關(guān)性要低于正常狀態(tài)。這說(shuō)明了當(dāng)繞組松動(dòng)時(shí)，其ODS圖像在行或列上的相似程度較低。

(3)相比正常狀態(tài)，繞組松動(dòng)狀態(tài)下，其ODS圖像灰度共生矩陣的逆差距要高于正常狀態(tài)。這說(shuō)明繞組松動(dòng)狀態(tài)下的ODS圖像不同區(qū)域間缺少變化。

5 結(jié)論

本文以一臺(tái)500 kV電抗器為研究對(duì)象，通過(guò)進(jìn)行升壓實(shí)驗(yàn)與繞組松動(dòng)實(shí)驗(yàn)，得到了如下結(jié)論：

(1)在電抗器表面布置若干測(cè)點(diǎn)，通過(guò)相位校正，得到頻域ODS圖像，從而可以動(dòng)態(tài)地反映電抗器表面各測(cè)點(diǎn)振幅的差異，ODS圖像為電抗器振動(dòng)形態(tài)提供了可視化效果。

(2)對(duì)于電抗器箱壁ODS圖像而言，振動(dòng)的幅值隨工作電壓的升高而增大，而振動(dòng)相位不受工作電壓的影響。

(3)通過(guò)灰度共生矩陣可以提取ODS圖像中的紋理特征，通過(guò)繞組松動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以表明：與正常狀態(tài)下的電抗器相比，繞組松動(dòng)的電抗器ODS圖像的能量升高，相關(guān)性降低，逆差距升高。