Transformada wavelet empírica aprimorada (EWT) e sua aplicação em

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 17533 (2022) Citar este artigo

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A frequência de ressonância do transformador contém informações relacionadas à sua estrutura. É mais fácil identificar a frequência de ressonância no sinal de vibração durante o teste de martelo e energização do que na operação do transformador, pois a vibração causada pela corrente de carga não precisa ser considerada durante o teste de martelo e energização. Portanto, um método de análise com cálculo simples, velocidade de cálculo rápida e fácil monitoramento em tempo real é necessário para lidar com essas duas vibrações não estacionárias. O monitoramento de vibração pode entender o estado de saúde do transformador em tempo real, melhorar a confiabilidade da fonte de alimentação e fornecer avisos antecipados no estágio inicial de falhas. Um novo método de segmentação no domínio da frequência é proposto neste artigo. Este método pode efetivamente processar o sinal de vibração do transformador e identificar sua frequência de ressonância. Onze diferentes estados de carga são definidos no transformador. O método proposto neste trabalho pode extrair a frequência de ressonância do transformador do sinal de teste de martelamento. Comparado com o método original da transformada wavelet empírica, este método pode dividir o domínio da frequência de forma mais eficaz, tem maior resolução tempo-frequência e o tempo de execução do método modificado é reduzido de 80 para 2 s. A universalidade deste método é comprovada por experimentos em três tipos diferentes de transformadores.

Devido à melhoria dos requisitos de estabilidade da fonte de alimentação, há cada vez mais pesquisas sobre a avaliação da integridade do transformador. Os métodos comuns de diagnóstico de falhas do transformador incluem inspeção regular, análise de gás dissolvido1, monitoramento de vibração2,3, monitoramento de descarga parcial4, medição ultrassônica5, análise de resposta de frequência6 e outros métodos. Comparado com os outros métodos, a medição de vibração tem as vantagens de instalação conveniente, menos interferência ambiental e baixo custo. É aplicável a quase todos os tipos de transformadores.

A vibração do transformador vem principalmente da magnetostricção e das forças magnéticas. Através do monitoramento em tempo real da vibração do transformador, será estabelecida a relação entre vibração anormal e falhas internas do transformador, o que é útil para organizar a manutenção preventiva a tempo e melhorar a vida útil do transformador. Por exemplo, quando o parafuso de aperto do núcleo do transformador está solto, ou seja, o espaço de ar entre as mudanças do núcleo de ferro, aumentará significativamente a vibração do transformador7, além disso, os parafusos soltos também reduzem a capacidade do transformador de resistir a choques externos. A degradação do desempenho mecânico do transformador foi rastreada através da medição de vibração multicanal in8. No In9, os dados de vibração no comutador em carga do transformador são obtidos para realizar a identificação de falhas precoces do equipamento, e o mapeamento auto-organizado (SOM) é usado para avaliar o status do comutador em carga online. Em 10, foi estudado o método de monitoramento da deformação do enrolamento por vibração da caixa do transformador, este método leva em consideração a vibração gerada por diferentes partes do transformador, e analisa a influência da temperatura na geração, superposição e transmissão da vibração.

A frequência de vibração do transformador depende da frequência de ressonância e da excitação externa. A excitação externa inclui principalmente a tensão, corrente e ambiente de trabalho, esses fatores podem ser medidos durante a operação do transformador. A frequência de ressonância é o fator interno que determina a frequência de vibração do transformador. É determinado pela estrutura do transformador e não muda com a mudança da excitação externa. Pode ser obtido por teste de martelamento. Quanto mais próximo o componente de vibração estiver da frequência de ressonância, mais provável será a ressonância do transformador. A ressonância é muito prejudicial, o que levará à vibração violenta do transformador, resultando no afrouxamento dos parafusos e na queda dos blocos de amortecimento. Além disso, a estrutura pode ser rastreada monitorando a frequência de ressonância do transformador, e o diagnóstico de falha do transformador pode ser realizado analisando a alteração da estrutura do transformador. No paper11, a frequência de ressonância do transformador foi calculada pelo método pseudoespectral. A relação entre a frequência de vibração do transformador com os harmônicos de tensão e corrente foi deduzida no paper12. A influência da vibração no funcionamento do transformador de grande porte e as medidas de redução da vibração para evitar ressonância sob excitação de força eletromagnética foram estudadas em13, e um protótipo de transformador de potência com ruído muito baixo foi desenvolvido, com capacidade de carga total de 200MVA e nível de ruído inferior a 65 dB. O modelo não linear do transformador foi construído pela rede neural de Fourier composta por elementos não lineares e um bloco dinâmico linear, e o efeito da previsão de vibração e a extração de parâmetros do sistema foram verificados por meio de testes em vários transformadores de potência14.