1.本发明属于电气设备故障诊断技术领域，尤其涉及一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法。
背景技术：2.变压器振动主要来自于绕组、铁心及冷却系统的振动，而变压器振动之间具有非常强的耦合作用，为分析变压器很多问题带来了相当的难度。
3.绕组和铁心的振动通过变压器油和紧固件传递至油箱，振动在固体中的传递规律满足固体力学的基本方程，在油中的传递可以采用无粘性的声学方程描述。m.jin利用冲击力锤和电激励的方法研究了油箱内无油和充油状况下顶部振动传递至油箱表面的频响特性。他认为无油状态下，振动在由内而外的传递过程中出现了明显的能量损失，而充油状态下液固之间的耦合在增强低频振动传递的同时，也使得振动的能量可以向油箱内各个位置传递，加强了振动的传递作用。上述解释的理论基础为，变压器油具有较大的声阻抗，相同振动幅值在油中产生的声压远大于空气中的声压，因而变压器油可以一定程度上增强振动由内向外的传递能力。但上述研究忽略了处在空气中和油中的油箱具有不同的模态特性，因此，需要一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法。
技术实现要素：4.本发明的目的在于提供一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法，从而克服了传统方法忽略了处在空气中和油中的油箱具有不同模态特性的缺点。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法，包括：
6.分析变压器的振动传递特性；
7.根据所述分析振动传递特性的结果建立振动传递特性模型；
8.对所述传递特征模型进行测试，计算变压器油箱表面振动贡献量。
9.优选地，分析变压器的振动传递特性，具体包括：
10.变压器的内部振动通过变压器油和紧固件传递至油箱，分析内部振动的产生、传递及油箱的响应；
11.根据频响函数和传递路径分析的定义，将内部振动的激励、内部结构和油箱分别离散为k、n和m个单元，将所述激励、内部结构和油箱表示成由传递函数和响应叠加的线性组合。
12.优选地，根据所述分析振动传递特性的结果建立振动传递特性模型，具体包括：
13.设定振动传递特性是线性的，计算绕组和铁心在单点力锤激励下的响应；
14.根据所述响应计算油箱振动的表达式；
15.根据所述响应和油箱振动的表达式得到单点激励下油箱表面任意一点的振动，所述单点激励下油箱表面任意一点的振动表明油箱上任意一点的振动都来自于n个内部振源经两种传递路径的线性叠加。
16.优选地，根据所述两种传递路径的频响函数能够得出相应的幅值和相值。
17.优选地，对所述传递特征模型进行测试，采用传递路径分析和工作路径分析对不同传递路径上施加的载荷及引起的响应计算变压器油箱表面振动贡献。
18.优选地，所述传递特征模型进行测试，采用传递路径分析和工作路径分析对不同传递路径上施加的载荷及引起的响应计算变压器油箱表面振动贡献，具体包括：
19.识别传递特征模型的激振点的载荷；
20.获得激振点和测量点之间的频响曲线；
21.根据所述频响曲线的数据识别不同传递路径对最终的贡献值。
22.优选地，所述贡献值为贡献比例，所述贡献比例为由固体传递和变压器油引起的油箱振动幅值的比值。
23.优选地，根据所述贡献值判断变压器油箱表面振动来源。
24.优选地，当变压器的油箱上的激荡点测量的所述贡献值大于100％，则变压器的油箱上的激荡点的振动主要来自于固体传递途径；反之，则说明变压器的油箱上的激荡点主要受经变压器油传递的振动的影响。
25.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
26.本发明所提供的变压器油箱表面振动贡献量计算方法，通过分析变压器的振动传递特性；根据所述分析振动传递特性的结果建立振动传递特性模型；对所述传递特征模型进行测试，计算变压器油箱表面振动贡献量。传统方法研究忽略了处在空气中和油中的油箱具有不同的模态特性。增强的油箱振动可能来自于油箱自身模态特性的变化，非变压器油增强的振动传递作用。更合理的方法是进行振动传递路径分析，获得振动在变压器油和固体等传递路径对油箱振动的贡献，进而全面了解内部振动的传递机制。因此，本发明一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法，从内部振动特性研究，解决了传统方法忽略了处在空气中和油中的油箱具有不同模态特性的缺点。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明一种变压器油箱表面振动贡献量计算方法的流程图；
29.图2是本的发明的内部振动的产生和传递及其传递过程；
30.图3是本的发明的激励、内部振动与油箱振动的关系；
31.图4是本的发明的油箱表面振动的矢量组合形式。
具体实施方式
32.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1所示，本发明所提供的变压器油箱表面振动贡献量计算方法包括：
34.s1、分析变压器的振动传递特性；
35.具体包括：
36.s11、变压器的内部振动通过变压器油和紧固件传递至油箱，分析内部振动的产生、传递及油箱的响应，内部振动的产生、传递至油箱的过程是一个多级串联滤波器系统的响应问题，如图2所示，内部振动取决于施加的激励和内部结构的模态特性；内部振动产生的辐射声压与振源表面积、振动幅值、频率及油的声阻抗等有关；固体路径引起的振动响应受油箱模态特性的影响；辐射声压、固体传递来的振动及油箱中涡流产生的洛伦兹力共同作用在油箱上，最终引起油箱振动；忽略油的粘性，油箱中辐射声压可以采用无粘声学的亥姆霍兹方程进行描述，固体的振动响应满足胡克弹性定理及运动方程。
37.s12、根据频响函数和传递路径分析的定义，将内部振动的激励、内部结构和油箱分别离散为k、n和m个单元，将所述激励、内部结构和油箱表示成由传递函数和响应叠加的线性组合，如图3所示。
38.s2、根据所述分析振动传递特性的结果建立振动传递特性模型；具体包括：
39.s21设定振动传递特性是线性的，计算绕组和铁心在单点力锤激励下的响应，绕组和铁心在单点力锤激励下的响应表达式为：
40.a＝[a
w1 a
w2
ꢀ…ꢀawn
]＝fw×
[h
w1 h
w2
ꢀ…ꢀhwn
]
ꢀꢀꢀ
(1)
[0041]
式(1)中，a为内部振动加速度矩阵，a
wi
为内部某点的振动加速度，fw为力锤施加的载荷，h
wi
为激励点与结构上一点之间的频响函数；
[0042]
s22、根据所述响应计算油箱振动的表达式：
[0043][0044]
式(2)中，h为传递函数矩阵，传递函数h
ij
可以表示为在变压器油传递函数h
fij
和固体传递函数h
sij
的线性叠加：
[0045]hij
＝h
fij
+h
sij
；
ꢀꢀꢀ
(3)
[0046]
s23、根据所述响应和油箱振动的表达式得到单点激励下油箱表面任意一点的振动，即根据式(1)至(3)可得单点激励下油箱表面任意一点的振动为：
[0047][0048]
上式表明油箱上任意一点的振动都来自于n个内部振源经两种传递路径的线性叠加。
[0049]
式(4)可以进一步简化为：
[0050]ati
＝(hs+hf)
×hw
×fw
ꢀꢀꢀ
(5)
[0051]
式(5)中，hs×hw
为固体传递路径的频响函数，hf×hw
为变压器油传递路径的频响函数，频响函数h(ω)的一般形式为：
[0052][0053]
式(6)中，a(ω)为频响函数的幅频，ψ(ω)ψ为频响函数的相频，p(ω)为频响函数
的实部，q(ω)为频响函数的虚部，有
[0054][0055][0056]
因此，根据两种传递路径频响函数可以得出其幅值和相值。
[0057]
s3、对所述传递特征模型进行测试，计算变压器油箱表面振动贡献量。
[0058]
具体的，对所述传递特征模型进行测试，采用传递路径分析和工作路径分析对不同传递路径上施加的载荷及引起的响应计算变压器油箱表面振动贡献，包括以下步骤：
[0059]
s31、识别传递特征模型的激振点的载荷；
[0060]
s32、获得激振点和测量点之间的频响曲线；
[0061]
s33、根据所述频响曲线的数据识别不同传递路径对最终的贡献值，贡献值为贡献比例，贡献比例为由固体传递和变压器油引起的油箱振动幅值的比值。
[0062]
s4、根据所述贡献值判断变压器油箱表面振动来源，当变压器的油箱上的激荡点测量的所述贡献值大于100％，则变压器的油箱上的激荡点的振动主要来自于固体传递途径；反之，则说明变压器的油箱上的激荡点主要受经变压器油传递的振动的影响。
[0063]
假设内部结构的垫脚具有相同的振动加速度幅值和相位，则可将油箱振动表示为如图4所示的矢量组合形式。设垫脚上的加速度为参考加速度，则固体传递的加速度为频响函数与垫脚振动加速度的乘积，相位与频响函数的相位相同。忽略铁心和绕组对油箱模态的影响，经变压器油传递的振动为内部结构在与油箱没有固体接触时的油箱振动。
[0064]
对本发明变压器油箱表面振动贡献量计算方法的实施例进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本发明：
[0065]
在变压器的表面安装上3个测点，分别为f92、f72和f42，由图4计算获得变压器油和固体途径对油箱表面的贡献，同时，进行计算，结果如表1所示。
[0066]
表1油传递和固体传递路径对油箱振动的贡献
[0067][0068]
表1中的误差为计算获得的油箱振动加速度与试验获得的油箱振动加速度之间的误差。由计算结果可以看出，除了油箱正面92号测点的100hz和500hz分量，油箱正面72号的200hz分量，42号测点的300hz分量外，其余测点各频率分量的误差均小于30％，说明图3所提出的矢量组合形式能较好的反映不同传递路径对油箱振动的贡献。
[0069]
表1中贡献比例为由固体传递和变压器油引起的油箱振动幅值的比值。比值大于100％，说明油箱上该点的振动主要来自于固体传递途径；反之，则说明该测点主要受经变压器油传递的振动的影响。由贡献比例的结果可知，两种传递途径对正面92号测点的300hz和500hz分量，72号测点的400hz分量的贡献比例相同。正面92测点和42号测点的100hz分量主要受油传递振动的影响，72号测点的200hz分量主要取决于经固体路径传递而来的振动。上述结果表明，对于油箱不同位置的不同频率分量，两种传递路径具有不同的贡献程度。
[0070]
以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
