一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┑碾娏ψ儔浩骼@組狀態(tài)監(jiān)測方法，應(yīng)用于正在運行的電力變壓器，該電力變壓器上布置有多個振動傳感器，以在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)采集該電力變壓器中繞組的多組振動信號，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量，并以所述各個繞組振動變化量為依據(jù)，生成振動相關(guān)性模型，進(jìn)而對所述振動相關(guān)性模型進(jìn)行主成分分析，以確定所述電力變壓器的繞組狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑姆椒ú⒉恍枰Ｖ闺娏ψ儔浩鞯倪\行，通過采集并分析其正常運行過程中的振動數(shù)據(jù)即可獲知繞組狀態(tài)，實現(xiàn)了在線監(jiān)測，對整個電力系統(tǒng)的運行影響較小。
【專利說明】一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及電力變壓器故障檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器，是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其連接發(fā)電廠與變電所，可以升高電壓將電能送往用電區(qū)，也能將電壓降低為各級可使用電壓，以滿足不同的用電需求。如果電力變壓器出現(xiàn)故障，會中斷輸電網(wǎng)絡(luò)并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與嚴(yán)重的社會影響。因此，需要對電力變壓器進(jìn)行監(jiān)測，以及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，保證電力系統(tǒng)的正常運行。
[0003]變壓器包括繞組與鐵芯，其中，繞組發(fā)生故障的頻率較高且危害也更大。繞組故障的表現(xiàn)形式為繞組變形，具體地，分為徑向變形與軸向傾斜。繞組變形后，抗短路沖擊力急劇下降，且容易造成繞組匝間短路的嚴(yán)重后果。因此，對電力變壓器繞組故障的監(jiān)測，主要是判斷繞組是否存在變形。
[0004]目前，常用的繞組變形監(jiān)測方法包括頻率響應(yīng)法，該方法是在繞組一端注入掃頻信號，在另一端測量繞組傳遞過來的信號，根據(jù)測量到的信號計算繞組的傳遞函數(shù)，最后根據(jù)繞組在受到?jīng)_擊前后傳遞函數(shù)的變化判斷繞組是否變形。然而，該方法需要停止變壓器的工作過程，不能實現(xiàn)在線監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法及裝置，用以解決現(xiàn)有監(jiān)測方法不能實現(xiàn)在線監(jiān)測的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:
[0007]一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法，應(yīng)用于正在運行的電力變壓器，所述電力變壓器中每個繞組對應(yīng)的箱體表面上均布置有至少兩個振動傳感器，該方法包括:
[0008]獲取每個所述振動傳感器在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)各自采集的一組振動信號；
[0009]提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，獲得多組振動幅值；其中，所述目標(biāo)振動信號是根據(jù)預(yù)設(shè)采樣間隔確定的振動信號；
[0010]針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量；
[0011]以各個所述繞組振動變化量為依據(jù)，生成振動相關(guān)性模型；
[0012]對所述振動相關(guān)性模型進(jìn)行主成分分析，以確定所述電力變壓器的繞組狀態(tài)；其中，所述繞組狀態(tài)包括正常狀態(tài)或變形狀態(tài)。
[0013]上述方法，優(yōu)選地，所述振動信號中包含繞組振動及鐵芯振動；
[0014]相應(yīng)地，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，包括:
[0015]利用下述式(I)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；[0016]aw oc I2 (I)
[0017]其中，a w為繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，I為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)的電流；
[0018]利用下述式(2)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；
[0019]ac = f(U) (2)
[0020]其中，a。為鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，f (U)為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)電壓的函數(shù)。
[0021]上述方法，優(yōu)選地，所述針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量，包括:
[0022]利用下述式(3)，依據(jù)所述繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，及所述鐵芯振動的預(yù)設(shè)
基頻振動幅值，獲取總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值；
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，應(yīng)用于正在運行的電力變壓器，所述電力變壓器中每個繞組對應(yīng)的箱體表面上均布置有至少兩個振動傳感器，該方法包括: 獲取每個所述振動傳感器在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)各自采集的一組振動信號； 提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，獲得多組振動幅值；其中，所述目標(biāo)振動信號是根據(jù)預(yù)設(shè)采樣間隔確定的振動信號； 針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量； 以各個所述繞組振動變化量為依據(jù)，生成振動相關(guān)性模型； 對所述振動相關(guān)性模型進(jìn)行主成分分析，以確定所述電力變壓器的繞組狀態(tài)；其中，所述繞組狀態(tài)包括正常狀態(tài)或變形狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述振動信號中包含繞組振動及鐵芯振動； 相應(yīng)地，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，包括:利用下述式(I)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；
a w 00 I2 (I) 其中，a w為繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，I為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)的電流； 利用下述式(2)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；
ac = f(U) (2) 其中，a。為鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，f(U)為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)電壓的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量，包括: 利用下述式(3)，依據(jù)所述繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，及所述鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，獲取總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值； a; = + a; - 2awav cos 爐(3 ) 其中，a t為總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值，f為繞組振動與鐵芯振動之間的矢量夾角； 利用下述式(4)，針對每組總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰所述總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值之間的繞組振動變化量；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成的振動相關(guān)性模型為相關(guān)矩陣X，且
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對所述振動相關(guān)性模型進(jìn)行主成分分析，以確定所述電力變壓器的繞組狀態(tài)，包括: 對所述相關(guān)矩陣X進(jìn)行歸一化處理； 利用下述式(5)，獲取所述歸一化處理后的相關(guān)矩陣X對應(yīng)的協(xié)方差矩陣Cxx的特征值；
6.一種電力變壓器繞組狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，應(yīng)用于正在運行的電力變壓器，所述電力變壓器中每個繞組對應(yīng)的箱體表面上均布置有至少兩個振動傳感器，該裝置包括: 振動信號獲取單元，用于獲取每個所述振動傳感器在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)各自采集的一組振動信號； 振動幅值提取單元，用于提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中預(yù)設(shè)基頻的振動幅值，獲得多組振動幅值；其中，所述目標(biāo)振動信號是根據(jù)預(yù)設(shè)采樣間隔確定的振動信號; 振動變化量獲取單元，用于針對每組振動幅值，獲取該組內(nèi)每兩個相鄰振動幅值之間的繞組振動變化量； 相關(guān)性模型生成單元，用于以各個所述繞組振動變化量為依據(jù)，生成振動相關(guān)性模型； 繞組狀態(tài)確定單元，用于對所述振動相關(guān)性模型進(jìn)行主成分分析，以確定所述電力變壓器的繞組狀態(tài)；其中，所述繞組狀態(tài)包括正常狀態(tài)或變形狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述振動信號中包含繞組振動及鐵芯振動，所述振動幅值提取單元包括: 繞組振動幅值提取子單元，用于利用下述式(I)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；a w 00 I2 (I) 其中，a w為繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，I為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)的電流； 鐵芯振動幅值提取子單元，用于利用下述式(2)，提取每組所述振動信號內(nèi)各個目標(biāo)振動信號中鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值；ac = f(U) (2) 其中，a。為鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，f(U)為預(yù)設(shè)基頻對應(yīng)電壓的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述振動變化量獲取單元包括: 總體振動幅值獲取子單元，用于利用下述式(3)，依據(jù)所述繞組振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，及所述鐵芯振動的預(yù)設(shè)基頻振動幅值，獲取總體預(yù)設(shè)基頻振動幅值；
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述相關(guān)性模型生成單元生成的振動相關(guān)性模型為相關(guān)矩陣X，且
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述繞組狀態(tài)確定單元包括: 歸一化處理子單元，用于對所述相關(guān)矩陣X進(jìn)行歸一化處理； 矩陣特征值獲取子單元，用于利用下述式(5)，獲取所述歸一化處理后的相關(guān)矩陣X對應(yīng)的協(xié)方差矩陣Cxx的特征值；
【文檔編號】G01B17/04GK104034289SQ201410317366
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】周建平, 林磊, 吳錦華, 黃海, 姚暉, 洪凱星, 何文林, 楊松偉, 吳勁暉, 諸立波 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司, 浙江大學(xué)