本發(fā)明涉及電力安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

特高壓換流站以單極大地回路方式運(yùn)行時(shí)直流電流經(jīng)接地中性點(diǎn)流入交流變壓器引起直流偏磁問題。出現(xiàn)直流偏磁時(shí)，變壓器勵(lì)磁電流發(fā)生畸變并產(chǎn)生大量諧波，鐵心磁通過飽和，引起變壓器噪聲與振動(dòng)加劇，嚴(yán)重威脅變壓器的安全運(yùn)行。

為了對(duì)直流偏磁問題進(jìn)行診斷，目前主要采用的方法包括變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)電流檢測(cè)法以及噪聲檢測(cè)法2種。中性點(diǎn)電流檢測(cè)法直接對(duì)中性點(diǎn)直流進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)直流偏磁狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性較高，但在檢測(cè)之前需要改變變壓器中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，即將待檢測(cè)主變中性點(diǎn)接地刀閘拉開并在接地端安裝霍爾傳感器，因此檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與安全性較差。現(xiàn)有的噪聲檢測(cè)方法采用聲級(jí)計(jì)測(cè)量變壓器聲壓級(jí)，通過直流偏磁前后變壓器聲壓級(jí)的差異判斷直流偏磁狀態(tài)，該方法依賴感官判斷，要求工作人員具有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在中性點(diǎn)直流較小時(shí)容易造成誤判。此外，現(xiàn)有的檢測(cè)方法均需要工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)，由于受影響變電站數(shù)量多、分布廣，該方法缺乏靈活性，容易造成人力與物力資源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種無需改變?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，無需接觸帶電設(shè)備，檢測(cè)操作安全性高，安全準(zhǔn)確、不會(huì)造成誤判、不依賴感官判斷及工作人員運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、測(cè)試方便、節(jié)約人力和物力的利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法及系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法，步驟包括：

1）檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)；

2）根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)；

3）將直流偏磁噪聲特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值比較，如果直流偏磁噪聲特征參數(shù)超過直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值，則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述步驟2）中提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)時(shí)，所述直流偏磁噪聲特征參數(shù)為噪聲信號(hào)的奇偶次諧波比，所述奇偶次諧波比為頻譜2kHz范圍內(nèi)50Hz奇次諧波幅值和與偶次諧波幅值和的比值。

優(yōu)選地，所述步驟1）中變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)位于變壓器不含冷卻裝置的一側(cè)，且所述噪聲檢測(cè)點(diǎn)位于1/2變壓器高度、距離變壓器0.3m。

優(yōu)選地，所述步驟3）中預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值的確定步驟包括：

S1）檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)，在變壓器未出現(xiàn)直流偏磁狀態(tài)下，檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)，根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)得到第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)，取出第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值；

S2）檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)，在變壓器出現(xiàn)直流偏磁狀態(tài)下，檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)，根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)得到第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)，取出第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最小值；

S3）在第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值、第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最小值之間選擇直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值作為預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值。

優(yōu)選地，所述步驟S3）中選擇直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值時(shí)，選擇的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值為第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值的1.1倍。

優(yōu)選地，所述步驟S1）和S2）中檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)具體是指通過檢測(cè)變壓器的中性點(diǎn)是否存在直流電流來判斷變壓器的直流偏磁狀態(tài)，如果變壓器的中性點(diǎn)存在直流電流則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

一種利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的系統(tǒng)，包括：

噪聲檢測(cè)單元，用于檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)；

噪聲特征參數(shù)提取單元，用于根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)；

直流偏磁狀態(tài)判斷單元，用于將直流偏磁噪聲特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值比較，如果直流偏磁噪聲特征參數(shù)超過直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值，則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

本發(fā)明利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、本法通過檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)，根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)，將直流偏磁噪聲特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值比較，如果直流偏磁噪聲特征參數(shù)超過直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值，則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)，通過噪聲檢測(cè)即可判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)，具有無需改變?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，無需接觸帶電設(shè)備，檢測(cè)操作安全性高，安全準(zhǔn)確、不會(huì)造成誤判、不依賴感官判斷及工作人員運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、測(cè)試方便、節(jié)約人力和物力的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法可以方便地與遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器直流偏磁狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，有利于提高變壓器狀態(tài)檢修工作的自動(dòng)化程度。

本發(fā)明利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的系統(tǒng)為本發(fā)明利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法完全對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，因此同樣也具有本發(fā)明利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法的前述優(yōu)點(diǎn)，在此不再贅述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例方法的基本流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例方法變壓器直流偏磁前后噪聲頻譜對(duì)比圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例方法變壓器直流偏磁前后噪聲特征參數(shù)對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法的步驟包括：

1）檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)；

2）根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)；

3）將直流偏磁噪聲特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值比較，如果直流偏磁噪聲特征參數(shù)超過直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值，則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

本實(shí)施例中，步驟2）中提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)時(shí)，直流偏磁噪聲特征參數(shù)為噪聲信號(hào)的奇偶次諧波比，奇偶次諧波比為變壓器的噪聲信號(hào)頻譜2kHz范圍內(nèi)50Hz奇次諧波幅值和與偶次諧波幅值和的比值。由于鐵心的磁致伸縮以及繞組間的周期性電動(dòng)力的交互作用，對(duì)于工頻50Hz交流系統(tǒng)，變壓器的噪聲頻譜主要集中在2kHz范圍內(nèi)的50Hz及其整數(shù)倍頻率上，上述頻率點(diǎn)的幅值變化能夠反映出變壓器的不同運(yùn)行狀態(tài)。變壓器出現(xiàn)直流偏磁時(shí)或者負(fù)載電流諧波含量較高時(shí)，變壓器噪聲信號(hào)頻譜的奇偶次諧波比將發(fā)生明顯變化。但直流偏磁現(xiàn)象一般出現(xiàn)在220kV及以上變壓器中，對(duì)于220kV變壓器，其負(fù)載電流諧波含量較低，不足以引起變壓器噪聲信號(hào)頻譜奇偶次諧波比的明顯改變。

本實(shí)施例中，步驟1）中變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)位于變壓器不含冷卻裝置的一側(cè)，且所述噪聲檢測(cè)點(diǎn)位于1/2變壓器高度、距離變壓器0.3m。變壓器冷卻裝置噪聲水平與變壓器本體相當(dāng)，變壓器散熱片對(duì)于噪聲傳播具有一定的阻擋作用，因此本實(shí)施例選擇靠近變壓器不含冷卻裝置的一側(cè)布置噪聲檢測(cè)點(diǎn)能夠降低冷卻裝置對(duì)變壓器本體噪聲信號(hào)檢測(cè)的干擾。

本實(shí)施例中，步驟3）中預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值的確定步驟包括：

S1）檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)，在變壓器未出現(xiàn)直流偏磁狀態(tài)下，檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)，根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)得到第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)，取出第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值；

S2）檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)，在變壓器出現(xiàn)直流偏磁狀態(tài)下，檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)，根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)得到第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)，取出第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最小值；

S3）在第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值、第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最小值之間選擇直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值作為預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值。

直流偏磁前后變壓器#1與變壓器#2的噪聲信號(hào)頻譜變化情況如圖2所示。直流偏磁前，變壓器#1與變壓器#2噪聲頻譜中幾乎不含50Hz及其奇數(shù)倍頻率，頻率成分相對(duì)簡(jiǎn)單；發(fā)生直流偏磁后，變壓器#1與變壓器#2噪聲頻譜中出現(xiàn)大量50Hz及其奇數(shù)倍頻率，頻譜復(fù)雜度增加。因此，選取噪聲信號(hào)奇偶次諧波比作為特征參數(shù)能夠取得較好的判斷效果。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器直流偏磁狀態(tài)的判斷，在變壓器中性點(diǎn)預(yù)先安裝霍爾傳感器檢測(cè)是否存在直流電流。步驟S1）和S2）中檢測(cè)變壓器是否處于直流偏磁狀態(tài)具體是指通過檢測(cè)變壓器的中性點(diǎn)是否存在直流電流來判斷變壓器的直流偏磁狀態(tài)，如果變壓器的中性點(diǎn)存在直流電流則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

本實(shí)施例中，假設(shè)s_n(i)(i=1,2,…,k)為變壓器正常運(yùn)行時(shí)噪聲信號(hào)的第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的值，k為信號(hào)總數(shù)，s_{n_max}為此時(shí)特征參數(shù)中的最大值；假設(shè)s_a(i)(i=1,2,…,m)為直流偏磁條件下變壓器噪聲信號(hào)的第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)的值，m為信號(hào)總數(shù)。步驟S3）中選擇直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值時(shí)，通過對(duì)比直流偏磁前后第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)s_n(i)(i=1,2,…,k)與第二直流偏磁噪聲特征參數(shù)s_a(i)(i=1,2,…,m)的大小，選取直流偏磁噪聲特征參數(shù)的判別閾值。例如，對(duì)變壓器#1與變壓器#2直流偏磁前噪聲的特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，特征參數(shù)值s_n(i)分別為0.0162與0.1588，此時(shí)s_{n_max}為0.1588；對(duì)變壓器#1與變壓器#2直流偏磁后的噪聲特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，特征參數(shù)值s_a(i)分別為0.7886與0.4743。直流偏磁后的噪聲特征參數(shù)遠(yuǎn)大于直流偏磁前的噪聲特征參數(shù)。

本實(shí)施例中，步驟S3）中選擇直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值時(shí)，選擇的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值為第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值的1.1倍(即0.17468)。變壓器#1、變壓器#2直流偏磁前后直流偏磁噪聲特征參數(shù)的對(duì)比情況如圖3所示，通過選取未出現(xiàn)直流偏磁時(shí)第一直流偏磁噪聲特征參數(shù)的最大值s_{n_max}的1.1倍(即0.17468)作為所述特征參數(shù)的直流偏磁判別閾值，可實(shí)現(xiàn)直流偏磁狀態(tài)的判斷。例如，對(duì)另一臺(tái)處于直流偏磁狀態(tài)變壓器(變壓器#3) 的噪聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，假設(shè)變壓器#3直流偏磁狀態(tài)未知，此時(shí)計(jì)算變壓器#3噪聲信號(hào)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)為0.7639，由于變壓器#3噪聲信號(hào)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)大于1.1 s_{n_max} (即0.17468)，因此，認(rèn)為變壓器#3處于直流偏磁狀態(tài)（參見圖3），經(jīng)過驗(yàn)證該結(jié)果與實(shí)際情況相符。進(jìn)一步地，本實(shí)施例還采用GPRS無線通訊網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)測(cè)中心，從而實(shí)現(xiàn)變壓器直流偏磁狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)判斷。

本實(shí)施例利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的方法在具體實(shí)施時(shí)，是通過計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)的，通過計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)的利用噪聲檢測(cè)判斷變壓器直流偏磁狀態(tài)的系統(tǒng)包括：

噪聲檢測(cè)單元，用于檢測(cè)變壓器指定的噪聲檢測(cè)點(diǎn)的噪聲信號(hào)；

噪聲特征參數(shù)提取單元，用于根據(jù)噪聲信號(hào)提取直流偏磁噪聲特征參數(shù)；

直流偏磁狀態(tài)判斷單元，用于將直流偏磁噪聲特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值比較，如果直流偏磁噪聲特征參數(shù)超過直流偏磁噪聲特征參數(shù)閾值，則判定變壓器處于直流偏磁狀態(tài)，否則判定變壓器處于正常狀態(tài)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。