[发明专利]一种矿用隔爆型干式变压器故障在线诊断及预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿用大型电力设备故障诊断领域，尤其涉及一种矿用隔爆型干式变压器故障在线诊断及预警方法。

技术背景

导致矿用隔爆型干式变压器故障的原因很多，其中局部放电是引起绝缘老化、击穿的主要原因之一。绕组局部放电多是绕组过电压引起的，长时间放电会引起绕组温度升高，从而导致绝缘击穿、绕组短路故障。过电流也会引起变压器温度升高，导致绝缘碳化、引起局部放电幅值增大以及放电相位的偏移；绕组散热不良、过负荷、长期运行等均会导致绝缘老化；铁芯多点接地、铁芯散热不良以及迭片绝缘损坏等均可导致铁芯局部过热。故障之间是相互影响相互渗透的。已有的变压器故障诊断方法大多是针对地面油浸式电力变压器提出的，检测变压器绝缘油中气体成分、含量。在此基础上，监测局部放电、电流信号，或者检测吸收比、极化指数等参量，进行信息融合形成故障诊断系统，一般都是进行离线诊断的。中国专利公开号为CN101614775A的发明专利《基于多源信息融合的变压器状态评估系统及其评估方法》就是针对油浸式变压器发明的故障诊断方法，所发明的评估系统是由油色谱分析子系统、局部放电超高频检测子系统、绕组变形振动信号检测子系统、电流互感器检测子系统组成的。利用D-S证据理论融合评判算法将四种子系统所得到的检测结果进行融合，评估一台油浸式变压器的运行状态。此系统专用于对油浸式变压器的离线监测，不适用于矿用变压器的故障诊断及预警。2008年5月刊登于《高电压技术》的期刊论文《基于模糊数学和概率论的变压器故障诊断》，所述方法检测绝缘油量、油中气体成分及含量、直流电阻、吸收比、极化指数、绕组间及绕组对地电容等多种参量。但是由于目前技术水平所限，多数只能离线检测，所以系统没有故障在线预警功能。另外，由于干式变压器的绝缘结构以及工作环境与油浸式变压器截然不同，所以油浸式变压器的诊断方法不完全适用于矿用干式变压器。目前已有的矿用隔爆型干式变压器故障保护系统，主要用于过电流、过电压保护，没有故障诊断及预警功能，更没有考虑在诊断方法上克服井下特殊环境引起的信号变化，导致矿用隔爆型干式变压器状态无检测、故障无预警。井下电气设备工作环境特殊，设备布置密集、环境温度高、湿度大、辐射强、干扰多。这些环境因素彼此影响、相互作用，从而加速了变压器绝缘的劣化过程。由于井下环境温度偏高，当井下变压器发生局部放电时，放电幅值比常温下大，放电初始相位也会发生偏移，从而加速了对变压器绝缘的影响。正是由于矿用隔爆型变压器所处的特殊环境，所以要求监测系统具有防爆特性，监测电路具有本安特性，同时要求系统软、硬件具有较强的抗干扰能力、较快的诊断速度和较高的预警准确性。

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种综合考虑多参数及其环境影响因素、有效提高故障诊断准确性和快速性的矿用隔爆型干式变压器故障在线诊断及预警方法。

本发明的技术方案是：在线监测多个参量，对监测量提取特征量，根据实际诊断情况确定RBF神经网络结构，并在网络训练及测试中考虑各监测量的环境影响因素。在地面服务器上开发故障在线诊断预警软件，建立数据库，并分别建表存放各种信息，组成专家系统，设计人机界面显示实时数据及系统诊断结果。该方法具体分为以下八个步骤。

(1)确定监测量。在线监测环境温度、变压器三相绕组与铁芯温度、变压器三相运行电压、三相运行电流、绕组局部放电、铁芯泄漏电流、变压器三个进线和三个出线触头温度、三个调压线圈接线柱和三个接线组别接线柱温度。

(2)特征值提取。提取局部放电三维谱图统计参量：放电次数n、放电量q、放电相位反映放电信号整体特征；提取局部放电二维谱图统计特征量：正、负半波偏斜度正、负半波陡峭度放电量因数Q，互相关系数cc，相位不对称度φ，修正的互相关系数mcc，反映放电二维波形形状特征；运行电压、运行电流以及铁芯泄漏电流参量均为变化较慢的工频正弦量，提取其有效值作为特征值；温度参量以实时值作为特征量。

(3)特征量处理。为减小特征量的互斥性，用归一化方法计算每个特征量的相应值并作为智能诊断系统的输入参量。