[发明专利]电力变压器绕组变形故障检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及输变电设备的在线监测技术领域，尤其涉及一种电力变压器绕组变形故障检测方法及系统。

背景技术

随着电力工业的发展，电力设备容量和电网的规模不断扩大，为了降低电力设备故障引发的巨大经济损失和社会影响，提高电能质量，保证电力设备和系统安全、可靠、经济、稳定、优质的运行，基于在线监测与故障诊断技术的状态维修策略将成为未来发展的必然趋势。变压器的稳定性和可靠性极大影响着整个电网的安全运行。统计分析表明，相当数量的变压器故障来自于绕组变形。目前，常用于检测变压器绕组的变形有FRA法以及短路阻抗法等方法。这些方法均是建立在变压器绕组的电气模型基础上，在变压器绕组发生显著变形时可进行准确的判断，但在检测变压器绕组变形、垫块掉落扭曲或轻微变形等绕组缺陷时灵敏度不高。

为了解决现有基于电气模型的故障检测方法的不足，部分研究者提出了基于振动信号分析的电力变压器绕组变形故障检测方法，该方法基本原理如下：电力变压器稳定运行时，硅钢片的磁致伸缩引起了铁心振动，绕组在负载电流的电场力作用下产生振动，绕组及铁心的振动通过变压器器身和油传递到变压器的油箱，引起油箱的振动，变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关，通过对变压器振动信号进行频谱分析，来判断是否存在绕组变形故障。例如，一篇中国发明专利（申请号为20101010473.7，申请日为2010年1月29日，公开日为2010年7月21日）公开了一种“电力变压器绕组松动故障振动检测方法”，该方法以变压器绕组为监测对象，通过振动传感器采集变压器绕组的原始振动信号并作归一化处理，通过计算振动信号的傅里叶频谱、峰度值、6个时间尺度采样熵的和、二阶采样熵，对绕组松动故障进行检测。相比现有基于电气模型的检测方法，该方法能够准确检测绕组松动故障。但该方法也存在以下不足：首先，该方法在采集变压器绕组的振动信号时，需要使变压器低压绕组短路，并在高压绕组上施加一较低电压使低压绕组电流接近额定电流，也就是说，该方法的振动信号是离线采集的，因而无法实现在线故障检测；此外，该方法的信号处理以及计算过程十分复杂，不利于广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有基于振动信号分析的电力变压器绕组变形故障检测方法的不足，提供一种能够进行实时在线检测，且实现简单的电力变压器绕组变形故障检测方法及系统。

具体而言，本发明采用以下技术方案解决上述技术问题。

一种电力变压器绕组变形故障检测方法，包括以下步骤：利用固定于电力变压器表面的振动传感器采集电力变压器的振动信号；对采集的振动信号进行频谱分析并提取特征；利用所提取的特征进行绕组变形故障检测；

所述特征包括第一特征、第二特征和第三特征，第一特征为振动信号频谱中50Hz、150Hz频率下的能量之和，第二特征为振动信号频谱中50Hz、150Hz频率下的能量之和与100Hz、200Hz频率下的能量之和的比值，第三特征为振动信号频谱中100Hz频率下的能量；

所述利用所提取的特征进行绕组变形故障检测，具体为判断所提取的特征是否满足以下条件，如是，则判定该电力变压器出现绕组变形故障：第一特征与第二特征的值均比正常情况下增大到一定幅度，且第三特征的值小于等于正常情况下的值的1.2倍。

为了进一步提高检测精度，作为本发明的进一步改进方案，所述振动传感器为多个，分别对多个振动传感器采集的振动信号进行频谱分析并提取特征，只要任意一个振动传感器所采集振动信号的特征满足所述条件，即判定该电力变压器出现绕组变形故障。

优选地，所述振动传感器固定于所述电力变压器油箱顶部表面，位于变压器绕组的正上方，最好采用三个振动传感器，分别位于电力变压器各相高压绕组与低压绕组之间中间位置的正上方，这样，其检测灵敏度更高。

进一步地，在进行频谱分析前，先对采集到的振动信号进行消噪，优选小波消噪。

更进一步地，还包括对消噪后的振动信号进行电流归算，即以消噪后的振动信号除以电力变压器电流标幺值的平方。。