[发明专利]一种基于聚类分析的变压器绕组状态在线监测方法

说明书

本发明公开了一种基于聚类分析的变压器绕组状态在线监测方法，它包括：采集变压器箱壁的振动信号，对采集到的振动信号进行标准化处理；对标准化处理后的振动信号进行截取，得到m组振动信号；对变压器的m组振动信号进行聚类分析，得到变压器振动特征曲线；计算类簇为C_t^(k)中的各类振动信号相对于变压器振动特征曲线Z_t的曲线变化率Y_ci的均方根值，求取均方根值的平均值为Y_cm；计算待检测的变压器振动曲线y′_c相对于变压器振动特征曲线Z_t的曲线变化率Y′_c的均方值Y′_cm；将Y′_cm与Y_cm进行比较，Y′_cm≤Y_cm则判断变压器绕组运行状态正常；Y′_cm＞Y_cm则变压器绕组发生了松动或变形；该方法能有效地、高灵敏度地在线监测出变压器绕组的松动和变形状况。

技术领域

本发明涉及一种变压器信号监测方法，尤其涉及一种基于聚类分析的变压器绕组状态在线监测方法。

背景技术

变压器是电力系统中最重要的设备之一，其运行的稳定性对电力系统的安全影响重大。随着我国电网容量的日益增大，短路容量亦随之不断增大，变压器出口短路形成的冲击电流产生的巨大电磁力对绕组的机械强度构成了严重的威胁。变压器遭受突发短路后，其绕组可能首先发生松动或轻微变形，且变压器绕组变形具有累积效应。相应地，如果对于松动或变形不能及时发现和修复，那么在变压器的松动或变形累积到一定程度后会使其抗短路能力大幅下降，即使在遭受较小的冲击电流下也会引发大的事故发生。

因此，在运行过程中当变压器经历了外部短路事故后或运行一段时间后的常规检修中，如何有效地检测出变压器绕组是否存在松动和变形，从而判断变压器是否需要检修处理显得十分重要，是保障变压器安全运行的一个重要手段。若将变压器绕组看作一个机械结构体，则当绕组结构或受力发生任何变化时，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映。绕组的振动通过变压器内部结构连接件传递到变压器箱体，所以变压器箱体表面检测得到的振动信号与变压器的绕组振动特性有密切的关系，故变压器箱体表面的振动信号分析可以作为变压器绕组故障诊断的一个途径。该方法通过吸附在变压器箱壁上的振动传感器来获得变压器的振动信号，据此判断绕组状态的变化情况。只要绕组的机械特性(如结构变形、预紧力松动等)发生变化，都可以从它的机械振动特性变化上得到反映，从而大大提高了检测的灵敏度。此外，将振动传感器置于箱壁上的振动检测与整个强电系统没有直接的连接，对于整个电气系统的正常运行没有任何影响，是一种较准确、便捷、安全的在线监测方法。但是，受到变压器机械结构、工艺的分散性及变电站运行环境等多种因素的影响，如何从变压器振动在线监测系统获取的海量振动信号得到较为准确的绕组状态监测方法一直是研究难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提高一种基于聚类分析的变压器绕组状态在线监测方法，以解决现有技术采用变压器箱体表面的振动信号分析作为变压器绕组故障诊断存在的由于受到变压器机械结构、工艺的分散性及变电站运行环境等多种因素的影响，不能高效准确的从变压器振动在线监测系统获取的海量振动信号得到较为准确的绕组状态监测等技术问题。

本发明技术方案为：

一种基于聚类分析的变压器绕组状态在线监测方法，它包括：

步骤1、采集变压器箱壁的振动信号x(t)，对采集到的振动信号x(t)进行标准化处理；

步骤2、对标准化处理后的振动信号进行截取，截取间隔为Δt，截取长度为N₁，将振动信号的最低点处作为各组振动信号的起始点，得到m组振动信号；

步骤3、对变压器的m组振动信号进行聚类分析，得到变压器振动特征曲线；