[发明专利]基于系统延迟阶数估计的电力变压器绕组状态评估方法

说明书

本发明公开了一种基于改进型系统延迟阶数估计的电力变压器绕组状态评估方法，该方法基于绕组振动产生机理，更好地反映了绕组的机械结构状态，将绕组故障与特征量直接进行关联，为故障诊断的有效性与科学性提供依据。本发明相较于改进之前，所提取特征量与系统实际阶数更为接近，能更准确的反映系统特性与绕组机械结构状态；此外，本发明具体实现与变压器无任何电气连接，且无需对变压器进行断电，对整个电力系统的运行影响很小。

技术领域

本发明属于电力变压器安全故障检测技术领域，具体涉及一种基于改进型系统延迟阶数估计的电力变压器绕组状态评估方法。

背景技术

大型电力变压器作为电力系统中十分重要的一环，其安全运行对保证电网安全、可靠供电举足轻重。在电力变压器故障中，绕组的故障比例高达46.4％，为变压器故障的最主要部件，且在电动力作用下绕组发生机械变形而导致的严重故障占绕组总故障的70％。即便是绕组的轻微变形，也会引发绕组机械性能恶化、绝缘强度与抗短路能力降低等问题，带来极大的安全隐患。因此，在变压器带电监测中实现对其主要故障部件绕组的状态监测与评估，是十分必要且重要的。

振动分析法通过对采集到的油箱壁振动信号进行分析，获取变压器内部部件状态信息，当变压器内部机械结构发生改变时，势必导致振动系统的系统响应发生改变。因此，可构建输入电磁力与输出绕组振动响应的关系模型，并通过提取该模型的系统特性反映变压器绕组的机械结构状态。

申请号为201310047702.0的中国专利提了一种基于电-振动模型的电力变压器故障诊断方法，其通过采集变压器的电压信号、电流信号、油温信号以及多个振动测点，建立了振动各频率成分与电流、电压及油温间的回归模型，并利用振动的实测数据与通过模型得到的预测数据进行比较，以对变压器进行故障诊断；该方法虽一定程度上考虑了变压器振动中的非线性，但仍存在由磁滞效应等强非线性引入的部分频率成分无法建模或模型误差较大等问题，因此该方法在准确性和有效性上还有一定的局限性。

申请号为201710867458.0的中国专利则在变压器绕组振动原理的基础上，提出并构建了电流-绕组振动间的Hammerstein非线性模型，并通过提取该模型的系统特性——系统延迟阶数，反映变压器绕组的机械结构状态；该方法考虑了机械故障对模型系统特性的影响的物理机制，仅提取模型中与故障相关的部分信息作为诊断依据，可有效避免直接由模型误差引入的误判，然而其系统延迟阶数提取算法在系统输入输出阶数相差较大时会出现估计误差较大甚至估计错误的问题，影响绕组状态评估结果的准确性。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于改进型系统延迟阶数估计的电力变压器绕组状态评估方法，能够在线检测出电力变压器绕组机械结构状态，改善了当输入输出阶数差异较大时阶数估计不准的问题，使提取参数能更准确的反映绕组的实际状态。

一种基于改进型系统延迟阶数估计的电力变压器绕组状态评估方法，包括如下步骤：

(1)在电力变压器油箱表面对应绕组位置分散地布置多个振动传感器，记录电力变压器在低电压负载运行条件下各振动传感器的振动信号，并同步采集电力变压器的一次侧电流；

(2)对所述振动信号以及电流信号进行预处理，其中包括对电流信号的去磁滞化处理；

(3)对于任一振动传感器，通过构建电流与绕组振动的关系模型，并根据该振动传感器预处理后的振动信号以及电流信号估算出模型的延迟阶数n作为系统特性的特征量，n＝N_a+N_b，N_a和N_b分别为系统输出和输入的实际线性延迟阶数，N_a和N_b均为自然数；进而依据n、N_a和N_b判断基于该振动传感器数据情况下电力变压器绕组的机械结构状态；