[发明专利]一种基于声-振一体化的大型变压器运行状态感知系统

说明书

本发明公开了一种基于声‑振一体化的大型变压器运行状态感知系统，包括感知层、网络层和诊断层，其中，感知层：实时监测包括变压器铁心、绕组、夹件及外壳的耦合振动信号和声音信号状态参量，有载分接开关档位变换过程中的振动信号和声音信号状态参量，对监测数据进行初步诊断分析；本发明系统能够满足对有载分接开关运行状态进行长期在线监测的需求，可根据不同的应用需求灵活配置传感器通道和传感器类型，具备自动获取和识别档位变化的功能，可对监测信号对应的换挡情况进行正确标识和处理。

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体涉及一种基于声-振一体化的大型变压器运行状态感知系统。

背景技术

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020)将超大规模输配电和电网安全保障列为重点领域及其优先主题。电网主设备声学检测可以在不停电状态下获取设备的振动特性，通过对设备声学指纹的分析，利用大数据、人工智能等分析算法，挖掘设备在不同运行工况和缺陷下的声纹特征，可以有效地表征其机械特性，是判断设备状态的重要手段之一。

近年来变压器的制作工艺和流程在不断优化，但是由于变压器长期运行，总是会出现不同程度的损坏和潜伏性的故障。电力变压器在过载运行以及大短路电流的冲击下，巨大的电磁力对变压器的铁芯、绕组等重要组件产生强大的冲击力，导致部件机械强度减弱，这种故障可能不会马上凸显，但是随着损伤的日积月累，并伴随着部分组件的绝缘老化、劣化，势必引起一些重大故障的出现。因此长期以来，电力部门为确保电力系统的安全运行，及早发现并去除一些早期潜伏性故障，须根据《电力设备预防性试验规程》的要求，对变压器进行定期停电检修和维护。这种机制无疑对防止变压器故障发生、保证变压器可靠运行等方面起到了重要作用，但是停电检修机制往往是按照章程中规定的检修周期，到了一定的时间必须对变压器进行相关的试验项目，而不顾设备当前运行状况，存在较大的盲目性，同时由于部分试验的复杂性以及停电所带来的影响，往往会造成大量人力、财力的浪费，而且长期对一台本就健康的变压器进行检修，无疑会在很大程度上损害系统的稳定性，其后果将导致设备提前损坏的概率明显提高，并可能使得所预防的故障反而提前发生。

有载分接开关的制造质量和运行、检修技术水平直接关系到有载调压变压器的运行安全。随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载分接开关的故障也在增加。据统计，全国110kV～500kV变压器事故或故障中，有载分接开关的事故或故障分别占18％和12％；在500kV变压器发生的故障中，有载分接开关故障占25％。据国外资料统计表明，有载分接开关故障占有载调压变压器故障的41％。现在有载分接开关的故障率仍居高不下，且呈上升趋势。国内平均统计数据表明，有载分接开关故障占变压器故障的20％以上。

同时，2019年“两会”做出全面推进“三型两网建设”，加快打造具有全球竞争力的世界一流能源互联网企业的战略部署，是网络强国战略在公司的具体实践，是落实中央部署、发挥央企带头作用的重要举措，是适应内外部形式和挑战的必然要求。建设泛在电力物联网为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路，同时也可以充分发挥电网独特优势，开拓数字经济这一巨大蓝海市场。建设泛在电力物联网是落实“三型两网、世界一流”的战略目标的核心人物。

社会对电的依赖，要求供电可靠性更高，电网越来越复杂，接入设备类型和数量越来越多，电网形态发生变化，电网安全运行压力加大；受电力市场开放、输配电价降低、电量增长减速等因素影响，电网业务面临日趋激烈市场竞争，企业经营遇到瓶颈；互联网经济、数字经济等社会经济形态发生变化，通过平台对接供需双方，打造多边市场，对电力行业带来巨大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种基于声-振一体化的大型变压器运行状态感知系统，能够满足对有载分接开关运行状态进行长期在线监测的需求，可根据不同的应用需求灵活配置传感器通道和传感器类型，具备自动获取和识别档位变化的功能，可对监测信号对应的换挡情况进行正确标识和处理。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于声-振一体化的大型变压器运行状态感知系统，包括感知层、网络层和诊断层，其中，