变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，包括：采集变压器有载分接开关表面的振动信号；对振动信号x(t)进行相空间重构，得到振动信号的重构相空间；计算振动信号在重构相空间的簇中心个数Kc及Kc个簇中心的位置坐标；计算有载分接开关操作过程中振动信号重构相空间中Kc个簇中心相对于第I个簇中心的相对误差。本发明专利技术有效地、高灵敏度地在线监测出变压器有载分接开关运行状态.从而可及时检修或更换变压器有载分接开关，避免有载分接开关损坏而导致变压器故障及电力系统故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信号监测方法，尤其涉及一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法。
技术介绍
有载调压变压器是电力系统各种设备中非常重要的关键设备之一，主要通过有载调压分接开关(OLTC：On-load Tap Changer)的逐级动作，实现电力变压器的有载调压，因此，有载分接开关是电力变压器的关键核心部件之一。依靠有载分接开关准确及时的切换动作，不仅可减少和避免电压的大幅度波动，而且可以强制分配负荷潮流，挖掘设备无功和有功出力，增加电网调度的灵活性。随着对电能质量要求的提高，有载调压电力变压器日均调压次数显著增加，调压次数也随之增加，相应地，导致有载分接开关的故障率呈现增长趋势，影响电力系统的安全稳定运行。国外统计资料表明，有载分接开关故障占有载调压变压器故障的41％，几呈上升趋势。国内平均统计数据表明，有载分接开关的故障占变压器故障的20％以上。因此，对运行中的电力变压器的有载分接开关的运行状态进行在线监测和故障诊断，及时发现有载分接开关的潜在故障隐患及损失程度，研究有载分接开关的状态评估技术，实现设备维修的合理化、规范化和科学化，符合智能化变电站中关于实施电气设备状态评估与状态维修的要求，具有较大的研究意义和良好的应用前景。变压器有载分接开关主要由选择器、切换开关和电动机构组成，包括电气性能和机械性能两个方面。其中电气性能主要指触头的接触电阻，当触头接触电阻增大时，会引起触头过热，甚至烧损。机械性能是指有载分接开关操作过程中选择开关和切换开关等部件的动作顺序和时间配合、以及切换过程中是否存在卡塞和触头切换不到位等。机械故障是电力变压器有载分接开关的主要故障类型，它可能损坏有载分接开关和电力变压器，影响电力设备和系统的正常安全运行并造成严重后果。目前，国内有载分接开关的大都采用离线定期维修方式，它是根据设各的磨损规律，预先确定修理类型、修理间隔及维修工作量对设备进行周期性维修，防止故障的发生。定期维修方式可以使生产和修理均能有计划地进行，可以防止和减少突发故障，适用于已知设备寿命分布规律而且有明显损耗期的设备。缺点是工作量大，效率低和测量精度不高，且不能及时发现维修间隔内的设备故障，已逐渐不能适应形式需求。有载分接开关在操作过程中，机构零部件之间的碰撞或摩擦会引起机械振动，而机械振动是一个丰富的信息载体，有载分接开关开关机座、外壳上的振动是内部多种现象激励的响应。若称机构零部件的一次碰撞或摩擦为一个振动事件，则不同振动时间产生的机械振动信号会在时域上形成一个振动信号的时间序列。因此，若将振动信号分析法引入到有载分接开关的在线监测与故障诊断中来，通过非介入性地监测电力变压器有载分接开关的机械特性，实时采集、分析和处理有载分接开关表面的振动信号，获取传动机构的状态信息和工作模式，进而对变压器有载分接开关的运行状态进行识别，可及时发现有载分接开关运行过程中的潜伏性故障，提高有载分接开关、变压器及电力系统运行的可靠性和安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，该方法通过对有载分接开关动作过程中的振动信号进行实时监控，能够实现对变压器有载分接开关机械状态的高效、准确地判断。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，其包括下列步骤：1、一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)将振动传感器设置在变压器有载分接开关的表面上，实时采集变压器有载分接开关表面的振动信号x(t)，t＝1，…No，No为时间序列的长度；(2)使用延迟坐标法对振动信号x(t)进行相空间重构，为 X ( 1 ) = [ x ( 1 ) , x ( 1 + τ ) , · · · , x ( 1 + ( m - 1 ) τ ) ] X ( 2 ) = [ x ( 2 ) , x ( 2 + τ ) , · · · , x ( 2 + ( m - 1 ) τ ) ] . . . . . . X ( k ) = [ x ( k ) , 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)将振动传感器设置在变压器有载分接开关的表面上，实时采集变压器有载分接开关表面的振动信号x(t)，t＝1，....No，No为时间序列的长度；(2)使用延迟坐标法对振动信号x(t)进行相空间重构，为X(1)=[x(1),x(1+τ),...x(1+(m-1)τ)]X(2)=[x(2),x(2+τ),...,x(2+(m-1)τ)]......X(k)=[x(k),x(k+τ),...,x(k+(m-1)τ)]......X(N)=[x(N),x(N+τ),...,x(N+(m-1)τ)]]]>式中，N为相空间重构后的相空间中的时间向量个数，m为嵌入维数，T为延迟时间，X(k)(k＝1，...，N)为对振动信号x(t)进行重构后的相空间的第k个时间向量，No＝N+(m‑1)τ；这N个时间向量形成了一个重构的相空间，这N个延迟时间序列的关联积分函数为Cs(m,N,r,t)=2N(N-1)Σ1≤i≤j≤NH(r-dij),r>0]]>dij＝||X(i)‑X(j)||H(r)=1,r≥00,r<0]]>式中，H(r)为Heaviside阶跃函数，r为半径；所述的嵌入维数m和延迟时间τ的计算过程为：(I)计算振动信号x(t)的标准差σ：(II)将振动信号x(t)分成t0个不相交的子序列，为{x1,xt0+1,x2t0+1,...}]]>{x2,xt0+2,x2t0+2,...}]]>……{xt0,x2t0,x3t0,...}]]>此处，每个子序列的长度为1＝No/to；(III)定义这t个子序列的检验统计量为嵌入维数为m时t0个子序列的关联积分函数与嵌入维数为1时to子序列的关联积分函数差值之和的平均值，其计算公式为S(m,N0,r,t0)=1t0Σs=1t0[Cs(m,N0/t0,r,t0)-Csm(1,N0/t0,r,t0)]]]>则当N0→∞时，有S(m,r,t0)=1t0Σs=1t0[Cs(m,r,t0)-Csm(1,r,t0)]]]>(IV)对to个子序列，分别计算：检验统计量的均值检验统计量的差值和检验统计量的方差Sc0r(to)其表达式分别为S‾(t0)=116Σm=25Σj=14S(m,rj,t0)]]>ΔS‾(t0)=14Σm=25ΔS(m,t0)]]>Scor(t0)=ΔS‾(t0)+|S‾(t0)|]]>ΔS(m，t0)＝max{S(m，rj，t0)}‑min{S(m，rj，t0)}式中，rj＝jσ/2；(IV)寻找的第一个零点或的第一个极小值点，第一个零点或第一个极小值点对应的时间即为延迟时间τ(V)寻找Sc0r(to)的最小值点，对应的时间为振动信号时间序列X(t)的第一个整体最大值时间窗口计算嵌入维数m，公式如下：式中，int为取整函数。(3)根据K‑means聚类分析法计算振动信号在重构相空间的簇中心个数乓及各簇中心的位置坐标；(4)分别计算每个簇中心与第1个簇中心的绝对距离：(5)计算每个簇中心相对于第I个簇中心的相对误差：若第2个簇中心与第1个簇中心的绝对距离减小为原来的20％且第2个簇中心与第1个簇中心的绝对距离大于其余Kc‑2个簇中心与第I个簇中心的绝对距离，则判断有载分接开关操作过程中运行状态异常；否则，认为有载分接开关操作过程中运行状态正常。...

【技术特征摘要】
1.一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)将振动传感器设置在变压器有载分接开关的表面上，实时采集变压器有载分接开关表面的振动信号x(t)，t＝1，....No，No为时间序列的长度；(2)使用延迟坐标法对振动信号x(t)进行相空间重构，为 X ( 1 ) = [ x ( 1 ) , x ( 1 + τ ) , . . . x ( 1 + ( m - 1 ) τ ) ] X ( 2 ) = [ x ( 2 ) , x ( 2 + τ ) , . . . , x ( 2 + ( m - 1 ) τ ) ] . . . . . . X ( k ) = [ x ( k ) , x ( k + τ ) , . . . , x ( k + ( m - 1 ) τ ) ]...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆杨，张庆富，刘安宏，何育，杨义，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司盐城供电公司，南京优能特电力科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11