本发明专利技术公开了一种变压器直流偏磁故障诊断方法及装置，该方法首先采集变压器振动信号，对变压器振动信号进行预处理，得到时域波形；然后，将时域波形进行时‑频转换，得到变压器振动信号的瞬时频率特性波形和三维时间‑频率‑幅值谱图；其次，根据瞬时频率特性波形以及时间‑频率‑幅值谱图，提取频率大于1000Hz的幅值特性，以频率对应的幅值特性为特征量；最后，将变压器振动信号的特征量与样本库中对应的特征量进行相关性计算，根据计算结果判断是否存在直流偏磁故障。本发明专利技术实现不通过直流接地信号对变压器直流偏磁故障进行检测和判断，提高了变压器故障诊断的准确率和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压设备在线监测
，具体涉及一种变压器直流偏磁故障诊断方法及装置。
技术介绍
作为电力主干网络的一部分，变压器的可靠运行对电网安全运行意义重大。随着大容量、长距离直流输电的运用，以单极大地回路方式运行的直流输电系统的接地极电流会通过变压器中性点流过变压器绕组，引起变压器直流偏磁，导致变压器噪声增加、铁芯过热等危害，对电网安全运行极为不利。目前，许多超高压、特高压项目对变压器耐受直流偏磁能力提出了明确的要求，为了保证电网系统及产品安全性，有必要开展变压器直流偏磁状态分析研究。目前对直流偏磁故障的研究，大多是通过对变压器直流接地电流进行监测，经过一定的数据处理与分析，对变压器运行中出现的直流偏磁现象进行预警。本专利技术通过对变压器振动信号来对直流偏磁故障进行判断。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种变压器直流偏磁故障诊断方法，以实现不通过直流接地信号对变压器直流偏磁故障进行检测和判断。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种变压器直流偏磁故障诊断方法，方法方案一：包括如下步骤：1)采集变压器振动信号；2)将变压器振动信号进行预处理，得到时域波形；3)将时域波形进行时-频转换，得到变压器振动信号的瞬时频率特性波形和三维时间-频率-幅值谱图；4)根据瞬时频率特性波形以及时间-频率-幅值谱图，提取频率大于1000Hz的幅值特性，以频率对应的幅值特性为特征量；5)将变压器振动信号的特征量与样本库中对应的特征量进行相关性计算，根据计算结果判断是否存在直流偏磁故障；样本库中存储直流偏磁故障情况下不同频率对应的幅值特性。方法方案二：在方法方案一的基础上，还包括预判方法，包括如下步骤：1)采集步骤：采集变压器直流接地信号和变压器运行参数；2)阈值判断步骤：对变压器直流接地信号与直流接地信号阈值进行比较，若大于直流接地信号阈值，则进行历史数据比较；3)历史数据比较步骤：若变压器直流接地信号、运行参数与对应的历史数据相比，差异满足设定条件，则再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。方法方案三：在方法方案一的基础上，对于三相分体变压器，还包括预判方法：做纵横比计算，若满足条件，再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。方法方案四：在方法方案二的基础上，所述变压器运行参数包括变压器运行电压、负载电流、顶层油温和绕组温度。方法方案五：在方法方案二的基础上，所述阈值比较公式为：IA(t)>IT变压器直流接地信号历史数据比较公式为：IA(t)-IA(t-1)IA(t-1)×100%≥K1]]>其中IA(t)为本次直流接地信号采样值，IA(t-1)为上次直流接地信号采样值；变压器运行参数历史数据比较公式为：|Mt-Mt-1Mt-1|×100%≥K2]]>其中Mt为本次运行参数数据采样值，Mt-1为上次运行参数数据采样值。方法方案六：在方法方案三的基础上，所述纵横比计算公式为：|Xt/(Yt+Zt)-Xt-1/(Yt-1+Zt-1)Xt/(Yt+Zt)|×100%≥Ktsh]]>其中Xt、Yt、Zt分别为三相分体变压器A、B、C三相的同一运行参数的当前采样值，Xt-1、Yt-1、Zt-1分别为三相分体变压器对应相同运行参数的上次采样值。方法方案七：在方法方案一、方法方案二、方法方案三任一方案的基础上，还包括将采集的变压器振动信号经调理、放大、A/D及光电转换，以FT3格式输出待测信号的振动时域波形，并对时域波形采用滤波算法进行降噪处理的步骤，滤波效果采用均方根误差：d=1NΣn=1N(y(n)-f(n))2]]>来衡量。方法方案八：在方法方案一、方法方案二、方法方案三任一方案的基础上，所述相关性计算为Pearson相关性计算方法：ρX,Y=E(X,Y)-E(X)E(Y)E(X2)-E2(X)E(Y2)-E2(Y)]]>其中X为待识别变压器数据对应的特征向量，Y为样本库中某一故障类型的特征向量，ρX,Y为相关系数；ρX,Y的绝对值越大，相关性越强。方法方案九：在方法方案五的基础上，所述K1＝30％，K2＝20％。方法方案十：在方法方案六的基础上，所述Ktsh＝30％。本专利技术还提供一种变压器直流偏磁故障诊断装置，装置方案一：包括如下单元：1)用于采集变压器振动信号的单元；2)用于将变压器振动信号进行预处理，得到时域波形的单元；3)用于将时域波形进行时-频转换，得到变压器振动信号的瞬时频率特性波形和三维时间-频率-幅值谱图的单元；4)用于根据瞬时频率特性波形以及时间-频率-幅值谱图，提取频率大于1000Hz的幅值特性，以频率对应的幅值特性为特征量的单元；5)用于将变压器振动信号的特征量与样本库中对应的特征量进行相关性计算，根据计算结果判断是否存在直流偏磁故障的单元；样本库中存储直流偏磁故障情况下不同频率对应的幅值特性。装置方案二：在装置方案一的基础上，还包括用于预判的单元，包括如下模块：a)采集模块：采集变压器直流接地信号和变压器运行参数；b)阈值判断模块：对变压器直流接地信号与直流接地信号阈值进行比较，若大于直流接地信号阈值，则进行历史数据比较；c)历史数据比较模块：若变压器直流接地信号、运行参数与对应的历史数据相比，差异满足设定条件，则再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。装置方案三：在装置方案一的基础上，对于三相分体变压器，还包括预判单元：做纵横比计算，若满足条件，再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。装置方案四：在装置方案二的基础上，所述变压器运行参数包括变压器运行电压、负载电流、顶层油温和绕组温度。装置方案五：在装置方案二的基础上，所述阈值比较公式为：IA(t)>IT变压器直流接地信号历史数据比较公式为：IA(t)-IA(t-1)IA(t-1)×100%≥K1]]>其中IA(t)为本次直流接地信号采样值，IA(t-1)为上次直流接地信号采样值；变压器运行参数历史数据比较公式为：|Mt-Mt-1Mt-1|×100%≥K2]]>其中Mt为本次运行参数数据采样值，Mt-1为上次运行参数数据采样值。装置方案六：在装置方案三的基础上，所述纵横比计算公式为：|Xt/(Yt+Zt)-Xt-1/(Yt-1+Zt-1)Xt/(Yt+Zt)|×100%≥Ktsh]]>其中Xt、Yt、Zt分别为三相分体变压器A、B、C三相的同一运行参数的当前采样值，Xt-1、Yt-1、Zt-1分别为三相分体变压器对应相同运行参数的上次采样值。装置方案七，在装置方案一、装置方案二、装置方案三任一方案的基础上，还包括将用于采集的变压器振动信号经调理、放大、A/D及光电转换，以FT3格式输出待测信号的振动时域波形，并对时域波形采用滤波算法进行降噪处理的单元，滤波效果采用均方根误差：d=1NΣn=1N(y(n)-f(n))2]]>来衡量。装置方案八，在装置方案一、装置方案二、装置方案三任一方案的基础上，所述相关性计算为Pearson相关性计算方法：&r本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集变压器振动信号；2)将变压器振动信号进行预处理，得到时域波形；3)将时域波形进行时‑频转换，得到变压器振动信号的瞬时频率特性波形和三维时间‑频率‑幅值谱图；4)根据瞬时频率特性波形以及时间‑频率‑幅值谱图，提取频率大于1000Hz的幅值特性，以频率对应的幅值特性为特征量；5)将变压器振动信号的特征量与样本库中对应的特征量进行相关性计算，根据计算结果判断是否存在直流偏磁故障；样本库中存储直流偏磁故障情况下不同频率对应的幅值特性。
【技术特征摘要】
1.一种变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集变压器振动信号；2)将变压器振动信号进行预处理，得到时域波形；3)将时域波形进行时-频转换，得到变压器振动信号的瞬时频率特性波形和三维时间-频率-幅值谱图；4)根据瞬时频率特性波形以及时间-频率-幅值谱图，提取频率大于1000Hz的幅值特性，以频率对应的幅值特性为特征量；5)将变压器振动信号的特征量与样本库中对应的特征量进行相关性计算，根据计算结果判断是否存在直流偏磁故障；样本库中存储直流偏磁故障情况下不同频率对应的幅值特性。2.根据权利要求1所述的变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，还包括预判方法，包括如下步骤：a)采集步骤：采集变压器直流接地信号和变压器运行参数；b)阈值判断步骤：对变压器直流接地信号与直流接地信号阈值进行比较，若大于直流接地信号阈值，则进行历史数据比较；c)历史数据比较步骤：若变压器直流接地信号、运行参数与对应的历史数据相比，差异满足设定条件，则再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。3.根据权利要求1所述的变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，对于三相分体变压器，还包括预判方法：做纵横比计算，若满足条件，再通过变压器振动信号来进行直流偏磁故障的判断。4.根据权利要求2所述的变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，所述变压器运行参数包括变压器运行电压、负载电流、顶层油温和绕组温度。5.根据权利要求2所述的变压器直流偏磁故障诊断方法，其特征在于，所述阈值比较公式为：IA(t)>IT变压器直流接地信号历史数据比较公式为：IA(t)-IA(t-1)IA(t-1)×100%≥K1]]>其中IA(t)为本次直流接地信号采样值，IA(t-1)为上次直流接地信号采样值；变压器运行参数历史数据比较公式为：|Mt-Mt-1Mt-1|×100%≥K2]]>其中Mt为本次运行参数数据采样值，Mt-1为上次运行参数数据采...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏燕，周水斌，路光辉，龚东武，牧继清，杨芳，梁武民，卢站芳，和红伟，牛成玉，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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