一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法，包含PC处理模块、数据采集仪、信号转换接口、电流互感器和振动传感器，其中振动传感器及电流互感器分别信号转换接口与数据采集仪连接，且振动器分别在变压器的油箱表面分布放置，数据采集仪采集各路振动传感器检测到的振动信号并传送至PC处理模块，PC机对采集的振动信号和电流值进行处理、计算、存储，并进行绕组变形程度的判断。本发明专利技术根据振动信号的幅值之和随变压器绕组变形程度的变化特征，利用振动信号中100Hz~600Hz信号来判断变压器绕组变形情况。该方法能够实现变压器绕组变形情况的实时在线检测，且振动信号对绕组变形情况反应很灵敏，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法
本专利技术属于电力变压器的
，特别涉及一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法。
技术介绍
电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，变压器能否安全稳定运行极大地影响着整个电网的安全运行。变压器绕组变形是影响其安全稳定运行的重要因素，据统计分析，变压器绕组变形占变压器故障的60％以上，故进行绕组变形的在线检测是保障电力变压器安全运行的重要措施之一。电力变压器在正常运行过程中，它的各个部件，特别是变压器的绕组要承受较高电压、强磁场和机械负荷、热负荷的作用，特别是在遭受外部短路冲击时，变压器绕组将会承受来自轴向和径向的不均匀的巨大电动力，导致绕组变形，进而产生更严重的变压器故障。目前针对变压器绕组变形的检测方法主要包括短路阻抗法、低压脉冲法、频率响应法等。短路阻抗法是基于测量变压器漏感的变化，虽能实现在线检测，但灵敏度较低；低压脉冲法是通过比较施加的低压脉冲的响应波形判断绕组变形，但易受电磁干扰，可重复性较差；频率响应法主要是通过测量并比较变压器的频率响应来判别绕组变形，该方法可以降低电磁的干扰，可重复性较高，但容易受到不确定因素的影响。因此，如何提高变压器绕组变形检测的灵敏度、减小电磁和外来因素的干扰，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种灵敏度高、受外界影响小、更加准确高效，且实践难度小的一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于振动的变压器绕组变形在线检测方法，包括以下步骤：步骤一：设置信号采集模块的采样频率及时长，连续3次采集变压器不同位置的振动信号和变压器的负载电流，振动信号由布置在变压器不同位置的振动传感器采样所得；步骤二：上位机PC对采集到的振动信号进行滤波处理后，利用快速傅立叶变换(FFT)对处理后的信号进行时频变换，得到3路传感器每次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段各分量的幅值；步骤三：对每路振动传感器3次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值进行求和并折算，得到每路振动传感器每次采样信号频谱各分量幅值之和Xi(i＝1,2,3)，将Xi乘以系数λ得到变压器绕组变形阀值Yi,并将上述绕组变形阀值和此时的负载电流I存储在PC信号处理模块中；步骤四：在电力变压器正常运维中，重复步骤(1)～(3)，重新得到3路振动传感器连续3次采样结果，若连续2次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值之和xi的折算值大于该位置的绕组变形阀值Yi时，进入步骤(5)，否则返回(4)；步骤五：各路振动传感器某次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段处各分量之和的折算值与其对应的电力变压器该位置处的绕组变形阀值Yi的比值分别记为ki(i＝1,2,3)。根据比值ki的大小判断该位置处的绕组变形程度。进一步的，步骤一中所述的3个振动传感器固定于电力变压器油箱顶部表面，分别位于各相高压绕组与低压绕组之间中心位置的正上方。进一步的，步骤三中所述的系数λ取1.5～2。进一步的，步骤四中所述的，新的折算值按下式进行：上式中，xi为任意负载电流下振动信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值之和，为xi的折算值。M为运维时电力变压器的负载电流i与设置绕组变形阀值时所测得的负载电流I的比值。进一步的，步骤五中所述的变压器绕组变形程度判别的具体步骤如下：当比值ki≤1.3时，该振动传感器所处位置的变压器绕组正常，未发生变形；当比值1.3<ki≤2.5时，该振动传感器所处位置的变压器绕组发生轻微变形；当比值2.5<ki≤3.6时，该振动传感器所处位置的变压器绕组发生中等变形；ki>3.6时，该振动传感器所处位置的变压器绕组发生严重变形。所述检测方法依托于系统，系统包含PC信号处理模块、数据采集仪、信号转换装置、振动传感器及电流互感器；振动传感器经信号转换装置与数据采集仪连接；数据采集仪将各振动传感器采集到的信号分别传送至PC信号处理模块，由PC机对信号进行处理、计算、存储，并进行故障判定。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术能够实现变压器绕组变形程度的在线检测；在变压器的振动信号中，100Hz～600Hz频段(100Hz为基频，其余为高频分量)内分量幅值比周围频段内的分量幅值大，绕组以100Hz为基频，且振动幅值正比于电流的平方，故利用振幅与电流的关系对不同运行情况下的振动幅值进行折算计算；快速傅立叶变换能够快速、有效地计算出各路幅值分量之和的折算值；振动信号能量集中的频率带，可以较为准确地反应出变压器绕组的变形程度；检测系统与变压器没有电气联系，不对电力变压器的正常运行造成影响；该检测方法的工程实践性较强，易于推广应用；此方法清晰、直观、有效。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图；图2为本专利技术中三个振动传感器安装位置示意图；图3为本专利技术进行绕组变形程度在线检测的总体流程图；图4是变压器1号测点位置未发生绕组变形时的振动信号功率谱图；图5是变压器1号测点位置发生绕组变形时的振动信号功率谱图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本专利技术。图1所示为本专利技术具体实施的系统结构框图，主要包含PC信号处理模块、数据采集仪、信号转换装置、3个振动传感器及一个电流互感器。其中3个振动传感器分别经信号转换装置与数据采集仪连接。且3个振动传感器分别放置在电力变压器的油箱顶部表面，分别位于各相高压绕组与低压绕组之间中心位置的正上方，数据采集仪将各振动传感器采集到的信号分别传送至PC信号处理模块，由PC机对信号进行处理、计算、存储，并进行故障判定。在本实施例中，3个振动传感器通过磁铁牢固的吸附在变压器油箱顶部与绕组对应的3个位置，如图2所示，1、2、3号为3个振动传感器放置的位置。其中A、B、C为高压侧，a、b、c、0为低压侧。本专利技术还包括基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法，该方法用于在变压器有载运行时，进行绕组变形程度的在线检测。具体实施步骤如下：步骤一：设置信号采集模块的采样频率及时长，连续3次采集变压器不同位置的振动信号和变压器的负载电流，振动信号由布置在变压器不同位置的振动传感器采样所得；步骤二：上位机PC对采集道到的振动信号进行滤波处理后，利用快速傅立叶变换(FFT)对处理后的信号进行时频变换，得到3路传感器每次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段各分量的幅值；步骤三：对每路振动传感器3次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值进行求和并折算，得到每路振动传感器每次采样信号频谱各分量幅值之和Xi(i＝1,2,3)，将Xi乘以系数λ得到变压器绕组变形阀值Yi,并将上述绕组变形阀值和此时的负载电流I存储在PC信号处理模块中；步骤四：在电力变压器正常运维中，重复步骤(1)～(3)，重新得到3路振动传感器连续3次采样结果，若连续2次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值之和xi的折算值大于该位置的绕组变形阀值Yi时，进入步骤(5)，否则返回(4)；步骤五：各路振动传感器某次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段处各分量之和的折算值与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法，其特征在于，该方法在电力变压器有载运行下进行，包括以下5个步骤：(1)设置信号采集模块的采样频率及时长，连续3次采集变压器不同位置的振动信号和变压器的负载电流，振动信号由布置在变压器不同位置的振动传感器采样所得；(2)PC信号处理模块对采集到的振动信号进行滤波处理后，利用快速傅立叶变换(FFT)对处理后的信号进行时频变换，得到3路传感器每次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段各分量的幅值；(3)对每路振动传感器3次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值进行求和并折算，得到每路振动传感器每次采样信号频谱各分量幅值之和Xi i＝1,2,3，将Xi乘以系数λ得到变压器绕组变形阀值Yi i＝1,2,3，并将上述绕组变形阀值和此时的负载电流I存储在PC信号处理模块中；(4)在电力变压器正常运维过程中，重复步骤(1)～(3)，重新得到3路振动传感器连续3次采样结果，如果连续2次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值之和xi的折算值

【技术特征摘要】
1.一种基于振动的变压器绕组变形的在线检测方法，其特征在于，该方法在电力变压器有载运行下进行，包括以下5个步骤：(1)设置信号采集模块的采样频率及时长，连续3次采集变压器不同位置的振动信号和变压器的负载电流，振动信号由布置在变压器不同位置的振动传感器采样所得；(2)PC信号处理模块对采集到的振动信号进行滤波处理后，利用快速傅立叶变换(FFT)对处理后的信号进行时频变换，得到3路传感器每次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段各分量的幅值；(3)对每路振动传感器3次采样信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值进行求和并折算，得到每路振动传感器每次采样信号频谱各分量幅值之和Xii＝1,2,3，将Xi乘以系数λ得到变压器绕组变形阀值Yii＝1,2,3，并将上述绕组变形阀值和此时的负载电流I存储在PC信号处理模块中；(4)在电力变压器正常运维过程中，重复步骤(1)～(3)，重新得到3路振动传感器连续3次采样结果，如果连续2次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段内振动信号的全部分量幅值之和xi的折算值大于该位置的绕组变形阀值Yi时，进入步骤(5)，否则返回(4)；(5)各路振动传感器某次采样的振动信号频谱中100Hz～600Hz频段处各分量之和的折算值与其对应的电力变压器该位置处的绕组变形阀值Yi的比值分别记为kii＝1,2,3，根据比值ki的大小判断该位置处的绕组变形程度。2.根据权利要求1所述的一种基于振动的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述的3个振动传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明明，马宏忠，王彤，张艳，付明星，黄春梅，魏海增，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32