基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置，其中方法包括以下步骤：在变压器高压侧套管和低压侧套管处分别安装行波测量传感器，实时监测采集变压器绕组输入端和输出端的暂态行波信号；在变压器绕组正常时对输入端暂态行波信号进行识别分类，对输出端响应信号进行小波包分解特征提取建立大数据样本库；根据当前实时测得的暂态行波信号识别结果，调出样本库中同一类暂态信号作用下的响应样本与当前响应进行对比，求取相关系数；利用相关系数阈值判断绕组的变形情况。本发明专利技术可实现变压器绕组变形在线监测，抗干扰好、准确率高。

On-line Monitoring Method and Device for Transformer Winding Deformation Based on Transient Traveling Wave

The invention relates to an on-line monitoring method and device for transformer winding deformation based on transient traveling wave. The method comprises the following steps: installing traveling wave measuring sensors at the high-voltage side bushing and the low-voltage side bushing of transformer respectively, real-time monitoring and acquisition of transient traveling wave signals at the input and output ends of transformer windings; recognizing the transient traveling wave signals at the input end when the transformer windings are normal. According to the identification results of transient traveling wave signals measured in real time, the response samples of the same kind of transient signal in the sample bank are compared with the current response, and the correlation coefficient is obtained. The winding deformation is judged by the threshold of correlation coefficient. The invention can realize on-line monitoring of transformer winding deformation with good anti-interference and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置
本专利技术涉及电力设备在线监测
，具体涉及一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置。
技术介绍
近年来，随着我国电网容量的不断扩大，经济的高速增长，对电网的安全稳定运行要求越来越高，变压器是电力系统的重要设备之一，其安全稳定运行关系着供电系统的可靠性。变压器在遭受出口短路冲击时，在大电流、强磁场的作用下绕组可能会承受较大的作用力，易造成绕组的鼓包、扭曲、错位等不同程度的变形，在长期累积的过程中可能造成严重的变压器事故。据不完全统计，变压器绕组变形故障约占变压器所有故障的30％，可见绕组变形故障是电力变压器的主要故障之一，研究变压器绕组变形的检测技术，跟踪绕组状态，及时做出预警具有重要的需求与意义。国内外学者对变压器绕组变形的检测技术进行了大量研究，形成了以下常用的方法：短路阻抗法、低压脉冲法、频率响应法、超声波法以及振动法等。短路阻抗法以测量短路前后阻抗值的变化作为判断绕组是否变形的主要依据，原理简单，可实现在线监测，但该方法无法测出绕组轻微变形，灵敏度低、错误率较高。低压脉冲法已被列入IEC及IEEE变压器短路的测试标准中，但其用于现场测试时受电磁干扰大、可重复性差。频率响应法是目前应用较为广泛的一种变形检测方法，其主要优点是测量灵敏度高、可靠性强、多次测量之间误差小，但其只能离线测试，不能在线监测。超声波法和振动法为非电测法，振动法的缺点是绕组变形只是导致振动特征量变化的一个因素，因此易受外界干扰，可靠性差；超声波法需将传感器安装于变压器内部，难以满足绝缘要求，且易受变压器油位和温度等因素影响。目前变压器绕组变形检测的方法大多是按计划定期地对变压器进行检测，不能在变压器运行时监测变压器内部绕组的状态，有可能未及时发现绕组变形造成严重的变压器事故。因此，如何对变压器绕组变形进行在线监测是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，针对上述变压器绕组变形检测方法的不足问题，本专利技术提出一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法，可对变压器运行期间的绕组状态进行监测，具有结构简单、易于安装、检测准确率高、在线检测等特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法，其中，包括以下步骤：步骤一：实时采集变压器绕组输入端和输出端的暂态行波信号集；步骤二：根据行波信号的波形及频谱特征方法对测得的输入端暂态行波信号进行识别并分成N类；步骤三：对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理，处理之后对其进行四层小波包分解，提取分解重构之后的第四层各频段小波包能量谱，将之作为特征向量；步骤四：在变压器绕组处于正常状态时，提取变压器绕组在N类暂态行波信号作用下输出端响应信号的特征向量样本，建立大数据样本库；步骤五：对当前采集的输入端暂态行波信号进行识别分类，对当前采集的输出端暂态行波信号进行小波包能量谱特征提取；步骤六：根据步骤五的分类结果，调出样本库中变压器绕组正常时在同一类暂态行波信号作用下的特征向量，将当前变压器绕组输出端的暂态行波响应信号特征向量与之对比，求取相关系数R；步骤七：判别变压器绕组变形故障程度，根据步骤六相关系数R大小将变压器绕组变形分为正常、轻度变形、中度变形、严重变形。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述变压器的高压侧套管和低压侧套管的靠近升高座的每一个绝缘套管处分别安装有行波测量传感器，并通过同轴电缆连接至采集装置。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述输入端为暂态行波脉冲信号侵入变压器绕组的那一端，所述输出端为暂态行波脉冲信号经过绕组传播后出来的那一端。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述暂态行波信号包括电压暂态行波信号和电流暂态行波信号。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述N类包括：雷击、短路故障、线路重合闸、隔离开关操作、甩负荷、投切空载变压器这些故障或操作所产生的不同类别暂态行波信号。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述数据预处理方法包括：删除离群值、剔除采集异常数据。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述特征向量提取具体包括：对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理得信号数据S；采用db6小波基函数对数据S进行四层小波包分解得到16个频带节点，并对第四层小波包分解系数进行重构得到各频带系数dj，其中j∈Z，1≤j≤16；求取第四层各频带信号的能量Ej，并对上述16个频带能量进行归一化处理，构造特征向量T＝[e1,e2,e3,e4,e5,e6,e7,e8,e9,e10,e11,e12,e13,e14,e15,e16]，其中e为各频带能量归一化处理后的值。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述行波信号的波形及频谱特征方法具体为，根据输入端采集到的暂态行波侵入信号的幅值、波头极性变化、波前上升时间、波尾持续时间、信号的时域振荡密集程度和部位、信号的频谱分布范围、变电站操作记录、雷电定位系统记录、故障跳闸记录综合特征和因素对输入端暂态行波信号识别。本专利技术所述的变压器绕组变形在线监测方法，其中，所述判别变压器绕组变形故障程度方法具体为，设置阈值k1、k2、k3，将相关系数R与阈值k1、k2、k3进行比较，当k1<R≤1时，绕组为正常状态；当k2<R≤k1时，绕组为轻度变形；当k3<R≤k2时，绕组为中度变形；当R≤k3时，绕组为严重变形。本专利技术还提供了一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测装置，其中，包括：行波测量传感器，安装于变压器的高压侧套管和低压侧套管的靠近升高座的每一个绝缘套管处，用于实时采集变压器绕组输入端和输出端的暂态行波信号集；输入端行波信号识别分类模块，用于根据行波信号的波形及频谱特征方法对测得的输入端暂态行波信号进行识别并分成N类；输出端暂态相应信号处理模块，用于对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理，处理之后对其进行四层小波包分解，提取分解重构之后的第四层各频段小波包能量谱，将之作为特征向量；样本提取模块，用于在变压器绕组处于正常状态时，提取变压器绕组在N类暂态行波信号作用下输出端响应信号的特征向量样本，建立大数据样本库；相关系数计算模块，用于根据对当前采集的输入端暂态行波信号进行识别分类结果，调出样本库中变压器绕组正常时在同一类暂态行波信号作用下的特征向量，将当前变压器绕组输出端的暂态行波响应信号特征向量与之对比，求取相关系数R；故障程度计算模块，用于判别变压器绕组变形故障程度，根据相关系数R大小将变压器绕组变形分为正常、轻度变形、中度变形、严重变形。本专利技术的有益效果在于：利用电力系统本身就存在的暂态行波信号，建立大数据样本库，将输入端暂态行波信号进行分类识别，根据识别结果将输出响应信号特征存入样本库中，使当前暂态行波信号与绕组正常时暂态行波信号响应对比分的更加细致，提高了变压器绕组变形判断的准确率，抗干扰效果好，无需额外信号源，结构简单，可实现在线监测变压器绕组变形情况，能对绕组变形及时提出预警，提高检修效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：实时采集变压器绕组输入端和输出端的暂态行波信号集；步骤二：根据行波信号的波形及频谱特征方法对测得的输入端暂态行波信号进行识别并分成N类；步骤三：对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理，处理之后对其进行四层小波包分解，提取分解重构之后的第四层各频段小波包能量谱，将之作为特征向量；步骤四：在变压器绕组处于正常状态时，提取变压器绕组在N类暂态行波信号作用下输出端响应信号的特征向量样本，建立大数据样本库；步骤五：对当前采集的输入端暂态行波信号进行识别分类，对当前采集的输出端暂态行波信号进行小波包能量谱特征提取；步骤六：根据步骤五的分类结果，调出样本库中变压器绕组正常时在同一类暂态行波信号作用下的特征向量，将当前变压器绕组输出端的暂态行波响应信号特征向量与之对比，求取相关系数R；步骤七：判别变压器绕组变形故障程度，根据步骤六相关系数R大小将变压器绕组变形分为正常、轻度变形、中度变形、严重变形。

【技术特征摘要】
1.一种基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：实时采集变压器绕组输入端和输出端的暂态行波信号集；步骤二：根据行波信号的波形及频谱特征方法对测得的输入端暂态行波信号进行识别并分成N类；步骤三：对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理，处理之后对其进行四层小波包分解，提取分解重构之后的第四层各频段小波包能量谱，将之作为特征向量；步骤四：在变压器绕组处于正常状态时，提取变压器绕组在N类暂态行波信号作用下输出端响应信号的特征向量样本，建立大数据样本库；步骤五：对当前采集的输入端暂态行波信号进行识别分类，对当前采集的输出端暂态行波信号进行小波包能量谱特征提取；步骤六：根据步骤五的分类结果，调出样本库中变压器绕组正常时在同一类暂态行波信号作用下的特征向量，将当前变压器绕组输出端的暂态行波响应信号特征向量与之对比，求取相关系数R；步骤七：判别变压器绕组变形故障程度，根据步骤六相关系数R大小将变压器绕组变形分为正常、轻度变形、中度变形、严重变形。2.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述变压器的高压侧套管和低压侧套管的靠近升高座的每一个绝缘套管处分别安装有行波测量传感器，并通过同轴电缆连接至采集装置。3.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述输入端为暂态行波脉冲信号侵入变压器绕组的那一端，所述输出端为暂态行波脉冲信号经过绕组传播后出来的那一端。4.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述暂态行波信号包括电压暂态行波信号和电流暂态行波信号。5.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述N类包括：雷击、短路故障、线路重合闸、隔离开关操作、甩负荷、投切空载变压器这些故障或操作所产生的不同类别暂态行波信号。6.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述数据预处理方法包括：删除离群值、剔除采集异常数据。7.根据权利要求1所述的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述特征向量提取具体包括：对输出端测得的变压器绕组暂态响应信号进行数据预处理得信号数据S；采用db6小波基函数对数据S进行四层小波包分解得到16个频带节点，并对第四层小波包分解系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜富豪，叶宝安，
申请(专利权)人：武汉拓清科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42