一种变压器故障定位方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器故障定位方法，包括以下步骤：（1）变压器外表面至少安装6个变压器振动信号无线自取能测量装置，安装位置为均匀分布于变压器外表面；（2）首先对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征；（3）随后对特征进行平均偏差度量计算，选择特征平均偏差度量最大的变压器振动信号无线自取能测量装置的所在位置为故障位置。本发明专利技术可有效地对变压器的振动信号进行无线测量，并可基于振动信号对变压器的故障位置进行定位。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器故障定位方法
本专利技术属于电子电路工程及计算机算法领域，涉及一种变压器故障定位方法。
技术介绍
在变电站中，变压器是最主要的电力设备之一，其运行状况直接关系到发电、供电系统的安全性和可靠性。因此对于变压器进行故障诊断和故障定位，是十分必要的。针对变压器进行故障诊断，已有研究工作提出首先测量变压器的振动信号，然后利用计算机算法对提取的振动信号进行处理，最终利用故障识别方法对发生的故障进行区分。在振动信号的提取中，一般采用有线的信号测量与传输方式，或是基于需要供电电源的无线测量装置，并不利于变压器的长期测量振动信号，也不利于维护。对于对变压器的故障诊断方法的研究中，申请号为2017101550182的《一种变压器故障诊断方法》提出了一种针对测量的振动信号进行小波分析和BP神经网络进行故障诊断的方法，《电力科学与技术学报》中2018年第2期文献《基于SOM的变压器绕组和铁芯故障诊断》提出了一种基于集合经验模式分解和自组织特征映射神经网络的故障诊断方法。然而由于变压器故障发生在变压器的内部，即使识别了发生的故障类型，当前还缺乏简单和可靠的方法对变压器的故障发生位置进行精确定位，不利于后续的精准维修工作开展。在本专利技术专利中，提出了一种变压器振动信号无线自取能测量装置，无需电池和接入供电电源，可通过该装置的采能天线直接获得射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)阅读器上的能量，转化为恒定电压用于该装置中电路板的供电，同时，利用装置的电路板上的加速度传感器可测量振动信号，而装置的电路板上通信天线，可发送测量的振动信号给RFID阅读器。RFID阅读器进一步地将变压器振动信号传递给服务器，随后服务器可利用上述文件(申请号为2017101550182的《一种变压器故障诊断方法》和《电力科学与技术学报》中2018年第2期文献《基于SOM的变压器绕组和铁芯故障诊断》)中的方法进行开展故障诊断，识别变压器发生的故障类别。对于变压器的故障定位，本专利技术利用变压器故障发生位置的振动信号不同于变压器其他非故障位置的振动信号这一特点，提出了一种简单和可靠的方法，可以对变压器的故障进行精确定位。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供一种变压器故障定位方法，首先设计了一种变压器振动信号无线自取能测量装置，无需供电电池和电源，即可长期地测量变压器的振动信号，随后针对振动信号提取特征，分别计算各个装置测量的振动信号的特征的平均偏差度量，即可对变压器的故障进行定位。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种变压器故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)变压器外表面至少安装6个变压器振动信号无线自取能测量装置，安装位置为均匀分布于变压器外表面；(2)首先对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征；(3)随后对特征进行平均偏差度量计算，选择特征平均偏差度量最大的变压器振动信号无线自取能测量装置的所在位置为故障位置。步骤(2)所述的对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征，具体为：应用傅里叶变换公式计算振动信号的傅里叶系数，随后将系数归一化作为振动信号的特征，傅里叶系数的计算公式为：其中at和bt为测量的振动信号f(x)的傅里叶系数，t为系数的编号，l为振动信号f(x)的半周期。所述的一种变压器故障定位方法，其特征在于，步骤(3)所述的对特征进行平均偏差度量计算，计算的公式为：其中MSD指的是平均偏差度量，v是某一变压器振动信号无线自取能测量装置测量的一个信号的特征，vi表示测量的特征v的一个维度，i＝1,2,...n，n为维度的总数；yj是其他变压器振动信号无线自取能测量装置在相同时刻测量的一个信号的特征，yji表示测量的特征yj的一个维度，j＝1,2...m-1，m是分布于变压器外表面的变压器振动信号无线自取能测量装置的总数量。所述的变压器振动信号无线自取能测量装置，包括有包装盒以及固定安装在包装盒中的变压器振动信号测量电路板，所述变压器振动信号测量电路板包括有射频模块、信号采集与处理模块、能量采集模块，用于自取能和无线测量变压器的振动信号；所述射频模块包括通信天线以及射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)芯片，通信天线与射频识别芯片连接，用于实现变压器振动信号无线自取能测量装置与RFID阅读器之间通信所需的调制与解调功能；所述信号采集与处理模块包括微控制器、加速度传感器以及I2C总线，所述射频识别芯片、加速度传感器、微控制器均与I2C总线连接，所述微控制器用于控制变压器振动信号测量电路板的整体工作流程，所述加速度传感器用于测量变压器振动信号，所述I2C总线用于信息的传递；所述的能量采集模块包括采能天线、三级升压整流电路和低压降稳压器，所述采能天线、三级升压整流电路和低压降稳压器依次连接，低压降稳压器的电压输出端与射频识别芯片、加速度传感器、微控制器电连接，所述采能天线用于从RFID阅读器问询信号中获得能量，所述三级升压整流电路用于将采能天线获得的能量转换为直流电压，所述低压降稳压器用于将该直流电压稳定为2.5V直流电压，所述2.5V直流电压用于各个模块的供电。所述包装盒包括盒盖、底座和两个天线套。盒盖为方形空腔，由顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板围成；所述盒盖的顶板和左侧板分别开有通孔，通孔中分别安装有天线套；所述天线套为开有通孔的筒状结构，通过螺钉固定于所述盒盖之上；所述变压器振动信号测量电路板的四个角的位置开有通孔；所述盒盖的顶板的四个角位置向下开有四个立柱，立柱端面开有螺钉孔，所述变压器振动信号测量电路板通过螺钉固定在所述立柱上；所述底座为方形板材，安装于所述盒盖的下端，用于支撑盒盖；所述底座的底部和盒盖的底端开有螺钉孔，通过螺钉将底座和盒盖连接，保证包装盒的紧固和密封性。盒盖的外层为铜箔、内部为环氧树脂材料。底座的四角位置开有台阶形通孔，可以方便地将底座固定到变压器上。天线套可以选用塑料或橡胶材料，天线套外径和所述盒盖的通孔以及天线套的内径与所述通信天线、采能天线可采用过盈配合，以提高盒体的密封性。本专利技术相比现有技术具有如下优点：(1)本专利技术提出的变压器故障定位方法，可简单、可靠和精确地对变压器故障的发生位置进行定位；(2)本专利技术提出的变压器振动信号无线自取能测量装置，无需供电电池和电源，可长期工作于室外，测量变压器振动信号，电路结构简单。附图说明图1为变压器振动信号测量电路板的结构示意图；图2为三级升压整流电路示意图；图3(a)为变压器振动信号无线自取能测量装置中包装盒的俯视结构图；图3(b)为变压器振动信号无线自取能测量装置中包装盒的主视结构图；图4为变压器外表面上变压器振动信号无线自取能测量装置的布置图；图5为变压器振动信号无线自取能测量装置的工作电流测量图；图6为变压器振动信号无线自取能测量装置的工作距离测量图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。一种变压器故障定位方法，包括以下步骤：(1)变压器外表面至少安装6个变压器振动信号无线自取能测量装置，安装位置为均匀分布于变压器外表面；(2)首先对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)变压器外表面至少安装6个变压器振动信号无线自取能测量装置，安装位置为均匀分布于变压器外表面；(2)首先对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征；(3)随后对特征进行平均偏差度量计算，选择特征平均偏差度量最大的变压器振动信号无线自取能测量装置的所在位置为故障位置。

【技术特征摘要】
1.一种变压器故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)变压器外表面至少安装6个变压器振动信号无线自取能测量装置，安装位置为均匀分布于变压器外表面；(2)首先对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征；(3)随后对特征进行平均偏差度量计算，选择特征平均偏差度量最大的变压器振动信号无线自取能测量装置的所在位置为故障位置。2.根据权利要求1所述的一种变压器故障定位方法，其特征在于，步骤(2)所述的对各个变压器振动信号无线自取能测量装置测量的振动信号提取特征，具体为：应用傅里叶变换公式计算振动信号的傅里叶系数，随后将系数归一化作为振动信号的特征，傅里叶系数的计算公式为：其中at和bt为测量的振动信号f(x)的傅里叶系数，t为系数的编号，l为振动信号f(x)的半周期。3.根据权利要求1所述的一种变压器故障定位方法，其特征在于，步骤(3)所述的对特征进行平均偏差度量计算，计算的公式为：其中MSD指的是平均偏差度量，v是某一变压器振动信号无线自取能测量装置测量的一个信号的特征，vi表示测量的特征v的一个维度，i＝1,2,...n，n为维度的总数；yj是其他变压器振动信号无线自取能测量装置在相同时刻测量的一个信号的特征，yji表示测量的特征yj的一个维度，j＝1,2...m-1，m是分布于变压器外表面的变压器振动信号无线自取能测量装置的总数量。4.根据权利要求1所述的一种变压器故障定位方法，其特征在于，所述的变压器振动信号无线自取能测量装置包括有包装盒以及固定安装在包装盒中的变压器振动信号测量电路板，所述变压器振动信号测量电路板包括有射频模块、信号采集与处理模块、能量采集模块，用于自取能和无线测量变压器的振动信号；所述射频模块包括通信天线以及射频识别芯片，通信天线与射频识别芯片连接，用于实现变压器振动信号无线自取能测量装置与RFID阅读器之间通信所需的调制与解调功能；所述信号采集与处理模块包括微控制器、加速度传感器以及I2C总线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝龙，何怡刚，张兰芳，纪娟娟，江善和，李彦梅，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34