基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，包括：分别对有载分接油开关的油流速度、振动烈度、振动位移、噪声、压力进行测量，输出相应的模拟电压/电流信号；信号调制与采集模块接收到模拟电压/电流信号，将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号；数字处理分析模块接收到标准数字信号后进行计算处理，得到判据值并发送至监测结果决策模块；监测结果决策模块将判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。本发明专利技术对有载分接油开关的运行时产生的非电量信息进行监测，无论从精度还是使用范围，本发明专利技术均能满足电力变压器本体高温、强电磁环境要求，具有构成简单、易于实现、可靠高效等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法及系统
本专利技术涉及油浸式变压器的保护和控制
，尤其是一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法及系统。
技术介绍
有载分接开关(on-loadtap-changer，OLTC)在电力系统中承担着调节无功功率、稳定电网电压的重要作用，是有载调压变压器的关键组成部分与唯一可动部件。有载分接开关根据灭弧原理不同分为真空灭弧有载分接开关和绝缘油灭弧有载分接开关，目前大容量变压器使用的多为绝缘油灭弧的有载分接开关。由于调压过程中有载分接开关需频繁切换，绝缘油绝缘性能下降较快，所以有载分接开关的切换开关油室是独立的，不和变压器油箱连通。统计表明，OLTC异常引起的变压器故障占其总故障的20％以上，且机械故障为其主要的故障类型。另外，对高压直流输电系统的换流变压器来说，OLTC的频繁调压操作等对其运行可靠性的要求更高。因此，有必要寻求准确可靠的OLTC机械故障诊断方法，及时发现OLTC运行过程中的潜在机械隐患，确保电力系统的安全可靠运行。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种能够对有载分接油开关的油流、振动、噪声、压力4个方面的非电量信息进行测量，从而对有载分接开关的运行状态进行监测，当有载分接油开关运行发生异常的时候，及时采取正确措施的基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器，同时分别对有载分接油开关的油流速度、振动烈度、振动位移、噪声、压力进行测量，输出相应的模拟电压/电流信号至信号调制与采集模块；(2)信号调制与采集模块接收到模拟电压/电流信号，将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号至数字处理分析模块；(3)数字处理分析模块对接收到的标准数字信号后进行计算处理，得到最终判据值并发送至监测结果决策模块；(4)监测结果决策模块将判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。在所述步骤(1)中，所述模拟电压信号的电压值在-5V至+5V范围内，所述电流信号的电流值在-20mA至+20mA范围内。所述步骤(2)具体是指：所述信号调制与采集模块采用数据采集卡，将超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器的模拟输出回路接入数据采集卡，使用数据采集卡对模拟量进行采集，将模拟信号转换为数字信号，数字信号精分辨率在16bit以上，采样频率不小于100kHz；数据采集卡与数字处理分析模块使用USB接口或RJ45网口总线进行通讯。所述步骤(3)具体是指：所述数字处理分析模块包括流速监测模块、振动监测模块、噪声监测模块和压力监测模块；当流速测量值大于流速整定值时，流速监测模块输出1，否则输出0；振动传感器对两个维度的量进行测量判断，分别是振动烈度和振动位移，当此两个参量中有其中之一异常时，振动监测模块输出1，否则输出0；噪声传感器对有载分接开关的声音信号进行测量，当声音信号异常时，噪声监测模块输出1，否则输出0；压力传感器对有载分接开关的顶盖压力进行测量，当压力大小异常时，压力监测模块输出1，否则输出0；随后对流速监测模块、振动监测模块、噪声监测模块和压力监测模块输出值进行求和操作，得到最终判据值，若最终判据值大于等于2则认定有载分接开关状态异常。本专利技术的另一目的在于提供一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测系统，包括：超声波流量计，用于测量有载分接油开关的油枕连接管内的油流信息；振动传感器，用于测量有载分接油开关的垂直方向和水平方向的振动位移、振动烈度信息；噪声传感器，用于测量有载分接油开关的噪声信息；压力传感器，用于测量有载分接油开关的油室压力；信号调制与采集模块，接收超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器输出的模拟电压/电流信号，并将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号；数字处理分析模块，接收信号调制与采集模块输出的标准数字信号，进行计算处理后得到判据值并发送至监测结果决策模块；监测结果决策模块，将接收到的判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。所述超声波流量计安装在有载分接油开关的油枕连接管上，所述振动传感器分别安装在有载分接油开关的切换开关油室的顶盖和顶端侧面上，所述噪声传感器安装在有载分接油开关的切换开关油室外壁中部位置处，所述压力传感器有载分接油开关的切换开关油室顶盖上。由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术采用的超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器，都是在不破坏变压器本体结构完整性的前提下，对有载分接油开关的运行时产生的非电量信息进行监测，无论从精度还是使用范围，本专利技术均能满足电力变压器本体高温、强电磁环境要求；第二，本专利技术独立于电力网络，油流速度、振动、噪音、压力信号的测量和信号传输所受干扰较小，亦完全独立于一次回路，不向电力系统注入谐波；将信号全都处理为数字信号，再传输给数字处理分析模块完成判据算法计算，输出状态判据，完全能够满足快速、实时处理多通路、高频数据的要求；第三，本专利技术具有构成简单、易于实现、可靠高效等优点。附图说明图1是本专利技术的系统组成框图；图2是本专利技术中综合判据算法的示意图；图3是本专利技术中各个传感器的布置示意图；图4是本专利技术的方法流程图。具体实施方式如图3、4所示，一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)超声波流量计1、振动传感器、噪声传感器4、压力传感器5，同时分别对有载分接油开关的油流速度、振动烈度、振动位移、噪声、压力进行测量，输出相应的模拟电压/电流信号至信号调制与采集模块；(2)信号调制与采集模块接收到模拟电压/电流信号，将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号至数字处理分析模块；(3)数字处理分析模块对接收到的标准数字信号后进行计算处理，得到最终判据值并发送至监测结果决策模块；(4)监测结果决策模块将判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。在所述步骤(1)中，所述模拟电压信号的电压值在-5V至+5V范围内，所述电流信号的电流值在-20mA至+20mA范围内。所述步骤(2)具体是指：所述信号调制与采集模块采用数据采集卡，将超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器的模拟输出回路接入数据采集卡，使用数据采集卡对模拟量进行采集，将模拟信号转换为数字信号，数字信号精分辨率在16bit以上，采样频率不小于100kHz；数据采集卡与数字处理分析模块使用USB接口或RJ45网口总线进行通讯。如图2所示，所述步骤(3)具体是指：所述数字处理分析模块包括流速监测模块、振动监测模块、噪声监测模块和压力监测模块；当流速测量值大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：/n(1)超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器，同时分别对有载分接油开关的油流速度、振动烈度、振动位移、噪声、压力进行测量，输出相应的模拟电压/电流信号至信号调制与采集模块；/n(2)信号调制与采集模块接收到模拟电压/电流信号，将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号至数字处理分析模块；/n(3)数字处理分析模块对接收到的标准数字信号后进行计算处理，得到最终判据值并发送至监测结果决策模块；/n(4)监测结果决策模块将判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器，同时分别对有载分接油开关的油流速度、振动烈度、振动位移、噪声、压力进行测量，输出相应的模拟电压/电流信号至信号调制与采集模块；
(2)信号调制与采集模块接收到模拟电压/电流信号，将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号至数字处理分析模块；
(3)数字处理分析模块对接收到的标准数字信号后进行计算处理，得到最终判据值并发送至监测结果决策模块；
(4)监测结果决策模块将判据值与整定值进行对比，对有载分接油开关的运行状态进行监测。


2.根据权利要求1所述的基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述模拟电压信号的电压值在-5V至+5V范围内，所述电流信号的电流值在-20mA至+20mA范围内。


3.根据权利要求1所述的基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：所述信号调制与采集模块采用数据采集卡，将超声波流量计、振动传感器、噪声传感器、压力传感器的模拟输出回路接入数据采集卡，使用数据采集卡对模拟量进行采集，将模拟信号转换为数字信号，数字信号精分辨率在16bit以上，采样频率不小于100kHz；数据采集卡与数字处理分析模块使用USB接口或RJ45网口总线进行通讯。


4.根据权利要求1所述的基于非电量特征的有载分接油开关状态监测方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是指：所述数字处理分析模块包括流速监测模块、振动监测模块、噪声监测模块和压力监测模块；当流速测量值大于流速整定值时，流速监测模块输出1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴旺，丁国成，谢佳，陈庆涛，尹睿涵，杨海涛，张晨晨，吴杰，郝治国，赵晓宇，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，西安交通大学，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34