一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法技术

本发明专利技术提供了一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法，对应油浸式电抗器建立电抗器的有限元分析模型；建立关联影响分析策略，包括用于关联振动影响信息与有限元分析模型之间的作用关系和影响关系；获取实际电抗器的实时振动信息并作为有限元分析模型的振动影响输入信息；根据关联影响分析策略通过有限元分析模型对振动影响输入信息进行分析和呈现；将分析结果与预设阈值进行对比，并根据对比结果进行状态诊断和提醒。该发明专利技术针对油浸式电抗器的结构和特性，建立油浸式电抗器的有限元分析模型，获取油浸式电抗器的振动特性，实现对电抗器绕组、铁芯的振动信息在线监测与状态评估、趋势分析和异常预警，保证油浸式电抗器和电力系统的安全可靠运行。系统的安全可靠运行。系统的安全可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法


[0001]本专利技术涉及配电网领域，尤其是涉及了一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法。

技术介绍

[0002]电抗器也叫电感器，广泛应用于对高压输电系统进行无功补偿等，具有优良的工作特性。现实中根据故障统计数据，电抗器的故障率明显高于同电压等级的主变压器，而此类设备的故障主要来自于绕组变形、匝间短路和铁芯及其夹件的松动。此外，铁芯部件故障也是有芯电抗器的主要故障之一。当电抗器铁芯的磁回路发生故障、制造安装时铁芯未压紧或压件松动时，会大幅加剧铁芯振动，进一步引发紧固件的松动，严重时将导致铁芯多点接地故障和附件接触壳体引发局部放电。
[0003]目前对电抗器的监测一般都采用传感器监测电抗器整体的振动情况，该方式无法反映电抗器内绕组、铁芯等的状态，只能在振动较严重甚至已经发生故障后，才能提醒工作人员介入。由于缺乏有效的监测技术手段，此类故障频频发生，对电力系统的运行安全构成严重的威胁。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中所存在的问题，本专利技术提出了一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法。
[0005]一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法，对应油浸式电抗器建立电抗器的有限元分析模型；建立关联影响分析策略，包括用于关联振动影响信息与有限元分析模型之间的作用关系和影响关系；获取实际电抗器的实时振动信息并作为有限元分析模型的振动影响输入信息；根据关联影响分析策略通过有限元分析模型对振动影响输入信息进行分析和呈现；将分析结果与预设阈值进行对比，并根据对比结果进行状态诊断和提醒。
[0006]基于上述，电抗器的有限元分析模型包括绕组模型和铁芯模型。
[0007]基于上述，获取电抗器输入电流的变化频率，并将输入电流变化频率的两倍作为铁芯模型的一种振动影响输入信息。
[0008]基于上述，获取电抗器的磁场分布并计算对应的磁化强度分布，根据铁芯模型对应实际铁芯建立的属性计算铁芯模型的磁致伸缩变形影响，并作为铁芯模型的另一种振动影响输入信息。
[0009]基于上述，获取电抗器的振动信息，并将电抗器的振动信息中滤除铁芯模型的振动影响输入信息后的振动信息作为绕组模型的振动影响输入信息。
[0010]基于上述，分别检测对铁芯模型和绕组模型的振动影响输入信息，在实时的振动影响输入信息超出预设阈值时，进行预警提醒。
[0011]基于上述，记录振动影响输入信息分别对铁芯模型和绕组模型的实时影响信息和累积影响信息，并根据铁芯模型和绕组模型的累积变形量进行预警提醒。
[0012]基于上述，建立历史数据库，记录和存储电抗器随时间的振动信息，根据历史周期数据及铁芯模型及绕组模型的累积形变量，预判振动趋势和故障预警。
[0013]本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本专利技术针对油浸式电抗器的结构和特性，建立油浸式电抗器的有限元分析模型，获取油浸式电抗器的振动特性及其影响因素，实现对投运油浸式电抗器绕组、铁芯的振动信息的在线监测与状态评估、趋势分析和异常预警，保证电力油浸式电抗器和电力系统的安全可靠运行。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的流程示意框图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]如图1所示，一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法，对应油浸式电抗器建立电抗器的有限元分析模型；建立关联影响分析策略，包括用于关联振动影响信息与有限元分析模型之间的作用关系和影响关系；获取实际电抗器的实时振动信息并作为有限元分析模型的振动影响输入信息；根据关联影响分析策略通过有限元分析模型对振动影响输入信息进行分析和呈现；将分析结果与预设阈值进行对比，并根据对比结果进行状态诊断和提醒。
[0017]具体的，对应实际的油浸式电抗器的各构件及其属性、相互关联关系等，建立电抗器的有限元分析模型，基于机械动力学特性分析建立关联影响分析策略，作用关系指建立振动影响信息如何作用在有限元分析模型上的关联关系，影响关系指建立振动影响信息对有限元分析模型的属性、变化等造成的影响机理。在获取实时的实际电抗器的振动信息后，将其作为有限元分析模型的振动影响输入信息输入至有限元分析模型中，根据关联影响分析策略将振动影响输入信息与有限元分析模型进行关联后，在模型中分析和观察有限元分析模型的状态，并根据分析结果与阈值的比较，对有限元分析模型的振动影响进行状态诊断和提醒，从而反应实际油浸式电抗器的振动影响状态，进而实现对实际油浸式电抗器的实时在线监测、状态评估。
[0018]本实施例中，电抗器的有限元分析模型的监测对象主要包括绕组模型和铁芯模型。随着采取高导磁硅钢片在电抗器制造中的使用，以及铁芯结构设计的改进，铁芯工作磁密的降低，负载电流产生的漏磁引起的绕组振动也大大增加。绕组振动与硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动相接近，甚至超过铁芯振动。所以，现代电抗器的振动主要取决于绕组和铁芯的振动。
[0019]正在稳定运行中的电抗器铁芯的振动主要是由以下两个原因引起的：一是电抗器组成铁芯的铁饼间由于麦克斯韦尔力引起的铁芯振动。电抗器中的铁芯柱是分段的，很多气隙在铁芯上，会导致铁芯截面上磁通分布不平衡，在交变的电磁场作用下，铁芯饼之间会产生麦克斯韦尔力，而麦克斯韦尔力会使磁场能量向变小的方向发展，从而造成铁芯弹性形变。由于麦克斯韦尔力的特性，即该力跟随电流产生变化。因此特高压并联电抗器铁芯饼
的饼间吸引力有如下特点，即变化的频率是电源频率的二倍。本实施例中，获取电抗器输入电流的变化频率，并将输入电流变化频率的两倍作为铁芯模型的一种振动影响输入信息。
[0020]另一个原因是铁芯硅钢片磁致伸缩引起的铁芯振动。磁致伸缩使得特高压并联电抗器铁芯产生周期性的振动，电抗器工作时，铁芯中会有磁路流通，由于铁芯饼之间存在气隙，铁芯饼的上下侧面上会产生电磁力，沿着磁路的方向铁芯会发生磁致伸缩变形，铁芯振动是特高压并联电抗器振动与噪声的根源。本实施例中，获取电抗器的磁场分布并计算对应的磁化强度分布，根据铁芯模型对应实际铁芯建立的属性计算铁芯模型的磁致伸缩变形影响，并作为铁芯模型的另一种振动影响输入信息。
[0021]电抗器绕组变形是指在机械力或电动力作用下，绕组的尺寸或形状发生了不可逆转的变化。如轴向或径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。一旦电抗器绕组已严重变形而未被诊断出来仍继续运行，则极有可能导致事故的发生，轻者造成停电，重者将可能烧毁电抗器。电抗器绕组变形除了制造过程中存在缺陷或不合理的因素外，其主要原因是受到内部电动力和外部机械力的影响，而电动力的影响最为突出，如电抗器出口短路形成的短路冲击电流及产生的电动力将使绕组扭曲、变形甚至崩溃。由于绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于振动分析的电抗器状态诊断方法，其特征在于：对应油浸式电抗器建立电抗器的有限元分析模型；建立关联影响分析策略，包括用于关联振动影响信息与有限元分析模型之间的作用关系和影响关系；获取实际电抗器的实时振动信息并作为有限元分析模型的振动影响输入信息；根据关联影响分析策略通过有限元分析模型对振动影响输入信息进行分析和呈现；将分析结果与预设阈值进行对比，并根据对比结果进行状态诊断和提醒。2.根据权利要求1所述的基于振动分析的电抗器状态诊断方法，其特征在于：电抗器的有限元分析模型包括绕组模型和铁芯模型。3.根据权利要求2所述的基于振动分析的电抗器状态诊断方法，其特征在于：获取电抗器输入电流的变化频率，并将输入电流变化频率的两倍作为铁芯模型的一种振动影响输入信息。4.根据权利要求2所述的基于振动分析的电抗器状态诊断方法，其特征在于：获取电抗器的磁场分布并计算对应的磁化强度分布，根据铁芯模型对应实际铁芯建立的属性计算铁芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦伟，周杰，肖潇，李川，伍慧铖，李超，肖福明，敖杰，姜钦霞，邹小金，赖东升，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司宜春供电分公司，
类型：发明
国别省市：