基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，该方法包括：在油浸变压器的低压绕组上布设光纤振动传感器；在低压绕组上方区域布设光纤光栅温度应力传感器；在变压器低压侧安设电流、电压互感器；通过改变油浸变压器绕组松动程度，在变压器负载运行时，测量电流信号、电压信号、温度应力信号、振动信号；并对振动信号进行处理获取振动特征；并基于测量和计算得到的数据构建训练集对建立的绕组松动判别模型进行训练；使用训练后的模型检测油浸变压器绕组状态。本发明专利技术提供的基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统能够有效判断油浸变压器绕组松动情况，具有准确性高、适用性好的优势。适用性好的优势。适用性好的优势。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤传感器
，更具体地，涉及一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统。

技术介绍

[0002]变压器是电力系统中最重要的设备之一，起着不同电压等级电网的互联以及功率交换的功效，因此准确判断变压器的运行状态并及时发现存在的故障及隐患，对维护电网的可靠性和系统的正常运行具有非常重要的意义。而油浸变压器由于噪声低、损耗小、三相平衡的优势，在配网中应用较为普及。油浸变压器故障主要发生在内部，多为绕组和铁心引发的故障。绕组松动是一种典型的故障，主要由受短路冲击、负载时绕组振动、绝缘老化等因素共同影响所导致的。绕组松动虽然是一种前期故障，但若不及时发现并处理，随着故障加剧会引出绝缘破损、放电等更为严重的故障，因此检测油浸变压器绕组松动的研究很有必要。
[0003]目前，油浸变压器绕组松动检测方法主要有频率响应法、超声检测法、低电压阻抗法、电容法等。常规的绕组松动检测方法存在以下弊端：
[0004](1)间接测量
[0005]这些方法大多是通过测量其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在油浸变压器上设置电流互感器和电压互感器，分别使用电流互感器和电压互感器采集油浸变压器低压绕组的电流信号、电压信号；步骤2，在油浸变压器绕组上设置光纤光栅温度应力传感器串，使用光纤光栅温度应力传感器串测量油浸变压器绕组温度应力信号，并提取温度应力信号的均值、方差、斜率特征；步骤3，在油浸变压器绕组上设置光纤振动传感器，测量油浸变压器负载运行时的振动信号ξ1～ξ6；步骤4，对振动信号ξ1～ξ6采用集合经验模态分解法进行分解，并对分解后得到的分量采用Hurst指数、皮尔逊相关系数进行模态筛选，对满足筛选条件的振动信号进行保留，否则对其进行降噪，得到降噪后的振动信号ξ1*～ξ6*；步骤5，对降噪后的振动信号ξ1*～ξ6*进行傅里叶变换，并计算经过傅里叶变换后得到的振动频谱的基频幅值、基频比重、主频幅值、主频比重、振动熵值、总谐波畸变率；步骤6，通过改变绕组紧固螺母的固定程度表示绕组松动情况，并重复步骤1～5，基于步骤1～5获取的电流信号、电压信号、温度应力信号的均值、方差、斜率特征、振动信号的基频比重、基频幅值、主频幅值、主频比重、振动熵、总谐波畸变率特征和对应的绕组松动情况构建数据集；步骤7，使用基于堆栈自编码器故障诊断方法，建立绕组松动判别模型，并基于数据集对绕组松动判别模型进行训练，得到训练后的绕组松动判别模型用于绕组松动状况的测量。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，其特征在于：所述步骤2中，将20个光纤光栅温度应力传感器串接形成单通道光纤光栅温度应力传感器串，分别将3个光纤光栅温度应力传感器串表贴在油浸变压器内部的3个低压待测绕组外侧上部，并覆盖绕组外侧上部20％区域。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，其特征在于：所述步骤3中，在油浸变压器绕组上设置光纤光栅温度应力传感器还包括：将6个光纤振动传感器表贴在油浸变压器待测绕组上，其中3个光纤振动传感器设置于油浸变压器内部低压侧三个绕组正面中心，另外3个光纤振动传感器设置于油浸变压器内部低压侧三个绕组上缘，且与设置于油浸变压器低压侧三个绕组正面中心的光纤振动传感器平行，当油浸变压器带负载运行时，测量负载状态下上述6个位置的油浸变压器振动信号，并分别记为ξ1、ξ2、ξ3、ξ4、ξ5、ξ6。4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，其特征在于：所述步骤4还包括：对振动信号ξ1通过集合经验模态分解法分解得到振动信号分量IM
F1，1
～IMF
1，12
，对分解后的振动信号分量分别计算其Hurst指数、与振动信号ξ1的皮尔逊相关系数；
取Hurst指数大于0.5且与振动信号ξ1的皮尔逊相关系数绝对值大于0.5的分量IMF
1，i
，构建公共集{A1}，其余分量记为{B1}；对{B1}内的分量信号使用卡尔曼滤波进行降噪，降噪后获得{B1*}，将{A1}中分量与{B1*}中分量累加后得到降噪后的的振动信号ξ1*；并基于上述步骤获得振动信号ξ2～ξ6降噪后的振动信号ξ2*、ξ3*、ξ4*、ξ5*、ξ6*。5.根据权利要求4所述的一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，其特征在于：所述Hurst指数的计算公式为：所述Hurst指数的计算公式为：R(N)＝max X(t，N)
‑
min X(t，N)H＝log
N/2
(R/S)其中，N表示振动信号的测量长度；IMF
i
表示第i个分量序列；IMF
iN
表示第i个分量长度为N的序列平均值；t表示t时刻；u表示u时刻；IMF
i
(t)表示t时刻IMF
i
对应的序列值；IMF
i
(u)表示u时刻IMF
i
对应的序列值；x(t，N)为表示累计差；S(N)为Hurst标准偏差；R(N)为极差；H为Hurst指数。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：许洪华，李勇，许自强，朱雷，徐荆州，朱正谊，皮一晨，钱欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，
类型：发明
国别省市：