一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，包括下列步驟：采集變壓器箱壁的振動(dòng)信號(hào)、變壓器三相電壓信號(hào)、變壓器三相電流信號(hào)和中性點(diǎn)直流電流；基于K-means聚類分析法建立變壓器振動(dòng)聚類模型；將測(cè)得的變壓器箱壁振動(dòng)信號(hào)100Hz分量的幅值與變壓器振動(dòng)聚類模型的輸出量進(jìn)行比較，若二者的相對(duì)誤差小于一閾值，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)正常；若二者的相對(duì)誤差大于等于該閾值，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)異常。該方法能有效地、高靈敏度地在線監(jiān)測(cè)出直流偏磁條件下變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，從而可及時(shí)采取有效的變壓器直流偏磁有效措施或檢修變壓器，避免大的故障的發(fā)生。
【專利說明】一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號(hào)檢測(cè)方法，尤其涉及一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在國(guó)家“西電東送、南北互供”的戰(zhàn)略方針下，高壓直流輸電(High VoltageDirect Current, HVDC)以其輸送容量大、輸送距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)西電東送的遠(yuǎn)距離電能輸送中發(fā)揮了十分重要的作用，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要有單極、雙極和同極三種，我國(guó)直流輸電系統(tǒng)大部分是雙極中性點(diǎn)接地方式的系統(tǒng)。但當(dāng)高壓直流輸電采用單極大地回路運(yùn)行方式或雙極不平衡運(yùn)行方式時(shí)，會(huì)有高達(dá)幾千安培的電流從直流接地極注入大地，進(jìn)而引起變電站接地網(wǎng)地電位的變化。若兩個(gè)變電站接地網(wǎng)之間存在電位差，會(huì)有直流電流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)、變壓器繞組及輸電線路的回路流通，發(fā)生變壓器直流偏磁現(xiàn)象。此外，地磁暴發(fā)生時(shí)，與工頻電流相比，若將變化頻率在0.0OlHz-0.1Hz之間的地磁感應(yīng)電流(GeomagneticallyInduced Current，GIC)視為準(zhǔn)直流，也會(huì)發(fā)生變壓器直流偏磁現(xiàn)象。直流偏磁時(shí)，變壓器鐵芯出現(xiàn)半周飽和，勵(lì)磁電流發(fā)生畸變，漏磁增加，振動(dòng)加劇和噪聲增大，引起繞組溫升超過限值，金屬結(jié)構(gòu)件和油箱發(fā)生局部過熱現(xiàn)象。局部過熱將使絕緣老化并使變壓器油分解，影響變壓器的壽命，對(duì)變壓器的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，直流偏磁使得變壓器成了電力系統(tǒng)中的諧波源，不僅增加了變壓器的無功消耗，而且可能引起保護(hù)繼電器誤動(dòng)作，所以如何在直流偏磁條件下準(zhǔn)確地對(duì)變壓器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是電力輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器的工作狀態(tài)的高效、準(zhǔn)確判斷，保障電力變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，包括一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0007](I):通過將振動(dòng)傳感器設(shè)置在變壓器的箱壁上，實(shí)時(shí)采集變壓器箱壁的振動(dòng)信號(hào)；通過電壓互感器和電流互感器分別采集變壓器的三相電壓信號(hào)和三相電流信號(hào)；通過直流電流互感器采集變壓器中性點(diǎn)的直流電流；
[0008](2):將步驟(I)中采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行抗混迭數(shù)字濾波和高速緩存，然后與電壓互感器、電流互感器和直流電流互感器分別采集到的變壓器的三相電壓信號(hào)、三相電流信號(hào)和中性點(diǎn)直流電流一起通過高速總線傳輸至數(shù)據(jù)分析模塊；
[0009](3):數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)通過K-means聚類分析法建立變壓器振動(dòng)聚類模型；
[0010](4):在采集的變壓器箱壁上的振動(dòng)信號(hào)中選取與變壓器振動(dòng)聚類模型的輸出量Y時(shí)間相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)此振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到該振動(dòng)信號(hào)的IOOHz (Z軸)分量的幅值Y’ ；
[0011](5):將Y’與變壓器振動(dòng)聚類模型的輸出量Y進(jìn)行比較，若二者的相對(duì)誤差小于15%，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)正常；若二者的相對(duì)誤差大于等于15%，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)異常。
[0012]所述的通過K-means聚類分析法建立變壓器振動(dòng)聚類模型具體包括以下幾個(gè)步驟:
[0013]3a:通過下列公式對(duì)中性點(diǎn)電流為某一定值時(shí)的振動(dòng)信號(hào)、三相電壓信號(hào)和三相電流信號(hào)分別進(jìn)行歸一化處理:
【權(quán)利要求】
1.一種直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:包括以下幾個(gè)步驟: (1):通過將振動(dòng)傳感器設(shè)置在變壓器的箱壁上，實(shí)時(shí)采集變壓器箱壁的振動(dòng)信號(hào)；通過電壓互感器和電流互感器分別采集變壓器的三相電壓信號(hào)和三相電流信號(hào)；通過直流電流互感器采集變壓器中性點(diǎn)的直流電流； (2):將步驟⑴中采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行抗混迭數(shù)字濾波和高速緩存，然后與電壓互感器、電流互感器和直流電流互感器分別采集到的變壓器的三相電壓信號(hào)、三相電流信號(hào)和中性點(diǎn)直流電流一起通過高速總線傳輸至數(shù)據(jù)分析模塊； (3):數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)通過K-means聚類分析法建立變壓器振動(dòng)聚類模型； (4):在采集的變壓器箱壁上的振動(dòng)信號(hào)中選取與變壓器振動(dòng)聚類模型的輸出量Y時(shí)間相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)此振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到該振動(dòng)信號(hào)的IOOHz分量的幅值Y，; (5):將Y’與變壓器振動(dòng)聚類模型的輸出量Y進(jìn)行比較，若二者的相對(duì)誤差小于15%，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)正常；若二者的相對(duì)誤差大于等于15%，則判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述的通過K-means聚類分析法建立變壓器振動(dòng)聚類模型具體包括以下幾個(gè)步驟: 3a:通過下列公式對(duì)中性點(diǎn)電流為某一定值時(shí)的振動(dòng)信號(hào)、三相電壓信號(hào)和三相電流信號(hào)分別進(jìn)行歸一化處理:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流偏磁條件下電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟3f計(jì)算每個(gè)聚類的總體距離具體包括以下兩個(gè)步驟: 3Π:利用公式
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK103713217SQ201310729107
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】韓金華, 王豐華, 楊曉輝, 王偉, 李予全, 董曼玲, 鄭含博, 楊威, 郭磊, 王吉, 王震宇 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 上海交通大學(xué)