一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法
【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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括下列步驟：采集變壓器箱壁的振動信號、變壓器三相電壓信號、變壓器三相電流信號和中性點直流電流；基于K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型；將測得的變壓器箱壁振動信號100Hz分量的幅值與變壓器振動聚類模型的輸出量進(jìn)行比較，若二者的相對誤差小于一閾值，則判斷變壓器運行狀態(tài)正常；若二者的相對誤差大于等于該閾值，則判斷變壓器運行狀態(tài)異常。該方法能有效地、高靈敏度地在線監(jiān)測出直流偏磁條件下變壓器的運行狀態(tài)，從而可及時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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種信號檢測方法，尤其涉及一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在國家“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)勢在我國西電東送的遠(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)的運行方式主要有單極、雙極和同極三種，我國直流輸電系統(tǒng)大部分是雙極中性點接地方式的系統(tǒng)。但當(dāng)高壓直流輸電采用單極大地回路運行方式或雙極不平衡運行方式時，會有高達(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。若兩個變電站接地網(wǎng)之間存在電位差，會有直流電流經(jīng)變壓器中性點、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，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，也會發(fā)生變壓器直流偏磁現(xiàn)象。直流偏磁時，變壓器鐵芯出現(xiàn)半周飽和，勵磁電流發(fā)生畸變，漏磁增加，振動加劇和噪聲增大，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，對變壓器的正常運行產(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)繼電器誤動作，所以如何在直流偏磁條件下準(zhǔn)確地對變壓器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測是電力輸送的關(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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括以下幾個步驟:
[0007](I):通過將振動傳感器設(shè)置在變壓器的箱壁上，實時采集變壓器箱壁的振動信號；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和三相電流信號；通過直流電流互感器采集變壓器中性點的直流電流；
[0008](2):將步驟(I)中采集到的振動信號進(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、三相電流信號和中性點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)分析模塊對接收到的信號數(shù)據(jù)通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型；
[0010](4):在采集的變壓器箱壁上的振動信號中選取與變壓器振動聚類模型的輸出量Y時間相對應(yīng)的振動信號，對此振動信號進(jìn)行傅里葉變換，得到該振動信號的IOOHz (Z軸)分量的幅值Y’ ；
[0011](5):將Y’與變壓器振動聚類模型的輸出量Y進(jìn)行比較，若二者的相對誤差小于15%，則判斷變壓器運行狀態(tài)正常；若二者的相對誤差大于等于15%，則判斷變壓器運行狀態(tài)異常。
[0012]所述的通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型具體包括以下幾個步驟:
[0013]3a:通過下列公式對中性點電流為某一定值時的振動信號、三相電壓信號和三相電流信號分別進(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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下幾個步驟: (1):通過將振動傳感器設(shè)置在變壓器的箱壁上，實時采集變壓器箱壁的振動信號；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和三相電流信號；通過直流電流互感器采集變壓器中性點的直流電流； (2):將步驟⑴中采集到的振動信號進(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、三相電流信號和中性點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)分析模塊對接收到的信號數(shù)據(jù)通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型； (4):在采集的變壓器箱壁上的振動信號中選取與變壓器振動聚類模型的輸出量Y時間相對應(yīng)的振動信號，對此振動信號進(jìn)行傅里葉變換，得到該振動信號的IOOHz分量的幅值Y，; (5):將Y’與變壓器振動聚類模型的輸出量Y進(jìn)行比較，若二者的相對誤差小于15%，則判斷變壓器運行狀態(tài)正常；若二者的相對誤差大于等于15%，則判斷變壓器運行狀態(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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述的通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型具體包括以下幾個步驟: 3a:通過下列公式對中性點電流為某一定值時的振動信號、三相電壓信號和三相電流信號分別進(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行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述的步驟3f計算每個聚類的總體距離具體包括以下兩個步驟: 3Π:利用公式
【文檔編號】G01H17/00GK103713217SQ201310729107
【公開日】2014年4月9日 申請日期: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 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 上海交通大學(xué)