CN103592545B - 一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法，该方法通过采集同型号、同容量、同结构、同负荷、同环境温度下工作的变压器的运行参数，包括上层油温、绕组温度、环境温度和运行负荷数据，计算出变压器上层油温升和绕组温升，采用概率统计的方法对两个差值进行处理，将温度差异偏大的变压器找出并定为存在异常，随后对变压器进行分析，可找出当前散热异常的变压器。本发明适用范围广，能适用于多种不同电压等级、不同冷却方式的变压器的负荷能力的评估；且本发明可靠性高、成本低，可以用普通计算机进行实时计算，减少了工作人员的参与，降低了工作误差，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种运行变压器温升异常监测诊断方法，尤其是一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法，属于变压器运行维护领域。
背景技术
油浸式变压器在运行过程中有铁耗和铜耗的存在，这些损耗都将转换成热能向外发散，从而引起变压器不断发热和温度升高，形成对周围冷却介质的温度差（俗称温升），一般来说变压器经过一段时间运行后，绕组热点对油及外部环境的温升是一个较为稳定的状态。一般来说，变压器负荷越大，变压器的温升越高,在同一负荷下，变压器温升水平的高低，直接决定了变压器带负荷的能力。
目前监测变压器运行中的温度主要通过测量上层油温及绕组测温，其中上层油温可直接测量到，而绕组温度计一般间接通过负荷补偿得到，两者均采用油温计进行测量。但目前两种油温计的校验只能在变压器停运时进行，运行中变压器上层油温及绕组温度温度计的准确性无法把握无法确定。此外，受外部环境影响，部分变压器随着运行时间的延长，变压器的散热能力降低，变压器温升增长，导致变压器带负荷能力下降。但这些在当前技术条件下，尚无方法对变压器的温升进行判断进行评估。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用范围广、可靠性高、成本低，且在变压器运行状态下即可实现其温升异常的高效检测诊断的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法，主要包括以下步骤：
（1）对多台或单台运行变压器的运行参数进行采集，所述运行参数包括上层油温、绕组温度、环境温度和运行负荷数据，其中环境温度和运行负荷数据遵循以下原则：环境温度20℃—45℃，每5℃为一档，分为5档，变压器负荷30%—100%，每10%为一档，分为7档；
（2）按照变压器型号、容量、结构、负荷及境温度对当前运行的变压器进行分类，同型号、同容量、同结构、同负荷及同环境温度下工作的变压器分为一类；
（3）分别对同一类变压器的运行参数进行处理，其中变压器上层油温升和绕组温升计算方法如下：
测量环境温度为t1，上层油温为t2，绕组温度为t3，则上层油温升为T1=t2-t1，绕组温升T2=t3-t1；
（4）将计算结果及运行参数数据存储入数据库中，分析单台变压器温升变化趋势，并利用概率统计的方法进行分析处理，所述概率统计的方法是指变压器上层油温升数据T1和绕组温升数据T2均服从一个数学期望为μ、方差为σ2的高斯分布，所述高斯分布的概率密度函数公式如下：
式中，T为T1或T2，T取在（μ-2σ<T≤μ+2σ）=95.4%范围内的数据为正常；
（5）找出温升偏差较大的变压器，分析其原因。
进一步的，所述运行变压器上安装有上层油温表、变压器绕组温度计及环境温度计，通过电网检测系统采集变压器上层油温数据、绕组温度数据、环境温度数据并分析，得到同一时间运行变压器绕组温度与上层油温度差值、环境温度与绕组温度差值、上层油温度与环境温度差值，对所述差值数据展开分析处理。
进一步的，所述运行负荷由电网监测系统中直接采集得到，结合环境温度和运行负荷数据，对所测得的数据进行分档处理。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
（1）本发明引入高斯分布的概率统计方法对搜集到的变压器上层油温升及绕组温升进行分析处理，可用来评估各变压器的散热能力，解决了当前无法在变压器运行状态下对其温升异常进行评估的难题；
（2）本发明中变压器温升变化由冷却效率或内部结构变化引起，决定着变压器带负荷能力，该方法实现了在变压器运行状态下对其负荷能力的评估；
（3）本发明适用范围广，可对各种不同形式变压器的温升变化情况进行检测诊断，由于该法加入多种类型变压器的初始化信息，以使其能适用于多种不同电压等级、不同冷却方式的变压器的负荷能力的评估；
（4）本发明可靠性高、成本低，由于可以用普通计算机进行实时计算，降低了硬件投入成本，同时减少了工作人员的参与，提高了工作效率及减少人员参与带来的工作误差，提高了可靠性。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，设同容量、同类型散热形式的变压器n台，各编号分别为1、2、3、4、5……n，测得环境温度为t1（其中t1≥20℃），上层油温为t2，绕组温度为t3，则上层油温升T1=t2-t1，绕组温升T2=t3-t1。
变压器绕组温升数据搜集遵循以下原则：环境温度20℃以上，每5℃为一档，变压器负荷30%以上，每10%为一档，共计分为35档，每档的数据应分别记录。以某站同类型3台变压器在环境温度为25℃、负荷70%工作状态为例，变压器上层油温升及绕组温升测量结果如下表：
表中测量的数据是模拟变压器在运行中上层油温升与绕组温升的情况，其中1号变压器上层油温升随着运行时间的延长而逐渐增大，最后一次油温升增大了2℃，结合绕组温升也有所上升，表明变压器的温升正在劣化，变压器散热能力下降，或已经影响到了变压器的带负载能力。而2号主变、3号主变的温升变化较为正常，表明变压器散热能力未发生明显变化。
利用高斯分布对三台上层油温升数据进行分析处理。由以上数据可知，三台主变21个数据，将每个数据定为一个随机变量，利用高斯分布公式对数据进行分析处理，高斯分布的概率密度函数公式如下：
其中f(x)为概率密度函数，T为T1或T2，μ为服从正态分布的随机变量的均值，σ为随机变量的方差，T取在（μ-2σ<T≤μ+2σ）=95.4%范围内的数据为正常。
利用以上表中所列数据可知：
μ=44.05，σ=1.4，μ-2σ<μ≤μ+2σ，范围为：（41.25，46.85]
由此可知只有1号主变所测得数据异常，其带负荷能力下降。
本发明适用范围广，能适用于多种不同电压等级、不同冷却方式的变压器的负荷能力的评估；且本发明可靠性高、成本低，可以用普通计算机进行实时计算，减少了工作人员的参与，降低了工作误差，提高了工作效率。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）对多台或单台运行变压器的运行参数进行采集，所述运行参数包括上层油温、绕组温度、环境温度和运行负荷数据，其中环境温度和运行负荷数据遵循以下原则：环境温度20℃—45℃，每5℃为一档，分为5档，变压器负荷30%—100%，每10%为一档，分为7档；
（2）按照变压器型号、容量、结构、负荷及环境温度对当前运行的变压器进行分类，同型号、同容量、同结构、同负荷及同环境温度下工作的变压器分为一类；
（3）分别对同一类变压器的运行参数进行处理，其中变压器上层油温升和绕组温升计算方法如下：
测量环境温度为t1，上层油温为t2，绕组温度为t3，则上层油温升为T1=t2-t1，绕组温升T2=t3-t1；
（4）将计算结果及运行参数数据存储入数据库中，分析单台变压器温升变化趋势，并利用概率统计的方法进行分析处理，所述概率统计的方法是指变压器上层油温升数据T1和绕组温升数据T2均服从一个数学期望为μ、方差为σ2的高斯分布，所述高斯分布的概率密度函数公式如下：
式中，T为T1或T2，T取在（μ-2σ<T≤μ+2σ）=95.4%范围内的数据为正常；
（5）找出温升偏差较大的变压器，分析其原因。
2.根据权利要求1所述的一种基于概率统计的变压器温升异常监测诊断方法，其特征在于：所述运行负荷数据由电网监测系统中直接采集得到，结合环境温度和运行负荷数据，对所测得的数据进行分档处理。
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