CN105093024A - 一种封闭式高压电力设备故障的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，将电力设备在线监测到的设备内应力情况与正常状态的内应力情况进行比较，根据比较结果判断是否存在故障，通过将变压器工作状态的电压和电流幅值与正常状态的历史数据进行比较即可获得设备的故障情况，可以对电气设备的故障进行提前预警；利用传感器测得的是电压变化的波形信号，对电压波形信号进行傅里叶分解，分解成可以方便识读的振幅和频率图形，实现高压设备的在线检测，不受电磁干扰；为电力设备的在线检测提供更多选择。
Description
技术领域
本发明涉及一种故障检测方法，具体地说，涉及一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，属于高压电力技术领域。
背景技术
电气设备的稳定运行对高压电网有着极其重要的作用，在电力设备检测过程中，需要通过多种手段检测设备运行状况，确保电力设备能够可靠运行。目前，通常采用绕组变形试验、超声波检测试验、红外测温、化学监督、开放式吊装大修来完成对封闭设备的检测。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下不足：以上所述检测手段的局限性比较大，都是在检测到的数据超过标准值，如形成声响，油样数据超标、影响了检测数据后，才能被检测设备发现，此时设备的电气情况已经发生较大的变化，检测到故障的滞后期比较长；无法在设备故障刚开始出现萌芽状态时发现，对设备缺陷发现的比较晚，当缺陷不能及时被发现或者缺陷变化快时，容易造成设备的损坏，无法进行提前预防。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，采用所述检测方法，具有对电气设备的故障进行提前预警；能够实现设备的在线检测，不受电磁干扰；为电力设备的在线检测提供更多选择。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，包括比较震幅和频率特性步骤。
一种优化方案，所述比较震幅和频率特性步骤：
对从传感器测得的设备振动的电压波形信号进行快速傅立叶分解，求出其震幅和频率特性。
进一步地，还包括判断步骤。
进一步地，所述判断步骤：
在振动电压波形信号的震幅和频率特性曲线上，相对于正常状态下的信号，如果存在高频分量，则判断存在故障。
进一步地，结合封闭式高压电力设备内部构造存在相似性，A、B、C三相内部结构相似；
在相似点测试后，进行比较来判断设备是否存在故障。
进一步地，封闭式高压电力设备内部构造不变，在电力设备的电流和电压相同时，设备测得的波形图固定；
通过对不同时期的波形进行比较来判断是否存在故障。
进一步地，封闭式高压电力设备内部构造特点，在电力设备外部对称的位置进行测试；
通过对波形进行比较来判断故障点的具体位置。
进一步地，通过对设备故障处理的进行总结分析，可以总结出内部各部件故障后的固有波形，数据大量积累后可以确定故障点。
进一步地，还包括：
监测电力设备正常状态的内应力振动波形信号并保存。
进一步地，高压电力设备为电力变压器，在线监测电力变压器空载状况下测量器身的振动信号，可以得到变压器铁心的振动状况，通过比较从而判定铁心是否存在隐患。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：通过将变压器工作状态的振动信号和电流幅值与正常状态的历史数据进行比较即可获得设备的故障情况，可以对电气设备的故障进行提前预警；由于传感器测得的是电压变化的信号，对电压信号进行傅里叶分解，分解成可以方便识读的振幅图形，实现高压设备的在线检测，不受电磁干扰；为电力设备的在线检测提供更多选择；经试验，本发明比传统方法提前32%检测到故障信号，准确率达到89%。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
附图1是本发明实施例中同一检测点在不同频率下的三次检测振幅图；
附图2是附图1中同一检测点在相同频率下三次检测的振幅比较图；
附图3是本发明实施例中12个检测点在不同频率下的三次检测振幅图；
附图4是附图3中12个检测点在相同频率下三次检测的振幅比较图。
具体实施方式
实施例，一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，电力变压器在稳定运行时，硅钢片的磁场方向变化引起了铁心振动，绕组在负载电流的电场力作用下产生振动。绕组及铁心的振动情况通过变压器油传递到变压器的器身，引起器身的振动。变压器器身表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关。因此可以通过在线测量电力变压器的器身振动来监测其绕组和铁心状况。我国交流电的频率为50HZ，正弦波交流电一个周期内出现两次峰值，铁心的振动频率以100HZ为主。从铁心及绕组振动的起因来看，我们只要测量变压器在空载条件下的器身在100HZ处的振动情况，就可以得到铁心的振动信号。当100HZ的振动信号特别大，可以判断为铁心夹件出现松动，造成铁心的振动。
通过处理变压器内部部件实际问题，可以总结出各个部件松动后出现异常的频率。假设内部夹件胶木螺栓松动的频率为15HZ，日后出现同样频率的异常振动波形，就可以准确判断故障原因。
由于变压器器身各位置处的振动特征与距离最近的振源关系最紧密，因此我们可在变压器器身各处测取振动信号，根据各个位置处振动情况改变的程度，可以很方便地判断出是哪一部分绕组或铁心发生了故障，即利用振动法在线监测电力变压器可以实现故障的定位。
综上所述，可以看出振动法用于在线监测电力变压器时，必须在变压器空载状况下测量器身振动信号，得到变压器铁心的振动状况，从而判定铁心是否发生故障。得到绕组振动信号必须从负载时的器身振动信号中剔除掉铁心振动信号，从而判定绕组是否发生故障，并可以进行故障的定位。
绕组及铁心的故障诊断：
首次测量得到的变压器器身各处的振动信号和电流幅值保存为正常状态的历史数据，作为以后进行故障判断的依据。电力设备承受近区短路故障后，铁心或绕组因为电动力等原因，可能出现铁心或绕组的位移、松动或变形，相对于正常状态下的振动信号，这时测得振动信号会有高频成分出现，原来一些频率处的幅值也会发生变化，并且铁心或绕组位移、松动或变形越严重，出现的高频成分越多。另外，此时在一些频率处的幅值变化也就越大。
说明：使用比较法，比较不同频率下的振动信号。
比较主变空载与主变带载情况下检测点振动信息的不同。
比较主变空载与主变带载情况下与前期振动信号的差异。
通过如下各图，可以通过不同位置测点的比较，与原始值进行比对，发现其变化趋势，包括100HZ幅值（用于绕组分析），100HZ/200HZ/300HZ/400HZ等用于铁芯分析。并判断变化最明显的位置。
在空载条件下，电力变器负载电流为零，因此绕组的振动可忽略不计，器身振动主要是励磁电流作用下铁心的振动引起的。因此，测量空载条件下运行的变压器器身振动信号即可得到变压器铁心的振动特性。
在负载条件下，绕组中有负载电流流过，因此除了铁心的振动之外，变压器器身振动还包括负载电流作用下的绕组的振动。
将电力设备在线监测到的设备内部应力情况与正常状态的应力情况进行比较，根据比较结果判断是否存在故障。
包括比较震幅和频率特性步骤：
对从传感器测得的设备振动的电压波形信号进行快速傅立叶分解，求出其震幅和频率特性。
在振动电压波形信号的震幅和频率特性曲线上，相对于正常状态下的信号，如果存在高频分量，则判断存在故障。
结合封闭式高压电力设备内部构造存在相似性，A、B、C三相内部结构相似；
在相似点测试后，进行比较来判断设备是否存在故障。
封闭式高压电力设备内部构造不变，在电力设备的电流和电压相同时，设备测得的波形图固定；
通过对不同时期的波形进行比较来判断是否存在故障。
封闭式高压电力设备内部构造特点，在电力设备外部对称的位置进行测试；
通过对波形进行比较来判断故障点的具体位置。
通过对设备故障处理的进行总结分析，可以总结出内部各部件故障后的固有波形，数据大量积累后可以确定故障点。
还包括：
监测电力设备正常状态的内应力振动波形信号并保存。
高压电力设备为电力变压器，在线监测电力变压器空载状况下测量器身的振动信号，可以得到变压器铁心的振动状况，通过比较从而判定铁心是否存在隐患。
如图1所示，同一检测点在不同频率下的三次检测振幅图；该图为变压器在同一点，变压器电压、电流都相等的情况下，多次测量的振动数值，图中1点为3次测量值，是测定的变压器的100HZ下变压器振动的最大震幅。
工频电流的频率为50HZ,有一个波峰，一个波谷，所有电磁转换的频率是100HZ,测得的100HZ的信号最明显。
通过比较各频率振动波的大小，可以检测出设备内部构件的变化。
如图2所示，同一检测点在相同频率下三次检测的振幅比较图；这是一个直观的峰值比较图，通过对变压器电流、电压近似相同情况下，对变压器的同一部位进行测量，测得的振动峰值进行比较，可以判断设备松动的变化。
如图3所示，12个检测点载不同频率下的三次检测振幅图；在测试变压器时，一般取12个振动信号，l2个点的分布是每相2个测点。高压侧上部和下部各1个测点。
在高压侧的A相上部取HA1，在B相上部取HB1，在C相上部取HC1，可以对三相的振动幅度进行比较，出现异常情况后，进行重点检测，并进行复核。出现比较大的振幅时，内部构件可能出现了比较大的松动或变形。
分别在低压侧的A相上部取HA2，在B相上部取HB2，在C相上部取HC2。
在高压侧的A相下部取LA1，在B相上部取LB1，在C相上部取LC1。
在低压侧的A相下部取LA2，在B相上部取LB2，在C相上部取LC2。
通过对相间振动幅度的对比，可以判断大体的松动部位。
如图4所示，12个检测点在相同频率下三次检测的振幅比较图；可以对任何频率幅值的大小进行比较，出现异常后，可重点进行跟踪分析。
采用本发明的检测方法与传统检测方法对变压器进行对比试验，本发明比传统方法提前32%检测到故障信号，准确率达到89%。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，包括比较震幅和频率特性步骤。
2.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，所述比较震幅和频率特性步骤：
对从传感器测得的设备振动的电压波形信号进行快速傅立叶分解，求出其震幅和频率特性。
3.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，还包括判断步骤。
4.如权利要求3所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，所述判断步骤：
在振动电压波形信号的震幅和频率特性曲线上，相对于正常状态下的信号，如果存在高频分量，则判断存在故障。
5.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，结合封闭式高压电力设备内部构造存在相似性，A、B、C三相内部结构相似；
在相似点测试后，进行比较来判断设备是否存在故障。
6.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，封闭式高压电力设备内部构造不变，在电力设备的电流和电压相同时，设备测得的波形图固定；
通过对不同时期的波形进行比较来判断是否存在故障。
7.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，封闭式高压电力设备内部构造特点，在电力设备外部对称的位置进行测试；
通过对波形进行比较来判断故障点的具体位置。
8.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，通过对设备故障处理的进行总结分析，可以总结出内部各部件故障后的固有波形，数据大量积累后可以确定故障点。
9.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，还包括：
监测电力设备正常状态的内应力振动波形信号并保存。
10.如权利要求1所述的一种封闭式高压电力设备故障的检测方法，其特征在于，高压电力设备为电力变压器，在线监测电力变压器空载状况下测量器身的振动信号，可以得到变压器铁心的振动状况，通过比较从而判定铁心是否存在隐患。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111238787A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-05 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种换流变用有载分接开关机械状态评估方法及系统 |
| CN113037721A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 珠海市鸿瑞信息技术股份有限公司 | 基于大数据的电力监控系统的网络安全态势感知预警系统 |
| CN116755001A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-09-15 | 杭州博洲电器有限公司 | 一种平面变压器的检测方法及其设备 |
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