CN106526436B - 一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，包括以下步骤：1)将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，通过振动加速度传感器检测变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号；2)对变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行信号分离，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；3)根据变压器的绕组振动信号M1计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai；4)根据在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai计算绕组的振动谐波畸变率THD；5)根据绕组的振动谐波畸变率THD计算变压器绝缘老化寿命T，然后根据变压器绝缘老化寿命T判断变压器的绝缘老化状态，该方法能够在不停电的状态下对变压器绝缘老化状态进行评估。

Description

一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，涉及一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法。
背景技术
变压器是电力系统最重要的设备之一，他的安全稳定运行直接关系到电力系统的运行稳定性。因此对于变压器开展故障诊断技术具有十分重要的意义和应用价值。在变压器的内部故障原因统计中，主要的故障类型分为机械内故障和电气类故障。其中机械类故障主要指绕组的变形、移位和垮塌故障，电气类故障主要是指在油纸绝缘系统中的放电及放电引起的绝缘性能的下降。
根据相关的统计资料显示，变压器的故障随年限的变化呈现出“浴盆曲线”的规律，即在变压器投运初期和即将达到变压器设计寿命的时期出现故障的比例较高，而在寿命中期的故障比例较低，即认为变压器的结构和功能作用会随着时间逐渐老化，而无法满足正常的工作状态和功能的要求。
因此对于变压器的状态评估中，对于其老化状况的评估具有重要的地位。而目前的评估方法主要有：聚合度测试、糠醛含量测试、频域介电谱、去极化电流等，这些评估方法都属于离线检测方法，需要从变压器的内部取样进而对油纸绝缘的老化状态进行评估。同时，在这些方法应用时，需要对变压器进行退运，对电网产生一定的影响，不满足目前的不停电检修的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，该方法能够在线对变压器绝缘老化状态进行评估。
为达到上述目的，本发明所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法包括以下步骤：
1)将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，通过振动加速度传感器检测变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号；
2)对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行信号分离，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；
3)根据步骤2)得到变压器的绕组振动信号M1计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai；
4)根据步骤3)得到的在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai计算绕组的振动谐波畸变率THD；
5)根据步骤4)得到的绕组的振动谐波畸变率THD计算变压器绝缘老化寿命T，然后根据变压器绝缘老化寿命T判断变压器的绝缘老化状态。
步骤2)的具体操作为：对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行小波包分解，再计算小波分解后信号各子空间的MI值，选出MI值最小的若干个子空间，再重构选取出来的各子空间，得重构后的信号，再将重构后的信号进行fastICA分解，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；
根据步骤2)得到变压器的绕组振动信号M1通过傅里叶变换计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai。
绕组的振动谐波畸变率THD的表达式为：
变压器绝缘老化寿命T的表达式为：
其中，A100为绕组振动的100Hz幅值，c、k及d为常数。
当T≤10时，则变压器绝缘老化状况良好；
当10<T≤30时，则变压器绝缘中度绝缘老化；
当30<T时，则变压器的绝缘高度绝缘老化。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法在具体操作时，通过安装于变压器油箱表面的振动加速度传感器检测变压器不同工况下油箱箱体的振动信号，再经过信号分离计算绕组在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai，然后再根据绕组在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai计算变压器绝缘老化寿命T，从而判断出变压器的绝缘老化状态，本发明相对比现有技术，不需要对变压器进行停机，只需将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，通过振动加速度传感器检测变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号，再通过信号分析及计算，即可得到变压器的绝缘老化状态，从而在线评估变压器的绝缘老化状态，具有较为广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法包括以下步骤：
1)将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，通过振动加速度传感器检测变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号；
2)对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行信号分离，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；
步骤2)的具体操作为：对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行小波包分解，再计算小波分解后信号各子空间的MI值，选出MI值最小的若干个子空间，再重构选取出来的各子空间，得重构后的信号，再将重构后的信号进行fastICA分解，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；
3)根据步骤2)得到变压器的绕组振动信号M1计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai；
具体的，根据步骤3)得到变压器的绕组振动信号M1通过傅里叶变换计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai。
4)根据步骤3)得到的在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai计算绕组的振动谐波畸变率THD，其中，绕组的振动谐波畸变率THD的表达式为：
5)根据步骤4)得到的绕组的振动谐波畸变率THD计算变压器绝缘老化寿命T，然后根据变压器绝缘老化寿命T判断变压器的绝缘老化状态。
变压器绝缘老化寿命T的表达式为：
其中，A100为绕组振动的100Hz幅值，c、k及d为常数。
当T≤10时，则变压器绝缘老化状况良好；
当10<T≤30时，则变压器绝缘中度绝缘老化；
当30<T时，则变压器的绝缘高度绝缘老化。

Claims (4)

1.一种基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，通过振动加速度传感器检测变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号；
2)对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行信号分离，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2；
3)根据步骤2)得到变压器的绕组振动信号M1计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai；
4)根据步骤3)得到的在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai计算绕组的振动谐波畸变率THD；
5)根据步骤4)得到的绕组的振动谐波畸变率THD计算变压器绝缘老化寿命T，然后根据变压器绝缘老化寿命T判断变压器的绝缘老化状态；
变压器绝缘老化寿命T的表达式为：
其中，A100为绕组振动的100Hz幅值，c、k及d为常数。
2.根据权利要求1所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：对步骤1)得到的变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号进行小波包分解，再计算小波分解后信号各子空间的MI值，选出MI值最小的若干个子空间，再重构选取出来的各子空间，得重构后的信号，再将重构后的信号进行fastICA分解，得变压器的绕组振动信号M1及铁心振动信号M2。
3.根据权利要求1所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，其特征在于，根据步骤2)得到变压器的绕组振动信号M1通过傅里叶变换计算绕组振动频谱和在100Hz及谐波频率处绕组的振动幅值Ai。
4.根据权利要求1所述的基于振动法的变压器绝缘老化状态评估方法，其特征在于，
当T≤10时，则变压器绝缘老化状况良好；
当10＜T≤30时，则变压器绝缘中度绝缘老化；
当30＜T时，则变压器的绝缘高度绝缘老化。
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