CN106680663B - 一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统 - Google Patents

一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统。所述方法包括：巡检信号器向用户变压器发出电压扰动信号；所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为应答信号器检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出的；所述巡检信号器根据所述电流扰动信号判断用户变压器是否发生故障。本发明利用电力扰动信号进行电力变压器在线状态检测，可以通过配电网上下游之间的配合快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。本发明操作简单，检测效果良好，经济成本低廉，可以作为对多分支配电网络的用户变压器在线状态进行检测的一种有效方法。

Description

一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统
技术领域
本发明涉及变压器在线检测技术领域，特别涉及一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离及稳压等。变压器作为输变电系统中重要的设备，其运行的状态对整个系统的稳定性和安全性有着很大的影响。
目前电力变压器在线状态检测往往是与故障检测联系在一起的，针对变压器绕组故障、铁芯故障油和油纸绝缘故障等常见故障，其在线检测及故障监测的主要方法包括：绝缘监测，包括油中溶解气体监测、油中微水量监测、局部放电监测等；温度监测，包括顶部油温、底部油温监测；泄漏电流监测，包括套管泄漏电流监测、铁芯接地电流监测；有载分接开关监测，包括有载分接开关振动在线监测；工况信息监测，包括风扇、油泵、气体继电器等的监测。
变压器是电力系统中最主要的设备之一，价格昂贵，当变压器发生故障时将会影响电力系统的正常工作，进而给国民经济带来损失。长期以来，对变压器的运行与维护主要是采取预防性维护和事后维修两种方式，前者的做法可能造成不适时的过度维护，后者只能在已经造成损失的情况下维修，因此对变压器的在线运行状况实时检测尤为重要。目前大多数的在线检测方法针对单台或单级变压器的在线检测，而无法有效快速完成对于多分支配电网络的用户变压器在线状态的检测。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统，以解决无法有效快速完成对于多分支配电网络的用户变压器在线状态检测的问题。
根据本发明的实施例的第一方面，提供了一种多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站、与所述变压站连接的主输电线路、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路以及与所述分支输电线路连接的用户变压器，所述系统包括：巡检信号器和应答信号器；
所述巡检信号器与所述主输电线路相连接；
所述应答信号器与所述用户变压器二次侧相连接；
所述巡检信号器用于向所述用户变压器发出电压扰动信号；判断在预设时间内是否收到电流扰动信号，如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出；
所述应答信号器用于检测所述电压扰动信号，根据所述电压扰动信号发出电流扰动信号。
优选地，所述多分支配电网络变压器在线检测系统中，所述巡检信号器由三相对地可控导通角的晶闸管组成。
优选地，所述多分支配电网络变压器在线检测系统中，所述应答信号器由两个反并联晶闸管组成。
根据本发明的实施例的第二方面，提供了一种多分支配电网络变压器在线检测方法，用于多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站、与所述变压站连接的主输电线路、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路以及与所述分支输电线路连接的用户变压器，所述系统包括：巡检信号器和应答信号器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号；
所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为所述应答信号器检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出；
如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；
如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号前，包括：
采用分相编码对所述用户变压器进行编码，所述巡检信号器按所述编码依次发出所述电压扰动信号。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号具体为：
在每个电压周波的下降沿过零点前触发所述巡检信号器的晶闸管，产生所述电压扰动信号。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述应答信号器检测所述电压扰动信号具体为：
将所述巡检信号器发出的信号的相邻峰-峰值段电压波形相加，以信号能量值作为有无所述电压扰动信号的判据；
如果有信号能量值，则所述应答信号器发出所述电流扰动信号。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述应答信号器发出所述电流扰动信号具体为：
间隔一个电流周波，在电流上升沿和下降沿过零点前触发所述应答信号器的晶闸管。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到所述电流扰动信号具体为：
采用相邻正峰-正峰段电流波形相减的方法，得到电流频谱；
提取所述电流频谱；
根据所述电流频谱，判断∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K是否成立；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器正常工作；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K不成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内未收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器故障退出；
其中，i＝2-7，Ii.rms和Ii.rms’分别表示有电流扰动信号和没有电流扰动信号时，相邻正峰-正峰段电流波形相减后得到信号的i次谐波有效值；K为提取电流的2-7次谐波均方根值变化阈值。
由以上技术方案可知，本发明提供的一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统。所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号；所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为所述应答信号器检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出的；如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出。本发明利用电力扰动信号进行电力变压器在线状态检测，可以通过配电网上下游之间的配合快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。本发明检测效果良好，可以作为对多分支配电网络的用户变压器在线状态进行检测的一种有效方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据实施例示出的一种多分支配电网络变压器在线检测系统结构示意图；
图2为根据实施例示出的一种多分支配电网络变压器在线检测方法流程图；
图3为根据实施例示出的一种多分支配电网络变压器信息编码框架结构图
图4为根据实施例示出的巡检信号器发出的电压扰动信号波形图；
图5为根据实施例示出的应答信号器检测出电压扰动信号波形图；
图6为根据实施例示出的应答信号器发出的电流扰动信号波形图；
图7为根据实施例示出的巡检信号器检测出电流扰动信号波形图；
图8为根据实施例示出的巡检信号器提取的有电流扰动信号的频谱；
图9为根据实施例示出的巡检信号器提取的无电流扰动信号的频谱。
图示说明：
其中，1-变压站，2-巡检信号器，3-主输电线路，4-分支输电线路，5-用户变压器，6-应答信号器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站1、与所述变压站1连接的主输电线路3、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路4以及与所述分支输电线路连接的用户变压器5，所述系统包括：巡检信号器2和应答信号器6；
所述巡检信号器2与所述主输电线路3相连接；
所述应答信号器6与所述用户变压器5二次侧相连接；
所述巡检信号器2用于向所述用户变压器5发出电压扰动信号；判断在预设时间内是否收到电流扰动信号，如果所述巡检信号器2在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器5正常工作；如果所述巡检信号器2在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器5故障退出；
所述应答信号器6用于检测所述电压扰动信号，根据所述电压扰动信号发出电流扰动信号。
本发明的一种多分支配电网络变压器在线检测系统的工作过程为：巡检信号器2向用户变压器5发出电压扰动信号；巡检信号器2判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为与应答信号器6检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出；如果所述巡检信号器2在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器5正常工作；如果所述巡检信号器2在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器5故障退出。
本发明利用电力扰动信号进行电力变压器在线状态检测，可以通过配电网上下游之间的配合快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。本发明检测效果良好，可以作为对多分支配电网络的用户变压器在线状态进行监测的一种有效的方法。
优选地，所述多分支配电网络变压器在线检测系统中，所述巡检信号器2由三相对地可控导通角的晶闸管组成。采用三相对地的晶闸管，能根据需要触发某相对地晶闸管，每次发出单相导通的电压扰动信号，更具灵活性。
优选地，所述多分支配电网络变压器在线检测系统中，所述应答信号器6由两个反并联晶闸管组成，反并联晶闸管可以在电压的正半波和负半波均能产生电压扰动信号，提高效率，而且成本低廉。
请参阅图2，本发明提供了一种多分支配电网络变压器在线检测方法，用于多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站1、与所述变压站连接的主输电线路3、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路4以及与所述分支输电线路连接的用户变压器5，所述系统包括：巡检信号器2和应答信号器6，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、所述巡检信号器2向所述用户变压器5发出电压扰动信号；
步骤S2、所述巡检信号器2判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为所述应答信号器6检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出；
如果所述巡检信号器2在预设时间内收到所述电流扰动信号，则执行步骤S3；如果所述巡检信号器2在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则执行步骤S4；
步骤S3、输出检测结果为所述用户变压器5正常工作；
步骤S4、输出检测结果为所述用户变压器5故障退出。
本发明利用电力扰动信号进行电力变压器在线状态检测，可以通过配电网上下游之间的配合快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。本发明检测效果良好，可以作为对多分支配电网络的用户变压器在线状态进行检测的一种有效方法。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器2向所述用户变压器5发出电压扰动信号前，包括：
请参阅图3，采用分相编码对所述用户变压器5进行编码，所述巡检信号器2按所述编码依次发出电压扰动信号。
所述巡检信号器2的巡检范围只包含由电力部门指定的变压器，这些变压器二次侧相同相上安装了应答信号器，每个应答信号器设有一个地址码，这种分组编码方式可有效降低编码长度，只需要覆盖配电网中1/3的变压器，便可快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器2向所述用户变压器5发出电压扰动信号具体为：
在每个电压周波的下降沿过零点前一定角度触发所述巡检信号器的晶闸管，产生密度较高的电压扰动信号。
请参阅图4，在每个电压周波的下降沿过零点前会产生一次电压扰动信号，相当于每0.02秒会产生一个电压扰动信号，通过电压扰动信号对变压器进行在线监测，保证了巡检快速性。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述应答信号器6检测所述电压扰动信号具体为：
将所述巡检信号器发出的信号的相邻峰-峰值段电压波形相加，以信号能量值作为有无电压扰动信号的判据，如果有信号能量值，则所述应答信号器发出所述电流扰动信号。
请参阅图4和图5，图4相邻峰-峰值段电压波形相加，即Δt1+Δt2，Δt2+Δt3，Δt3+Δt4等，得到的波形图如图5，每周波得到两个扰动信号。因为电压波形对称性较好，扰动提取是有效的，以信号能量值作为有无电压扰动信号的判据。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述应答信号器6发出所述电流扰动信号具体为：
间隔一个电流周波，在电流上升沿和下降沿过零点前一定角度触发所述应答信号器6的晶闸管。
请参阅图6，间隔一个电流周波，在电流上升沿和下降沿过零点前会产生一个电流扰动信号，每个周波两个电流扰动信号，保证了巡检快速性。
进一步地，所述多分支配电网络变压器在线检测方法中，所述巡检信号器2判断在预设时间内是否收到电流扰动信号具体为：
请参阅图7，采用相邻正峰-正峰段电流波形相减的方法，得到电流频谱；
提取所述电流频谱；
根据所述电流频谱，判断∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K是否成立；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器5正常工作；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K不成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内未收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器5故障退出；
其中，i＝2-7，Ii.rms和Ii.rms’分别表示有电流扰动信号和没有电流扰动信号时，相邻正峰-正峰段电流波形相减后得到信号的i次谐波有效值；K为提取电流的2-7次谐波均方根值变化阈值。
请参阅图8和图9，当有下游扰动信号发出时，能够在上游检测到这个电流扰动电流。研究表明，该电流扰动信号主要含3、5、7次谐波，因此用3、5、7次谐波作为是否有所述扰动电流信号的判别指标。如图8所示，由于没有电流扰动信号时，∑Ii.rms’很小，将该值作为基准值；如图9所示，当有扰动信号时，∑Ii.rms较大，∑Ii.rms与∑Ii.rms’的比值就会较大，由此判定有电流扰动信号的存在。
由以上技术方案可知，本发明提供的一种多分支配电网络变压器在线检测方法与系统。所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号；所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为所述应答信号器检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出的；如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出。本发明利用电力扰动信号进行电力变压器在线状态检测，可以通过配电网上下游之间的配合快速地完成故障的检测并且能够精确地定位故障点位置。本发明检测效果良好，可以作为对多分支配电网络的用户变压器在线状态进行检测的一种有效方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站、与所述变压站连接的主输电线路、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路以及与所述分支输电线路连接的用户变压器，其特征在于，所述系统包括：巡检信号器和应答信号器；
所述巡检信号器与所述主输电线路相连接；
所述应答信号器与所述用户变压器二次侧相连接；
所述巡检信号器用于向所述用户变压器发出电压扰动信号；判断在预设时间内是否收到电流扰动信号，如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出；
所述应答信号器用于检测所述电压扰动信号，根据所述电压扰动信号发出所述电流扰动信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检信号器由三相对地可控导通角的晶闸管组成。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应答信号器由两个反并联晶闸管组成。
4.一种多分支配电网络变压器在线检测方法，用于多分支配电网络变压器在线检测系统，所述多分支配电网络包括：变压站、与所述变压站连接的主输电线路、与所述主输电线路连接的数个分支输电线路以及与所述分支输电线路连接的用户变压器，所述系统包括：巡检信号器和应答信号器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号；
所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到电流扰动信号；所述电流扰动信号为所述应答信号器检测到所述电压扰动信号后，根据所述电压扰动信号发出的；
如果所述巡检信号器在预设时间内收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器正常工作；
如果所述巡检信号器在预设时间内未收到所述电流扰动信号，则输出检测结果为所述用户变压器故障退出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号前，包括：
采用分相编码对所述用户变压器进行编码，所述巡检信号器按所述编码依次发出所述电压扰动信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述巡检信号器向所述用户变压器发出电压扰动信号具体为：
在每个电压周波的下降沿过零点前触发所述巡检信号器的晶闸管，产生所述电压扰动信号。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述应答信号器检测所述电压扰动信号具体为：
将所述巡检信号器发出的信号的相邻峰-峰值段电压波形相加，以信号能量值作为有无所述电压扰动信号的判据，如果有信号能量值，则所述应答信号器发出所述电流扰动信号。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述应答信号器发出所述电流扰动信号具体为：
间隔一个电流周波，在电流上升沿和下降沿过零点前触发所述应答信号器的晶闸管。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述巡检信号器判断在预设时间内是否收到所述电流扰动信号具体为：
采用相邻正峰-正峰段电流波形相减的方法，得到电流频谱；
提取所述电流频谱；
根据所述电流频谱，判断∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K是否成立；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器正常工作；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms’>K不成立，则所述巡检信号器判断在预设时间内未收到所述电流扰动信号，输出检测结果为所述用户变压器故障退出；
其中，i＝2-7，Ii.rms和Ii.rms’分别表示有电流扰动信号和没有电流扰动信号时，相邻正峰-正峰段电流波形相减后得到信号的i次谐波有效值；K为提取电流的2-7次谐波均方根值变化阈值。
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