CN107037298A - 变压器直流偏置检测方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变压器直流偏置检测方法、装置、存储介质以及计算机设备，其具体为：获取变压器不同工况下的振动信号，根据振动信号，获取振动信号中谐波，根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比，根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。整个过程中，无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
Description
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，特别是涉及变压器直流偏置检测方法、装置、存储介质及计算机设备。
背景技术
变压器是电力系统最重要的设备之一，其安全运行与否已与国家经济发展紧密的联系了起来。如果变压器出现故障，将导致大面积停电，这样不仅影响了工厂的生产，也影响了民众的生活。因此，为了及时发现变压器的事故隐患，避免突发事故，提高变压器运行的可靠性，开展变压器故障诊断方法的研究具有十分重要的意义。
变压器铁心材料的尺寸大小会随着磁化强度的变化而变化，这种现象称之为磁致伸缩。变压器半波饱和引起铁心材料磁化强度增加，从而导致变压器铁心磁致伸缩加剧，引起变压器振动噪声增大，造成变压器内部紧固件松动，对变压器的安全运行构成威胁。变压器受直流偏置影响下振动增强可能使得变压器的结构件松动，危害变压器的安全运行，增加了发生事故的隐患。
因此，有必要对变压器进行直流偏置检测。一般变压器直流偏置检测是在变压器中性点加装直流监测装置，该装置虽然能够进行直流偏置检测，但该装置检测过程复杂。
发明内容
基于此，有必要针对一般变压器直流偏置检测过程复杂的问题，提供一种简单且高效的变压器直流偏置检测方法、装置、存储介质及计算机设备。
一种变压器直流偏置检测方法，包括步骤：
获取变压器不同工况下的振动信号；
根据振动信号，获取振动信号中谐波；
根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比；
根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
一种变压器直流偏置检测装置，包括：
振动获取模块，用于获取变压器不同工况下的振动信号；
谐波获取模块，用于根据振动信号，获取振动信号中谐波；
奇偶比获取模块，用于根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比；
检测模块，用于根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
本发明变压器直流偏置检测方法与装置，获取变压器不同工况下的振动信号，根据振动信号，获取振动信号中谐波，根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比，根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。整个过程中，无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。
上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中变压器直流偏置检测方法无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
附图说明
图1为本发明变压器直流偏置检测方法第一个实施例的流程示意图；
图2为本发明变压器直流偏置检测方法第二个实施例的流程示意图；
图3为本发明变压器直流偏置检测装置第一个实施例的结构示意图；
图4为本发明变压器直流偏置检测装置第二个实施例的结构示意图；
图5为本发明变压器直流偏置检测方法与装置其中一个应用实例中的流程示意图。
具体实施方式
在实际应用中，变压器绕组及铁心的振动通过变压器器身和油传递到变压器的油箱，引起油箱的振动。变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的振动状态密切相关，因此可以通过测量电力变压器的油箱表面振动来检测内部状态。
如图1所示，一种变压器直流偏置检测方法，包括以下步骤：
S200：获取变压器不同工况下的振动信号。
变压器的振动信号可以是实时采集方式获取的，或者，还可以是直接获取(导入)之前已经采集好的变压器的振动信号。具体来说，采用现场实时采集方式获取时，可以通过振动传感器获取，即将振动传感器设置于变压器，振动传感器采集变压器在工作过程中的振动信号。更进一步来说，振动传感器可以设置变压器油箱表面，尽量避开变压器内部设置的加强筋，通过振动传感器采集变压器在不同工况下油箱箱体的振动信号。
S400：根据振动信号，获取振动信号中谐波。
振动信号中携带有基波信号和谐波信号。在这里，需要将两种信号进行分离，提取振动信号中谐波。
S600：根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比。
对步骤S400提取的振动信号中谐波进行处理，获取振动信号的奇偶次谐波比。具体来说，奇偶次谐波比可以是一定频率范围内奇次谐波总功率与偶次谐波总功率之间的比值。更进一步来说，可以根据振动信号中谐波，获取谐波频率以及幅值对应关系，即获取各频率下对应的振幅，计算不同频率下谐波功率，再积分求和获得一定频率范围内谐波总功率。针对需要计算奇偶次谐波总功率，可以根据获取的各频率下对应的振幅，计算在一定频率范围内奇次谐波总功率和该频率范围内偶次谐波总功率。具体的，上述一定频率范围可以为1000赫兹。
S800：根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
变压器在不同工况下振动信号的奇偶次谐波比，可以准确表征变压器直流偏置程度。具体来说，奇偶次谐波比与变压器直流偏置程度成正相关，即奇偶次谐波比越大，变压器直流偏置程度越严重，对变压器损害越大。变压器直流偏置程度的等级具体分为不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作三种。
本发明变压器直流偏置检测方法，获取变压器不同工况下的振动信号，根据振动信号，获取振动信号中谐波，根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比，根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。整个过程中，无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
在其中一个实施例中，获取变压器不同工况下的振动信号的步骤包括：
通过设置于变压器中油箱表面的振动传感器获取变压器在不同工况下的振动信号。
变压器绕组及铁心的振动通过变压器器身和油传递到变压器的油箱，引起油箱的振动，变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的振动状态密切相关，因此可以通过测量电力变压器的油箱表面振动来检测变压器直流偏置情况。变压器在不同工况下的振动信号可能不同(频率不同、幅值不同)，通过设置于变压器油箱表面的振动传感器来采集这部分数据。优选的，振动传感器可以采用振动加速度传感器。在实际应用中，振动传感器设置于变压器油箱表面，且应当尽量避开加强筋，避免其他环境因此对振动信号采集的影响。
如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S600包括：
S620：对振动信号中谐波进行快速傅立叶变换处理，获取振动信号中谐波的频率和幅值。
快速傅立叶变换(FFT)的基本思想是把原始的N点序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用离散傅里叶变换(DFT)计算式中指数因子所具有的对称性质和周期性质，进而求出这些短序列相应的离散傅里叶变换(DFT)并进行适当组合，达到删除重复计算，减少乘法运算和简化结构的目的。在这里，对步骤S400获得的振动信号中谐波进行快速傅立叶变换(FFT)，获得振动信号中谐波各频率对应的幅值。
S640：根据振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取振动信号的奇偶次谐波比。
根据谐波在各频率下对应的幅值，计算振动信号的奇偶次谐波比。具体来说，可以积分求和奇次谐波不同频率的下功率，获得奇次谐波总功率，积分求和偶次谐波不同频率的下功率，获得偶次谐波总功率，再将奇次谐波总功率比上偶次谐波总功率，获得振动信号的奇偶次谐波比。
更具体来说，在其中一个实施例中，步骤S640具体包括：
步骤一：根据振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率，获取频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率；
步骤二：获取频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率与频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率的比值，得到振动信号的奇偶次谐波比。
一般来说，我国电网系统中交流电频率为50赫兹，即以50赫兹的频率区间为一个完整的谐波，即频率与50的比值为奇数对应的谐波为奇数谐波，频率与50的比值为偶数对应的谐波为偶数谐波。在本实施例中，选择1000赫兹以内(包括1000赫兹)作为求奇偶次谐波比的频率区间，其具体计算公式如下：
式中，R为奇偶次谐波比、A为幅值、f为频率。由上式可以看出，其分子为1000Hz以内奇次谐波总功率，分母为1000Hz以内偶次谐波总功率。
如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S800包括：
S820：当奇偶次谐波比小于或等于第一预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为不存在直流偏置；
S840：当奇偶次谐波比大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置但不影响变压器正常工作；
S860：当奇偶谐波大于第二预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置且影响变压器正常工作。
具体来说，第一预设值可以为1，第二预设值可以10。
当0＜R≤1时，判定变压器不存在直流偏置情况；
当1＜R≤10时，判定变压器存在直流偏置情况，但是当前直流偏置情况并不影响变压器正常工作，不会对变压器性能以及使用寿命造成过大的影响，可以不进行检修处理；
当R≥10时，判定变压器存在直流偏置情况，并且当前直流偏置程度已经严重影响变压器正常工作，即严重影响变压器性能以及使用寿命，必须立即进行停机检修处理。需要指出的是，上述实例中，合理选择第一预设值和第二预设值，能够对变压器直流偏置情况进行更准备的判定。
如图3所示，一种变压器直流偏置检测装置，包括：
振动获取模块200，用于获取变压器不同工况下的振动信号；
谐波获取模块400，用于根据振动信号，获取振动信号中谐波；
奇偶比获取模块600，用于根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比；
检测模块800，用于根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
本发明变压器直流偏置检测装置，振动获取模块200获取变压器不同工况下的振动信号，谐波获取模块400根据振动信号，获取振动信号中谐波，奇偶比获取模块600根据振动信号中谐波，获取振动信号的奇偶次谐波比，检测模块800根据奇偶次谐波比，确定变压器直流偏置程度的等级，变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。整个过程中，无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
如图4所示，在其中一个实施例中，奇偶比获取模块600包括：
处理单元620，用于对振动信号中谐波进行快速傅立叶变换处理，获取振动信号中谐波的频率和幅值；
获取单元640，用于根据振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取振动信号的奇偶次谐波比。
在其中一个实施例中，振动获取模块200还用于通过设置于变压器中油箱表面的振动传感器获取变压器在不同工况下的振动信号。
在其中一个实施例中，获取单元640具体用于：
根据振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率，获取频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率；
将频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率比上频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率，获取振动信号的奇偶次谐波比。
如图4所示，在其中一个实施例中，检测模块800包括：
第一判定单元820，用于当奇偶次谐波比小于或等于第一预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为不存在直流偏置；
第二判定单元840，用于当奇偶次谐波比大于第一预设值且小于或等于第二预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置但不影响变压器正常工作；
第三判定单元860，用于当奇偶谐波大于第二预设值时，判定变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置且影响变压器正常工作。
非必要的，第一预设值为1，第二预设值为10。
为更进一步详细解释本发明变压器直流偏置检测方法与装置的技术方案及其带来的效果，下面将采用具体应用实例并结合图5进行说明。整个方案具体包括如下步骤：
1.将振动加速度传感器安装于变压器油箱表面，尽量避开加强筋，通过振动加速度传感器测量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快速傅里叶变化FFT，得到各频率f处所对应的幅值Af；
3.利用步骤2中得到的各频率下振动的幅值求取振动信号奇偶次谐波比，具体公式如下：
式中分子为1000Hz以下奇次谐波总功率，分母为1000Hz以下偶次谐波总功率；
4.根据步骤3中得到的不同振动信号奇偶次谐波比对电力变压器直流偏置进行判断，具体为：
当0＜R≤1时，不存在直流偏置；
当1＜R≤10时，存在轻微直流偏置；
当R≥10时，直流偏置严重。
另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
另，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述方法的步骤。
上述计算机可读存储介质与计算机设备，其中变压器直流偏置检测方法无需复杂的计算与处理过程，基于振动信号的奇偶次谐波比简单且高效确定变压器直流偏置程度的等级。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种变压器直流偏置检测方法，其特征在于，包括步骤：
获取变压器不同工况下的振动信号；
根据所述振动信号，获取振动信号中谐波；
根据所述振动信号中谐波，获取所述振动信号的奇偶次谐波比；
根据所述奇偶次谐波比，确定所述变压器直流偏置程度的等级，所述变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
2.根据权利要求1所述的变压器直流偏置检测方法，其特征在于，所述获取变压器不同工况下的振动信号的步骤包括：
通过设置于所述变压器中油箱表面的振动传感器获取所述变压器在不同工况下的振动信号。
3.根据权利要求1所述的变压器直流偏置检测方法，其特征在于，所述根据所述振动信号中谐波，获取所述振动信号的奇偶次谐波比的步骤包括：
对所述振动信号中谐波进行快速傅立叶变换处理，获取所述振动信号中谐波的频率和幅值；
根据所述振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取所述振动信号的奇偶次谐波比。
4.根据权利要求3所述的变压器直流偏置检测方法，其特征在于，所述根据所述振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取所述振动信号的奇偶次谐波比的步骤包括：
根据所述振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，分别获取频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率，以及频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率；
获取所述频率在1000赫兹以内的奇次谐波总功率与所述频率在1000赫兹以内的偶次谐波总功率的比值，得到所述振动信号的奇偶次谐波比。
5.根据权利要求1所述的变压器直流偏置检测方法，其特征在于，所述根据所述奇偶次谐波比，确定所述变压器直流偏置程度的等级的步骤包括：
当所述奇偶次谐波比小于或等于第一预设值时，判定所述变压器直流偏置程度的等级为不存在直流偏置；
当所述奇偶次谐波比大于所述第一预设值且小于或等于第二预设值时，判定所述变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置但不影响变压器正常工作；
当所述奇偶谐波大于所述第二预设值时，判定所述变压器直流偏置程度的等级为存在直流偏置且影响变压器正常工作。
6.根据权利要求5所述的变压器直流偏置检测方法，其特征在于，所述第一预设值为1，所述第二预设值为10。
7.一种变压器直流偏置检测装置，其特征在于，包括：
振动获取模块，用于获取变压器不同工况下的振动信号；
谐波获取模块，用于根据所述振动信号，获取振动信号中谐波；
奇偶比获取模块，用于根据所述振动信号中谐波，获取所述振动信号的奇偶次谐波比；
检测模块，用于根据所述奇偶次谐波比，确定所述变压器直流偏置程度的等级，所述变压器直流偏置程度的等级包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影响变压器正常工作以及存在直流偏置且影响变压器正常工作。
8.根据权利要求7所述的变压器直流偏置检测装置，其特征在于，所述奇偶比获取模块包括：
处理单元，用于对所述振动信号中谐波进行快速傅立叶变换处理，获取所述振动信号中谐波的频率和幅值；
获取单元，用于根据所述振动信号中谐波在各频率下对应的幅值，获取所述振动信号的奇偶次谐波比。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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