CN107561426A - 一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统 - Google Patents

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周广方
胡翔
沈建浩
郭强
卞阳
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ZHEJIANG TRULY ELECTRIC CO Ltd
Hangzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,该系统包括AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元、HFCT高频电流采集单元及处理终端;处理终端包括局部放电信号采集控制模块、数据分析模块和诊断模块;局部放电信号采集控制模块控制AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元及HFCT高频电流采集单元采集待监测变压器的局部放电信号;数据分析模块分析局部放电信号,得出分析结果;诊断模块根据分析结果,判断待监测变压器是否发生局部放电。可见,通过采集多种局部放电信号,实现变压器的全面监测,进而提高了局部放电监测灵敏度、定位准确度及抗干扰性。

Description

一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统
技术领域
[0001]本发明涉及变压器监测领域,特别是涉及一种基于电声联合的变压器局部放电监 测系统。
背景技术
[0002] 随着我国电力系统规模不断扩大,以及智能区域大电网建设步伐的不断加快,对 系统调控运行的安全性、可靠性、节能经济性均提出了更高的技术性能要求。
[0003] 电力变压器作为电力系统中的重要电气设备,其运行的安全稳定性与否对整个电 力系统的安全稳定运行影响非常大,故对变压器进行监测是必不可少的。而变压器绝缘性 能降低甚至劣化一般是由局部放电引起的。
[0004] 现有技术中有多种监测变压器局部放电的方式,例如UHF超高频检测、HFCT高频电 流检测及AE超声波检测等。但是,每种监测方式都是孤立的,不能全面监测变压器的局部放 电,进而降低了局部放电测量灵敏度、定位精确度及抗干扰性。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,以克服传统 变压器局部放电监测方式不能全面监测的弊端,提高局部放电测量灵敏度、定位准确度及 抗干扰性。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,包 括AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元、HFCT高频电流采集单元及处理终端;所 述处理终端包括局部放电信号采集控制模块、数据分析模块和诊断模块;
[0007] 所述局部放电信号采集控制模块用于控制所述AE超声波采集单元、所述UHF超高 频电磁波采集单元及所述HFCT高频电流采集单元采集待监测变压器的局部放电信号;所述 数据分析模块用于分析所述局部放电信号,得出分析结果;所述诊断模块用于根据所述分 析结果,判断所述待监测变压器是否发生局部放电。
[0008] 优选地,所述数据分析模块包括离线分析子模块和在线分析子模块。
[0009] 优选地,所述系统还包括界面显示模块,用于显示所述分析结果。
[0010] 优选地,所述处理终端还包括用户登录模块和用户权限管理模块•,
[0011] 所述用户登录模块用于验证用户登录信息,管理用户登录;所述用户权限管理模 块用于管理用户权限,设置系统特征参数。
[0012] 优选地,所述处理终端还包括降噪模块,用于降低所述局部放电信号的噪声。
[0013] 优选地,所述降噪模块具体为小波变换降噪模块。 #
[0014] 优选地,所述AE超声波采集单元包括多个AE传感器,与所述AE传感器相连的前置 放大电路,与所述前置放大电路相连的电光转换电路,与所述电光转换电路相连_的光电转 换电路,与所述光电转换电路相连的滤波电路,与所述滤波电路相连的第一数据采集单元二
[0015] 所述UHF超高频电磁波采集单元包括多个UHF传感器,与所述UHF传感器相连的伯 号调理单元,与所述第一信号调理单元相连的第二数据采集单元; 一 1口、
[0016] 所述HFCT高频电流采集单元包括多个HFCT传感器,与所述HFCT相连的第二信号调 理单元,与所述第二信号调理单元相连的第三数据采集单元。 > _
[0017] 优选地,所述第一数据采集单元和所述第三数据采集单元具体为多路同步低速米 集单元;所述第二数据采集单元具体为多路同步超高速采集单元。 — ^
[0018] 优选地,所述局部放电信号采集控制模块具体为单缓冲的DMA组数据采集控制模 块。
[0019] 优选地,所述系统还包括检测模式切换模块和自动配置模块;
[0020] 所述检测模式切换模块用于根据切换指令,切换至预设检测模式;所述自动配置 模块用于根据用户配置的检测参数,自动配置硬件参数;
[0021] 其中,所述预设检测模式为UHF超高频检测、HFCT高频电流检测、UHF超高频和HFCT 高频电流联合检测、UHF超高频和AE超声波联合检测中的任意一种。
[0022] 本发明所提供的一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,该系统包括AE超 声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元、HFCT高频电流采集单元及处理终端;处理终端 包括局部放电信号采集控制模块、数据分析模块和诊断模块;局部放电信号采^控制模块 控制AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元及HFCT高频电流采集单元采集待监测 变压器的局部放电信号;数据分析模块分析局部放电信号,得出分析结果;诊断模块根据分 析结果,判断待监测变压器是否发生局部放电。可见,通过AE超声波采集单元、UHF超高频电 磁波采集单元及HFCT高频电流采集单元,可采集多种局部放电信号,实现变压器的全面监 测,进而提高了局部放电监测灵敏度、定位准确度及抗干扰性。
附图说明
[0023] 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,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。
[0024]图1为本发明实施例提供的基于电声联合的变压器局部放电监测系统的结构示意 框图;
[0025]图2为本发明实施例提供的基于单缓冲的DMA组数据采集模块可视化界面的示意 图;
[0026]图3为本发明实施例提供的降噪前后的局部放电信号波形对比示意图。
具体实施方式
[0027]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式 对本发明作进一步的详细说明。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。
[0028]请参见图1,图1为本发明实施例提供的基于电声联合的变压器局部放电监测系统 的结构示意框图,该系统包括AE超声波采集单元11、UHF超高频电磁波采集单元丨〗、!!?”高 频电流采集单元13及处理终端14;处理终端包括局部放电信号采集控制模块141、数据分析 模块142和诊断模块143;该处理终端可以具体为PC,也可以其它具备相似功能的终端。
[0029] 局部放电信号采集控制模块141用于控制AE超声波采集单元U、UHF超高频电磁波 采集单元12及HFCT高频电流采集单元13采集待监测变压器的局部放电信号;数据分析模块 142用于分析局部放电信号,得出分析结果;诊断模块143用于根据分析结果,判断待监测变 压器是否发生局部放电。 _
[0030] 可以理解,局部放电信号采集控制模块主要控制各个信号采集单元完成局部放电 信号的采集工作。其具体可以为基于单缓冲计算的DMA组数据采集系统,该DMA组数据采集 系统可以提供如图2所示的可视化界面,该控制面板主要包括实时局部放电数据幅值曲线、 PLOT曲线记录、显示控件和控制命令控件,从可视化界面中可以进行板卡选择、触发模式选 择、触发极性选择、采集通道选择、采样频率设置、后置数设置、触发标准设置、放电门槛设 置、保存周期设置、电压范围设置、采样数据点显示、完成采样周期显示、出错代码显示等选 择、设置、显示的下拉菜单、控制控件和显示控件。可以通过对不同参数的合理设置即完成 对单缓冲DMA数据采集卡参数的合理设置,确保变压器局部放电数据采集的准确可靠性。 [0031] DMA组数据传送方式中,进行局部放电A/D信号采集时,检测系统采集卡存储器与 外部设备直接在DMA控制器控制下进行数据信息的交换,不经过CPU和累加器进入终端,可 以大大减少中间环节,提高了局放数据信息的传输速度。单缓冲DMA组数据采集模式中,根 据缓冲区的容量来决定是否进行数据采集,不会出现数据丢失问题,同时其也具备采样频 率较高等优点。
[0032]本实施例中,上述数据分析模块可以包括离线分析子模块和在线分析子模块。即, 该系统具备在线数据分析功能和离线数据分析功能。其中,在线数据分析主要是对所采集 到的数据进行数据解析,离线数据分析主要是大量历史监测数据进行分析(例如数据特征 提取、聚类分析等),得出分析结果。
[0033]本实施例中,该系统还可以包括界面显示模块,用于显示分析结果,该分析结果可 以是在线数据分析结果,即实时监测,也可以是离线数据分析结果,亦或者是两者同时显 示。界面显示可以使监测结果更加直观。
[0034] 本实施例中,处理终端还包括降噪模块,用于降低局部放电信号的噪声。进一步 地,降噪模块具体为小波变换降噪模块。参见图3示出的降噪前后的局部放电信号波形对比 示意图,采集的局放信号存在噪声,可通过小波变换滤出噪声,噪声具有负的Lipschitz指 数,其小波系数随着尺度增加而减小;而信号具有正的Lipschitz指数,其小波系数随着尺 度增加而增加。可以将低尺度下低于某一阈值的小波系数置零并排除高尺度小波系数再进 行小波重构以达到滤波的目的。
[0035]本实施例中,为提高系统的安全性,可以设置用户登录、权限管理。故处理终端还 可以包括用户登录模块和用户权限管理模块;用户登录模块用于验证用户登录信息,管理 用户登录;用户权限管理模块用于管理用户权限,设置系统特征参数。
[0036]本实施例中,AE超声波采集单元可以包括多个AE传感器,与AE传感器相连的前置 放大电路,与前置放大电路相连的电光转换电路,与电光转换电路相连的光电转换电路,与 光电转换电路相连的滤波电路,与滤波电路相连的第一数据采集单元;UHF超高频电磁波采 集单元可以包括多个UHF传感器,与UHF传感器相连的信号调理单元,与第一信号调理单元 相连的第二数据采集单元;HFCT高频电流采集单元可以包括多个HFCT传感器,与HFCT相连 的第二信号调理单元,与第二信号调理单元相连的第三数据采集单元。
[0037] 进一步地,第一数据采集单元和第三数据采集单元具体为多路同步低速采集单 元;第二数据采集单元具体为多路同步超高速采集单元。
[0038] 本实施例中,系统还包括检测模式切换模块和自动配置模块;检测模式切换模块 用于根据切换指令,切换至预设检测模式;自动配置模块用于根据用户配置的检测参数,自 动配置硬件参数;其中,预设检测模式为UHF超高频检测、HFCT高频电流检测、UHF超高频和 HFCT高频电流联合检测、UHF超高频和AE超声波联合检测中的任意一种。
[0039] 系统硬件参数配置过程中,可以结合现场实际情况,采取自动与手动相结合的方 式,选择及调整与局部放电数据采集系统相连接的硬件设备的相关特性参数的配置。选择 检测模式后,软件系统后台会自动设置相关采集通道特性参数。同时,检测人员根据现场监 测到的局放信号强度可以根据需要手动干预调整任意选择通道的检测量程,也可以手动设 定触发电平、波形数据采集深度、以及采集波形数量等特性参数。待所有特性参数配置完成 后,系统将会自动通过DLL动态链接库将特性参数设备更新到硬件内容,完成硬件参数配置 进行局部放电波形数据的采集、传输和分析运算,并结合计算获得的局放图谱及相关数据, 结合定位分析运算逻辑,实现局部放电类型的识别和局部放电部位的准确定位。
[0040] 本发明实施例提供的一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,该系统包括 AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元、HFCT高频电流采集单元及处理终端;处理 终端包括局部放电信号采集控制模块、数据分析模块和诊断模块;局部放电信号采集控制 模块控制AE超声波采集单元、UHF超高频电磁波采集单元及HFCT高频电流采集单元采集待 监测变压器的局部放电信号;数据分析模块分析局部放电信号,得出分析结果;诊断模块根 据分析结果,判断待监测变压器是否发生局部放电。可见,通过AE超声波采集单元、UHF超高 频电磁波采集单元及HFCT高频电流采集单元,可采集多种局部放电信号,实现变压器的全 面监测,进而提高了局部放电监测灵敏度、定位准确度及抗干扰性。
[0041]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它 实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装 置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分 说明即可。
[0042] 专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元 及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和 软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些 功能宄竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业 技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应 认为超出本发明的范围。
[0043]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存 储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程R0M、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0044]以上对本发明所提供的一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统进行了详 细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进 和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统,其特征在于,包括AE超声波采集单 元、UHF超高频电磁波采集单元、HFCT高频电流采集单元及处理终端;所述处理终端包括局 部放电信号采集控制模块、数据分析模块和诊断模块; 所述局部放电信号采集控制模块用于控制所述他超声波采集单元、所述UHF超高频电 磁波采集单元及所述HFCT尚频电流米集单兀米集待监测变压器的局部放电伯号;所述数据 分析模块用于分析所述局部放电信号,得出分析结果;所述诊断模块用于根据所述分析结 果,判断所述待监测变压器是否发生局部放电。
2. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据分析模块包括离线分析子模块和在 线分析子模块。 _ _
3. 如权利要求2所述的系统,其特征在于,所述系统还包括界面显示模块,用于显示所 述分析结果。
4. 如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述处理终端还包括用户登录模块和用户权 限管理模块; 所述用户登录模块用于验证用户登录信息,管理用户登录;所述用户权限管理模块用 于管理用户权限,设置系统特征参数。
5. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理终端还包括降噪模块,用于降低所 述局部放电信号的噪声。
6. 如权利要求5所述的系统,其特征在于,所述降噪模块具体为小波变换降噪模块。
7. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述仙超声波采集单元包括多个AE传感器: 与所述AE传感器相连的前置放大电路,与所述前置放大电路相连的电光转换电路[与所述 电光转换电路相连的光电转换电路,与所述光电转换电路相连的滤波电路,与所述滤波电 路相连的第一数据采集单元; 所述UHF超高频电磁波采集单元包括多个UHF传感器,与所述UHF传感器相连的佞节调 理单元,与所述第一信号调理单元相连的第二数据采集单元; 一士㈡ 所述HFCT高频电流采集单元包括多个HFCT传感器,与所述HFCT相连的第二信号调理单 元,与所述第二信号调理单元相连的第三数据采集单元。 一 一
8. 如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述第一数据采集单元和所述第二数? 单元具体为多路同步低速采集单元;所述第二数据采集单元具体为多路同步超尚速米集单
9.如权利要求1至8任-项臟的總,其賴在于,臟局誠电信号采集控制模块 具体为单缓冲的DMA组数据采集控制模块。 、 1〇 •如权觀求1到任-项臓的織,斯嫌在于,臓纖还包雛論式刀换核 块和自动配置模块; ^ ® *苴协 所述检测模式切换模块用于根据切换指令,切换至预设检测模式;所述自动配置娱 用于根据用户配置的检测参数,自动配置硬件参数; 古领 其中,所述预设检测模式为UHF超高频检测、HFCT高频电流检测、朦超闻频和HF _、 电流联合检测、UHF超高频和AE超声波联合检测中的任意一种。
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