CN109855740A - 一种变压器故障在线检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器故障在线检测方法及系统，首先获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；然后再获取所述变压器内部的气体成分信息；最后根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。本发明结合红外热成像仪与气体检测仪采集的数据，在上位机上建立故障诊断模型，对故障的类别进行智能分析诊断定位，并及时对工作人员发起警报，实时监控和故障诊断，减轻了监控人员以及维修人员的负担，使维修人员更加有针对性地快速对故障进行相应处理。

Description

一种变压器故障在线检测方法及系统

技术领域

本发明涉及变压器故障检测技术领域，尤其涉及一种变压器故障在线检测方法及系统。

背景技术

近些年，国家的科技水平飞速发展，电力变压器是构成电力系统的关键一环。变压器从制造生产到运输安装再到正常运行直至老化故障，每一个过程中都容易受到外界环境的影响。然而，每一个细微的影响都有可能对变压器造成故障，因而在后续的供电传输过程中对正常的工业生产，生活秩序产生一系列经济损失。

用于设备易于出现故障，便需要时时刻刻耗费人力物力去定时检查和预防，这些检查和预防工作耗费了大量的资源，且在故障还未发生或是还未检查出来之前隐藏的危险会对人员或设备造成不小的伤害。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种变压器故障在线检测方法及系统，能够对油浸式变压器故障实现自动巡检，自动分析，自动报警，具有准确化，智能化，远程监控的特点。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：一种变压器故障在线检测方法，包括：

获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；

获取所述变压器内部的气体成分信息；

根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。

可选的，根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型的步骤包括：

根据所述红外热成像图得到所述变压器出口处的温度；

判断所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围，当所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围时，所述变压器发生出口短路故障。

可选的，当所述变压器出口处的温度在所述第一阈值范围内时，根据所述红外热成像图得到所述变压器铁芯及绕组处的温度，当所述铁芯及绕组处的温度超出一第二阈值范围时，根据所述气体成分信息判断所述铁芯发生的故障类型，当所述铁芯及绕组处的温度在所述第二阈值范围时，根据所述气体成分信息判断所述绕组的状态。

可选的，根据所述气体成分信息判断所述铁芯是否发生故障及故障类型的步骤包括：

根据所述气体成分信息得到三比值数据；

根据所述三比值数据判断出所述铁芯发生的故障类型为低温过热、中温过热或高温过热。

可选的，根据所述气体成分信息判断所述绕组的状态步骤包括：

根据所述气体成分信息得到三比值数据；

根据所述三比值数据判断出所述绕组的状态为低能放电、高能放电或正常状态。

可选的，当判断出所述变压器发生故障及故障类型时进行报警。

本发明还提供了一种变压器故障在线检测系统，包括：

红外热成像仪，用于获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；

气体成分检测仪，用于获取所述变压器内部的气体成分信息；

上位机，根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。

可选的，所述红外热成像仪包括：

红外成像单元，用于实时获取所述变压器的红外热成像图；

第一通信单元，用于将所述红外热成像图传输到所述上位机。

可选的，所述气体成分检测仪包括：

气体成分检测单元，用于获取所述变压器内部的气体成分信息；

第二通信单元，用于将所述气体成分信息传输到所述上位机。

可选的，所述上位机包括：

接收单元，用于接收所述红外热成像图及所述气体成分信息；

信号存储单元，用于对所述接收单元接收的所述红外热成像图及所述气体成分信息进行存储；

显示单元，用于对存储至所述信号存储单元中的所述红外热成像图及所述气体成分信息进行显示；

故障判断单元，通过调取所述信号存储单元内存储的所述红外热成像图及所述气体成分信息，判断出所述变压器是否发生故障及故障类型。

本发明的有益效果为：

结合红外热成像仪与气体检测仪采集的数据，在上位机上建立故障诊断模型，对故障的类别进行智能分析诊断定位，并及时对工作人员发起警报，实时监控和故障诊断，该方法减轻了监控人员以及维修人员的负担，使维修人员更加有针对性地快速对故障进行相应处理。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变压器故障在线检测方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的变压器故障在线检测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1所示，本实施例提供了一种变压器故障在线检测方法，包括：

S1:获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；

S2:获取所述变压器内部的气体成分信息；

S3:根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。

本实施例针对的变压器为油浸式变压器，具体的，首先根据所述红外热成像图得到变压器内每个位置处的温度，也就可以得到所述变压器出口处的温度，再判断所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围，当所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围时，判定所述变压器发生出口短路故障，此为一级故障诊断。

接下来，当所述变压器出口处的温度在所述第一阈值范围内时，根据所述红外热成像图得到所述变压器铁芯及绕组处的温度，当所述铁芯及绕组处的温度超出一第二阈值范围时，可以判定所述铁芯发生了故障，当所述铁芯及绕组处的温度在所述第二阈值范围时，判定所述铁芯正常，但无法判断出所述绕组是否发生故障，此为二级故障诊断。

接下来，根据所述气体成分信息得到三比值数据(利用IEC(国际电工委员会标准)三比值法测量C₂H₂/C₂H₄,CH₄/H₂,C₂H₄/C₂H₆三对气体比值作为样本数据，每一种故障情况都采集至少100组三比值数据，作为故障时油液分离出的气体样本数据，其中故障类型分别为正常情况、高能放电、低能放电以及中温过热、低温过热、高温过热六种故障类型，另外说明，本实施例只针对单故障发生的情况进行检测)，然后将所述三比值数据与故障模型进行对比，其中，故障模型是根据历史故障时检测到的三比值数据作为故障样本，结合机器学习等算法拟合出的故障模型。

由于而铁芯及绕组处温度过高，只需要诊断低温过热、中温过热故障和高温过热三种故障类型，可以根据所述三比值数据判断出所述铁芯发生的故障类型为低温过热、中温过热或高温过热。由于而铁芯及绕组处温度在正常范围内，只需要诊断正常状态、高能放电和低能放电三种故障类型，所以可以根据所述三比值数据判断出所述绕组的状态为低能放电、高能放电或正常状态，此为三级故障诊断。通过三级故障诊断减轻了故障模型的分类数量，同时提高了诊断精度。

可选的，当判断出所述变压器发生故障及故障类型时进行报警提示以及时通知维修人员。

基于此，本实施例还提供了一种变压器故障在线检测系统，包括：

红外热成像仪1，用于获取一变压器4的红外热成像图以得到所述变压器4内的温度分布；

气体成分检测仪2，用于获取所述变压器4内部的气体成分信息；

上位机3，根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器4是否发生故障及其故障类型。

具体的，所述红外热成像仪1包括红外成像单元及第一通信单元，所述红外热成像仪实时获取所述变压器4的红外热成像图，所述第一通信单元将所述红外热成像图传输到所述上位机3进行显示和分析。

进一步，所述气体成分检测仪2包括气体成分检测单元及第二通信单元，所述气体成分检测仪2可以设置于所述变压器4的油管道处，可以将所述变压器4的油液中分离出来的气体进行监测以获取所述变压器内部的气体成分信息，所述第二通信单元将所述气体成分信息传输到所述上位机3。

所述上位机3的接收单元接收所述红外热成像图及所述气体成分信息并存储至信号存储单元中，所述上位机3的显示单元对存储至所述信号存储单元中的所述红外热成像图及所述气体成分信息进行显示，所述上位机3故障判断单元，通过调取所述信号存储单元内存储的所述红外热成像图及所述气体成分信息，判断出所述变压器是否发生故障及故障类型。所述上位机3还将所述变压器4的故障信息及维修历史存储和标记，便于维修员的检查和故障类型的建模。

可以理解的是，本文中的第一阈值与第二阈值均为经验值，可根据实际的变压器进行标定和设定。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种变压器故障在线检测方法，其特征在于，包括：

获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；

获取所述变压器内部的气体成分信息；

根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。

2.如权利要求1所述的变压器故障在线检测方法，其特征在于，根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型的步骤包括：

根据所述红外热成像图得到所述变压器出口处的温度；

判断所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围，当所述变压器出口处的温度是否超出第一阈值范围时，所述变压器发生出口短路故障。

3.如权利要求2所述的变压器故障在线检测方法，其特征在于，当所述变压器出口处的温度在所述第一阈值范围内时，根据所述红外热成像图得到所述变压器铁芯及绕组处的温度，当所述铁芯及绕组处的温度超出一第二阈值范围时，根据所述气体成分信息判断所述铁芯发生的故障类型，当所述铁芯及绕组处的温度在所述第二阈值范围时，根据所述气体成分信息判断所述绕组的状态。

4.如权利要求3所述的变压器故障在线检测方法，其特征在于，根据所述气体成分信息判断所述铁芯是否发生故障及故障类型的步骤包括：

根据所述气体成分信息得到三比值数据；

根据所述三比值数据判断出所述铁芯发生的故障类型为低温过热、中温过热或高温过热。

5.如权利要求3所述的变压器故障在线检测方法，其特征在于，根据所述气体成分信息判断所述绕组的状态步骤包括：

根据所述气体成分信息得到三比值数据；

根据所述三比值数据判断出所述绕组的状态为低能放电、高能放电或正常状态。

6.如权利要求1-5中任一项所述的变压器故障在线检测方法，其特征在于，当判断出所述变压器发生故障及故障类型时进行报警。

7.一种变压器故障在线检测系统，其特征在于：包括：

红外热成像仪，用于获取一变压器的红外热成像图以得到所述变压器内的温度分布；

气体成分检测仪，用于获取所述变压器内部的气体成分信息；

上位机，根据所述红外热成像图及所述气体成分信息判断所述变压器是否发生故障及其故障类型。

8.根据权利要求7所述的变压器故障在线检测系统，其特征在于，所述红外热成像仪包括：

红外成像单元，用于实时获取所述变压器的红外热成像图；

第一通信单元，用于将所述红外热成像图传输到所述上位机。

9.根据权利要求7所述的变压器故障在线检测系统，其特征在于，所述气体成分检测仪包括：

气体成分检测单元，用于获取所述变压器内部的气体成分信息；

第二通信单元，用于将所述气体成分信息传输到所述上位机。

10.根据权利要求7所述的变压器故障在线检测系统，其特征在于，所述上位机包括：

接收单元，用于接收所述红外热成像图及所述气体成分信息；

信号存储单元，用于对所述接收单元接收的所述红外热成像图及所述气体成分信息进行存储；

显示单元，用于对存储至所述信号存储单元中的所述红外热成像图及所述气体成分信息进行显示；

故障判断单元，通过调取所述信号存储单元内存储的所述红外热成像图及所述气体成分信息，判断出所述变压器是否发生故障及故障类型。