CN110161363B - 基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法和系统 - Google Patents

基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法和系统 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers

Abstract

本发明的实施例公开一种基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法和系统，所述方法包括：步骤1，输入一实测的振声信号序列S；步骤2，根据主频表征量判断变压器运行状态；具体为：如果主频表征量R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果主频表征量R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态；其中
Figure DDA0002100566840000011
F(n)为所述振声信号序列S的第n点傅立叶级数，F(n+1)为所述振声信号序列S的第n+1点傅立叶级数。

Description

基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法和系统
技术领域
本发明涉及电力领域，特别是涉及一种变压器运行状态振声检测方法及系统。
背景技术
随着智能电网的高速发展，电力设备安全稳定运行显得尤其重要。目前，对超高压及以上电压等级的电力设备开展运行状态检测，尤其是对异常状态的检测显得愈加重要和迫切。电力变压器作为电力系统的重要组成部分，是变电站中最重要的电气设备之一，其可靠运行关系到电网的安全。
变压器运行状态检测的基本原理是提取变压器运行中的各特征量，分析、辨识并跟踪特征量以此监测变压器的异常运行状态。当前变压器运行状态的常用检测方法中，包括检测局部放电的脉冲电流法和超声波检测法、检测绕组变形的频率响应法以及检测机械及电气故障的振动检测法等。这些检测方法主要检测变压器绝缘状况及机械结构状况，其中以变压器振动信号(振声)的检测最为全面，对于大部分变压器故障及异常状态均能有所反应。
虽然变压器振声检测方法在变压器运行状态监测中有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是由于振声检测方法利用了变压器发出的振动信号，很容易受到环境噪声的影响，所以此方法在实际工作环境中应用时常常得不到令人满意的结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法和系统，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号在主频方面的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法，包括：
步骤1，输入一实测的振声信号序列S；
步骤2，根据主频特征判断变压器运行状态；具体为：如果R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态；其中
Figure BDA0002100566820000021
F(n)为所述振声信号序列S的第n点傅立叶级数，F(n+1)为所述振声信号序列S的第n+1点傅立叶级数。
基于主频表征量的变压器运行状态振声检测系统，包括：
获取模块，输入一实测的振声信号序列S；
判断模块，根据主频表征量判断变压器运行状态；具体为：如果主频表征量R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态；其中
Figure BDA0002100566820000022
F(n)为所述振声信号序列S的第n点傅立叶级数，F(n+1)为所述振声信号序列S的第n+1点傅立叶级数。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
虽然变压器振声检测方法在变压器运行状态监测中有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是由于振声检测方法利用了变压器发出的振动信号，很容易受到环境噪声的影响，所以此方法在实际工作环境中应用时常常得不到令人满意的结果。本发明的目的是提供一种基于主频特征的变压器运行状态振声检测方法及系统，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号在主频方面的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。
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，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为本发明基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图；
图2为本发明基于主频表征量的变压器运行状态振声检测系统的结构示意图；
图3为本发明具体实施案例的流程示意图。
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、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图
图1为本发明基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图。如图1所示，所述的基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法具体包括以下步骤：
步骤1，输入一实测的振声信号序列S；
步骤2，根据主频表征量判断变压器运行状态；具体为：如果R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态；其中
Figure BDA0002100566820000031
F(n)为所述振声信号序列S的第n点傅立叶级数，F(n)+1为所述振声信号序列S的第n+1点傅立叶级数。
所述步骤2之前，所述方法还包括：
步骤3，计算所述振声信号序列S的主频表征量。
所述步骤3包括：
步骤301，计算所述振声信号序列数据序列S的差分序列ΔS，具体为：
Figure BDA0002100566820000041
其中：
ΔS：差分序列，长度为N
T:振声信号的采样间隔
S＝[S1,S2,…,SN,SN+1]
S：实测振声信号数据序列，长度为N+1
Si,i＝1,2,…,N+1:序号为i的实测振声信号
步骤302，计算所述差分序列的傅立叶级数，该步骤具体为：
Figure BDA0002100566820000042
Figure BDA0002100566820000043
第n点的信号序列的傅立叶级数
如果
Figure BDA0002100566820000044
计算公式中的中间参数m≤0，或者m＞N+1，则Sm＝0
步骤303，计算所述差分序列的傅立叶级数：
Figure BDA0002100566820000045
Figure BDA0002100566820000046
差分序列第n点的傅立叶级数
如果
Figure BDA0002100566820000047
的计算公式中参数m≤0，或者m＞N，则ΔSm＝0
步骤304，计算所述振声信号序列的主频表征量，该步骤具体为：
Figure BDA0002100566820000051
Figure BDA0002100566820000052
其中
n＝1,2,…,N-1
R(n)为主频表征量，用于判断变压器运行状态
图2基于主频表征量的变压器运行状态振声检测系统的结构意图
图2为本发明基于主频表征量的变压器运行状态振声检测系统的结构示意图。如图2所示，所述基于主频表征量的变压器运行状态振声检测系统包括以下结构：
获取模块401，获取实测的振声信号序列S；
判断模块402，根据主频表征量判断变压器运行状态；具体为：如果主频表征量R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态；其中
Figure BDA0002100566820000053
F(n)为所述振声信号序列S的第n点傅立叶级数，F(n+1)为所述振声信号序列S的第n+1点傅立叶级数。
所述的系统，还包括：
计算模块403，计算所述振声信号序列S的主频表征量。
下面提供一个具体实施案例，进一步说明本发明的方案
图3为本发明具体实施案例的流程示意图。如图3所示，具体包括以下步骤：
1.输入实测的振声信号数据序列
S＝[S1,S2,…,SN,SN+1]
其中：
S：实测振声信号数据序列，长度为N+1
Si,i＝1,2,…,N+1:序号为i的实测振声信号
2.计算振声信号序列的差分序列
Figure BDA0002100566820000061
其中：
ΔS：差分序列，长度为N
T:振声信号的采样间隔
3.计算傅立叶级数
(1)振声信号序列的傅立叶级数
Figure BDA0002100566820000062
Figure BDA0002100566820000063
第n点的信号序列的傅立叶级数
如果
Figure BDA0002100566820000064
计算公式中的中间参数m≤0，或者m＞N+1，则Sm＝0
(2)差分序列的傅立叶级数
Figure BDA0002100566820000065
Figure BDA0002100566820000066
差分序列第n点的傅立叶级数
如果
Figure BDA0002100566820000067
的计算公式中参数m≤0，或者m＞N，则ΔSm＝0
4.计算振声信号序列的主频表征量
Figure BDA0002100566820000071
Figure BDA0002100566820000072
其中
n＝1,2,…,N-1
R(n)为主频表征量，用于判断变压器运行状态
5.判断变压器运行状态
如果主频表征量R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；
如果R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.基于主频表征量的变压器运行状态振声检测方法，其特征在于，包括：
步骤1，输入一实测的振声信号序列S；
步骤2，计算所述振声信号序列S的差分序列ΔS，具体为：
Figure FDA0002939650710000011
其中：
ΔS：差分序列，长度为N；
T：振声信号的采样间隔；
S＝[S1,S2,...,SN,SN+1]；
Si，i＝1,2,...,N+1：序号为i的实测振声信号；
步骤3，计算所述振声信号序列的傅立叶级数，该步骤具体为：
Figure FDA0002939650710000012
Figure FDA0002939650710000013
所述振声信号序列的第n点傅立叶级数；
如果
Figure FDA0002939650710000014
计算公式中的中间参数m≤0，或者m＞N+1，则Sm＝0；
步骤4，计算所述差分序列的傅立叶级数：
Figure FDA0002939650710000015
Figure FDA0002939650710000016
差分序列第n点的傅立叶级数；
如果
Figure FDA0002939650710000017
的计算公式中参数m≤0，或者m＞N，则ΔSm＝0；
步骤5，计算所述振声信号序列的主频表征量，该步骤具体为：
Figure FDA0002939650710000021
Figure FDA0002939650710000022
其中：
n＝1,2,…,N-1；
R(n)为主频表征量，用于判断变压器运行状态；
步骤6，根据主频表征量判断变压器运行状态；具体为：如果主频表征量R(n)≥1.29，则说明在第n点，变压器处于非正常运行状态；如果主频表征量R(n)<1.29，则说明在第n点，变压器处于正常运行状态。
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