CN110726550A - 一种变压器oltc传动轴智能监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器OLTC传动轴智能状态监测系统及方法，包括变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息采集单元，数据库，信息处理单元。数据库还包括规则数据库，基于与变压器OLTC传动轴状态直接相关的旋转角度信号、扭矩信号和调档周期来监测判断变压器OLTC传动轴故障与否的，可以更准确地监测到OLTC传动轴的真实状态，可靠性更高。并且通过建立关联规则库，可以预判OLTC传动轴的状态变化趋势，可以及时发现变压器有载开关的潜在隐患和故障，提前预警，防患于未然，提高有载调压变压器及电力系统的安全稳定运行的可靠性。

Description

一种变压器OLTC传动轴智能监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统智能监测技术领域，具体为一种基于旋转角度、扭矩和调档周期的变压器OLTC传动轴智能监测系统及方法。

背景技术

变压器是电力系统中的重要设备之一，其运行的稳定性和可靠性对于保证电力系统的安全意义重大。有载分接开关（On-Load Tap Changer,OLTC）是变压器用来调节电压的部件，依靠OLTC的调节，能够基本保障系统电压的稳定，为电力用户提供更好的服务。

工业技术的迅速发展，制造水平及复杂程度越来越高，精密制造业对供电质量提出了更高的要求和前所未有的挑战，不仅需要电力企业能够提供更大的负荷，同时也需要提供更为优质的电能质量，就是电压稳定度要求更高。随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载分接开关的故障也在增加。据国外资料统计，OLTC故障占有载调压变压器故障的41%，且仍呈上升趋势；国内平均统计数据表明，OLTC的故障占变压器故障的30%以上。

一般来说，变压器有载分接开关的故障类型主要包括：传动轴卡涩、断裂、滑档、限位开关失灵及内部渗漏等故障现象，其中传动轴故障是这些故障中最多的。因此，研究变压器OLTC传动轴的智能状态监测技术，可以有效提高变压器的状态检修技术水平，适应国民经济对电力高质量、高可靠性要求的新形势，具有十分重要的现实意义。

目前，国内外虽有学者针对有载分接开关的在线监测技术进行了卓有成效的研究工作，但多是从理论或技术上分析或解决某个问题，如现有技术中公开的一种有载分接开关机械性能和在线监测与诊断系统，是基于传动轴的旋转角度及操作过程中的振动、电机电流和热噪声的监测系统，其振动和热噪声受外部环境影响较大，存在难以准确反映变压器OLTC传动轴的真实状态，系统监测的准确度和安全可靠性还不能满足实际应用的要求。迄今为止，可以有效使用的有载分接开关在线监测装置，尚未见诸文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变压器OLTC传动轴智能状态监测系统及方法，以实现通过监测比较变压器OLTC传动轴的转角与扭矩关系曲线和调档周期特征量，可及时有效判断变压器OLTC传动轴的故障，提高有载调压变压器及电力系统的安全稳定运行的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，包括：

变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息采集单元，其包括扭矩测量机构、转动角度测量机构和调档周期计时器；

数据库，包括变压器OLTC传动轴状态数据库，状态数据库存储反映变压器OLTC传动轴正常状态和各种故障状态所对应的扭矩信息数据、转动角度信息数据和调档周期信息数据； 以及

信息处理单元，对信息采集单元采集的变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息进行处理并输出显示。

优选地，所述数据库还包括规则数据库，规则数据库基于层次分析法建立OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律。

优选地，所述信息处理单元对采集信息的处理包括构建传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库、以及将所获取的变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对以确定变压器OLTC传动轴的状态信息。

优选地，所述信息处理单元对采集信息的处理还包括基于层次分析法对信息采集单元采集的变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息建立关联规则库，确定变压器OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律；基于规则库预判变压器OLTC传动轴的状态变化趋势。

一种变压器OLTC传动轴智能状态监测方法 ，包括以下步骤：

a.学习模式下构建智能数据库：

正常状态下，通过对变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取变压器OLTC传动轴正常工作时的变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据，构建传动轴的角度扭矩包络曲线及正常调档周期数据库；

设置故障，模拟变压器OLTC传动轴卡涩、断裂、滑档等故障情况，通过对变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取各种故障时变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据，构建各故障下变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库；

b.状态监测：

监测模式下，在线监测变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期，获取的变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据；

将所获取的变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对，以确定变压器OLTC传动轴的状态信息，输出比对结果和变压器OLTC传动轴状态信息，同时，记录保存上述相应信息于数据库。

优选地，步骤a中还包括基于层次分析法对数据库中的变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据建立关联规则库，确定变压器OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律；

步骤b中还包括有将所获取的变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据关联规则库，预判变压器OLTC传动轴的状态变化趋势。

通过上述方法，即可及时发现变压器有载开关的潜在隐患和故障。

本发明的有益效果：

本发明的变压器OLTC传动轴智能状态监测系统及方法是基于与变压器OLTC传动轴状态直接相关的旋转角度信号、扭矩信号和调档周期来监测判断变压器OLTC传动轴故障与否的，可以更准确地监测到变压器OLTC传动轴的真实状态，可靠性更高。

并且通过建立关联规则库，可以预判变压器OLTC传动轴的状态变化趋势，可以及时发现变压器有载开关的潜在隐患和故障，提前预警，防患于未然。并且随着设备的长期运行和监测，可以实现对变压器OLTC传动轴状态的大数据分析，使关联规则库更加完善，提高预判准确度。

本发明可更加准确地监测变压器OLTC传动轴的状态，为提高变压器安全稳定运行水平提供了有效的解决方案，有利于保障和提高系统电压的稳定，对保障和提高电力系统的安全具有重大意义，同时，更便于电力运行部门根据OLTC的运行状态制定出科学合理的维修计划，有效提高变压器的状态检修技术水平，适应国民经济对电力高质量、高可靠性要求的新形势，避免不必要的维修检查和大量的人力及物力浪费，具有很好的经济效益和社会效益，值得广泛推广应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的结构方框图。

图中：1、变压器OLTC传动轴，2、扭矩测量机构，3、转动角度测量机构，4、调档周期计时器，5、信息处理单元，6、数据库，7、远程系统和终端。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例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作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。

一种变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，包括：变压器OLTC传动轴信息采集单元、数据库和信息处理单元，其中，变压器OLTC传动轴信息采集单元用于检测变压器OLTC传动轴1的扭矩、转动角度和调档周期信息，其包括扭矩测量机构2、转动角度测量机构3和调档周期计时器4；扭矩测量机构2、转动角度测量机构3和调档周期计时器4均为现有器件设备，如扭矩测量机构2可采用扭矩传感器或扭矩测量装置等实现对变压器OLTC传动轴扭矩的测量，转动角度测量机构3可采用旋转角度传感器或转动角度测量装置等实现对变压器OLTC传动轴1转动角度的测量，调档周期计时器4可以采用系统时间虚拟计时器也可以采用独立的硬件计时器与系统联接，本实施例的计时器4采用信息处理单元5的虚拟计时器示例说明，计时器4记录变压器OLTC传动轴1的动作起止时间及时长。

所述数据库6可以为本地数据库，也可以采用远程或云端数据库，其包括变压器OLTC传动轴1状态数据库和规则数据库，状态数据库存储反映变压器OLTC传动轴1正常状态和各种故障状态所对应的扭矩信息数据、转动角度信息数据和调档周期信息数据；规则数据库基于层次分析法建立变压器OLTC传动轴1各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律。

所述信息处理单元6包括但不限定于本地处理设备，还可以通过本地处理器将数据传输到远程控制中心或云端处理系统运行数据分析处理程序进行数据处理，其对信息采集单元采集的变压器OLTC传动轴1的扭矩、转动角度和调档周期信息进行处理并输出显示。所述信息处理单元6对采集信息的处理包括构建传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库、以及将所获取的变压器OLTC传动轴1的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对以确定变压器OLTC传动轴1的状态信息。所述信息处理单元6对采集信息的处理还包括基于层次分析法对信息采集单元采集的变压器OLTC传动轴1的扭矩、转动角度和调档周期信息建立关联规则库，确定变压器OLTC传动轴1各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律；基于规则库预判变压器OLTC传动轴1的状态变化趋势。最后，信息处理单元5处理后的信息传输到远程系统和终端7内，以提示相关工作人员变压器OLTC传动轴1的工作状态。

上述变压器OLTC传动轴智能状态监测系统的监测方法 ，包括以下步骤：

a.学习模式下构建智能数据库：

正常状态下，通过对变压器OLTC传动轴1扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取变压器OLTC传动轴1正常工作时的变压器OLTC传动轴1的转矩、转动角度、调档周期数据，构建传动轴的角度扭矩包络曲线及正常调档周期数据库；

设置故障，模拟变压器OLTC传动轴1卡涩、断裂、滑档等故障情况，通过对变压器OLTC传动轴1扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取各种故障时变压器OLTC传动轴1的转矩、转动角度、调档周期数据，构建各故障下变压器OLTC传动轴1的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库；

b.状态监测：

监测模式下，在线监测变压器OLTC传动轴1扭矩、转动角度和调档周期，获取的变压器OLTC传动轴1的角度扭矩包络曲线及调档周期数据；

将所获取的变压器OLTC传动轴1的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对，以确定变压器OLTC传动轴1的状态信息，输出比对结果和变压器OLTC传动轴1状态信息，同时，记录保存上述相应信息于数据库6内。

优选的，所述步骤a中还包括基于层次分析法对数据库6中的变压器OLTC传动轴1的转矩、转动角度、调档周期数据建立关联规则库，确定变压器OLTC传动轴1各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律； 所述步骤b中还包括有将所获取的变压器OLTC传动轴1的角度扭矩包络曲线及调档周期数据关联规则库，预判变压器OLTC传动轴1的状态变化趋势。

通过上述方法，即可及时发现变压器有载开关的潜在隐患和故障。

本发明中，变压器OLTC传动轴1卡涩、断裂、滑档等故障通过变压器OLTC传动轴1扭矩和调档周期来具体体现，OLTC卡涩时，其传动轴旋转阻力增大，扭矩也就变大，旋转角度曲线也会变化较慢，同时调档周期也会变大，反之如果OLTC出现滑档或断裂，则阻力变小，传动轴的扭矩也会变小，旋转角度曲线也会变化较快，调档周期会变小，因此通过监测变压器OLTC传动轴1的扭矩和调档周期是可以准确监测OLTC的状态及潜在隐患和故障的。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1.一种变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，其特征在于：包括：

所述变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息采集单元，其包括扭矩测量机构、转动角度测量机构和调档周期计时器；

数据库，包括所述变压器OLTC传动轴状态数据库，所述状态数据库存储反映所述变压器OLTC传动轴正常状态和各种故障状态所对应的扭矩信息数据、转动角度信息数据和调档周期信息数据； 以及

信息处理单元，对所述信息采集单元采集的所述变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息进行处理并输出显示。

2.如权利要求1所述的变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，其特征在于：所述数据库还包括规则数据库，所述规则数据库基于层次分析法建立所述变压器OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律。

3.如权利要求1所述的变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，其特征在于：所述信息处理单元对采集信息的处理包括构建传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库、以及将所获取的所述变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对以确定所述变压器OLTC传动轴的状态信息。

4.如权利要求2所述的变压器OLTC传动轴智能状态监测系统，其特征在于：所述信息处理单元对采集信息的处理还包括基于层次分析法对信息采集单元采集的所述变压器OLTC传动轴的扭矩、转动角度和调档周期信息建立关联规则库，确定所述变压器OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律；基于规则库预判所述变压器OLTC传动轴的状态变化趋势。

5.一种变压器OLTC传动轴智能状态监测方法 ，其特征在于：包括以下步骤：

a.学习模式下构建智能数据库：

正常状态下，通过对变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取所述变压器OLTC传动轴正常工作时的所述变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据，构建传动轴的角度扭矩包络曲线及正常调档周期数据库；

设置故障，模拟所述变压器OLTC传动轴卡涩、断裂、滑档等故障情况，通过对所述变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期的监测，获取各种故障时所述变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据，构建各故障下所述变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据库；

b.状态监测：

监测模式下，在线监测所述变压器OLTC传动轴扭矩、转动角度和调档周期，获取的所述变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据；

将所获取的所述变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据与智能数据库中的数据进行比对，以确定所述变压器OLTC传动轴的状态信息，输出比对结果和OLTC传动轴状态信息，同时，记录保存上述相应信息于数据库。

6.如权利要求5所述的变压器OLTC传动轴智能状态监测方法 ，其特征在于：

所述步骤a中还包括基于层次分析法对数据库中的所述变压器OLTC传动轴的转矩、转动角度、调档周期数据建立关联规则库，确定所述变压器OLTC传动轴各种状态发展演变过程中扭矩、转动角度和调档周期的特征信息变化规律；

所述步骤b中还包括有将所获取的所述变压器OLTC传动轴的角度扭矩包络曲线及调档周期数据关联规则库，预判所述变压器OLTC传动轴的状态变化趋势。