CN112150022A - 一种牵引变压器状态监测与管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种牵引变压器状态监测与管理系统，涉及电力设备检测技术领域，其以单体牵引变压器异常状态辨别、健康状态评价和故障预警为主要功能。其中牵引变压器健康评价功能可仅依据离线状态量实现，也可结合在线监测量实现。本发明中强调的创新点部分主要在于：考虑健康评价得到的结果可用于牵引变压器的剩余寿命预测，进而推出牵引变压器当前所处的寿命区间，以健康状态评估模块给出的当前所处的寿命区间和可靠性风险评估模块给出的评估结果为依据对异常状态辨别模块给出的所有异常状态进行前后两次筛选，进而提升异常状态辨识的准确性，合理性。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备检测技术领域，更具体地说是指一种牵引变压器状态监测与管理系统。
背景技术
牵引供电系统的关键设备是牵引变压器。由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷恶劣的多，这就要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强，这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。牵引变压器供电被称为高铁运行的“血液”，源源不断的给高铁机车提供运行的动力，一旦出现供电故障，电流不稳对整个车辆会产生很大的冲击，高速列车将无法运行，甚至威胁到乘客生命和财产安全。因此，牵引变压器是保障电气化铁路安全可靠运行的重要设备之一。
现有的牵引变压器状态管理手段以在线监测辅助离线试验的方式开展，通常依靠设置固定阈值进行故障判断并报警，容易出现“漏报”、“误报”情况，且无法区分牵引变压器的运行状态与模式。各监测参量与牵引变压器的整体健康状态之间无法建立有效的联系，造成“小问题大修”、“大问题小修”的盲目检修计划，急需开发一种全面合理的牵引变压器健康状态评估方法来改善现状。
发明内容
本发明提供的一种牵引变压器状态监测与管理系统，其目的在于现有技术中存在的上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种牵引变压器状态监测与管理系统,包括异常状态辨识模块、故障预警模块、健康状态评估模块和可靠性风险评估报告，所述健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量推算出相应牵引变压器当前所处的寿命区间；所述异常状态辨识模块获取并分析在线监测量，进而初步给出异常状态集合一；所述异常状态辨识模块再根据牵引变压器当前所处的寿命区间对异常状态集合一中的所有异常状态进行筛除，筛除在当前所处的寿命区间中牵引变压器不会出现的异常状态，得到异常状态集合二；所述可靠性风险评估报告对异常状态集合二中的所有异常状态进行可靠性评价、风险评估，筛除无可靠性威胁、无风险隐患的异常状态，得到会影响牵引变压器运行的异常状态集合三。
进一步，还包括故障预警模块，故障预警模块将异常状态集合三作为故障预警信息进行输出。
进一步，还包括检修决策模块，检修决策模块根据异常状态集合三给出相应的辅助检修决策。
进一步，所述健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量给出相应牵引变压器的健康评估结果，再根据健康评估结果得出牵引变压器的剩余寿命预测，结合牵引变压器的寿命时长，进而推出相应牵引变压器当前所处的寿命区间。
进一步，还包括状态量可视化模块，由所述状态量可视化模块提供牵引变压器的离线状态量和在线监测量。
和现有的技术相比，本发明的优点在于：
本发明公开的系统以单体牵引变压器异常状态辨别、健康状态评价和故障预警为主要功能。其中牵引变压器健康评价功能可仅依据离线状态量实现，也可结合在线监测量实现。本发明中强调的创新点部分主要在于：考虑健康评价得到的结果可用于牵引变压器的剩余寿命预测，进而推出牵引变压器当前所处的寿命区间，以健康状态评估模块给出的当前所处的寿命区间和可靠性风险评估模块给出的评估结果为依据对异常状态辨别模块给出的所有异常状态进行前后两次筛选，进而提升异常状态辨识的准确性，合理性。
附图说明
图1为本发明的简易结构框图。
图2为本发明中，异常状态筛选的原理图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。
如图1和图2所示，一种牵引变压器状态监测与管理系统,包括异常状态辨识模块、故障预警模块、健康状态评估模块、可靠性风险评估报告、故障预警模块以及检修决策模块。
如图1和图2所示，健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量推算出相应牵引变压器当前所处的寿命区间。
如图1和图2所示，异常状态辨识模块获取并分析在线监测量，进而初步给出异常状态集合一。
如图1和图2所示，异常状态辨识模块再根据牵引变压器当前所处的寿命区间对异常状态集合一中的所有异常状态进行筛除，筛除在当前所处的寿命区间中牵引变压器不会出现的异常状态，得到异常状态集合二。
如图1和图2所示，可靠性风险评估报告对异常状态集合二中的所有异常状态进行可靠性评价、风险评估，筛除无可靠性威胁、无风险隐患的异常状态，得到会影响牵引变压器运行的异常状态集合三。
如图1和图2所示，故障预警模块将异常状态集合三作为故障预警信息进行输出，并且修决策模块根据异常状态集合三给出相应的辅助检修决策。
如图1和图2所示，健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量给出相应牵引变压器的健康评估结果，再根据健康评估结果得出牵引变压器的剩余寿命预测，结合牵引变压器的寿命时长，进而推出相应牵引变压器当前所处的寿命区间。
上述异常状态中包括故障元件、位置、类型、原因等。
下表为离线状态量的常见参量
| 序号 | 牵引变压器基本信息项目 | 油色谱离线试验项目数据 | 油质试验项目数据 | 高压试验项目数据 | 缺陷记录 | 事故事件记录 |
| 1 | 设备编码 | 试验性质 | 试验性质 | 试验性质 | 发现时间 | 事故简述 |
| 2 | 供电区段 | 试验时间 | 试验时间 | 试验时间 | 缺陷处理完成时间 | 事故经过和原因 |
| 3 | 变电站 | 温度 | 温度 | 温度 | 缺陷内容 | 事故起止时间 |
| 4 | 位置名称 | 相对湿度(%) | 相对湿度(%) | 相对湿度(%) | 修复时间等级 | 设备停运时间 |
| 5 | 变压器类型 | 氢气（HI2） | 酸值(mgKOH/g) | 绝缘电阻 | 对变压器影响等级 | 事故类别 |
| 6 | 变压器接线方式 | 甲烷（CH4） | 击穿电压kV | 绕组直流电阻 | 缺陷类别 | 事故等级 |
| 7 | 电压等级 | 乙烷（C2H6） | 水分（mg/L) | 介损及电容量 | 修复时间等级 | |
| 8 | 生产厂家 | 乙烯（C2H4） | 界面张力 | 出厂试验数据 | 对变压器影响等级 | |
| 9 | 型号 | 乙炔（C2H2） | 水溶性酸(pH) | 绕组变形 | ||
| 10 | 出厂日期 | 一氧化碳(CO) | 闪点(℃) | 短路阻抗 | ||
| 11 | 投运日期 | 二氧化碳(CO2) | 介质损耗因数（90℃ ） | 空载损耗等 | ||
| 12 | 高压额定容量 | 总烃 | 体积电阻率（90℃ ）GΩ.m） | 结论与分析 | ||
| 13 | 油重/气重 | 是否合格 | 糠醛含量（mg/L） | |||
| 14 | 冷却方式 | 结论与分析 | 结论与分析 | |||
| 15 | 有无家族缺陷 | |||||
| 16 | 设备资产信息 | |||||
| 17 | 调压开关基本信息 | |||||
| 18 | 套管基本信息 | |||||
| 19 | 冷却系统控制基本信息 | |||||
| 20 | 油色谱在线监测系统基本信息 | |||||
| 21 | 局部放电在线监测系统基本信息 |
下表为在线监测量的常见参量：
| 电气参量 | 主变高压侧三相电压 | 主变高压侧三相电流 | 低压侧两相供电臂电压 | 低压侧两相供电臂电流 |
| 温度参量 | 环境温/湿度 | 主变顶层油温 | 主变绕组温度 | |
| 油位气体状态量 | 主变油位 | 气体聚集量 | ||
| 在线监测系统 | 油色谱在线监测系统 | 局部放电在线监测系统 | 铁心接地电流在线监测系统 | 有载分接开关在线监测系统 |
下表为在线监测量中的常见开关量：
| 序号 | 非电量保护开关量 | 保护测控开关量 |
| 1 | 瓦斯告警1 | 高压侧A相断路器 |
| 2 | 瓦斯告警2 | 高压侧B相断路器 |
| 3 | 低油位信号 | 高压侧C相断路器 |
| 4 | 高油位信号 | 高压侧A相隔刀 |
| 5 | 高温告警1 | 高压侧B相隔刀 |
| 6 | 高温告警2 | 高压侧C相隔刀 |
| 7 | 档位BCD码1 | 低压侧T相断路器 |
| 8 | 档位BCD码2 | 低压侧F相断路器 |
| 9 | 档位BCD码3 | 低压侧T相隔刀 |
| 10 | 档位BCD码4 | 低压侧F相隔刀 |
| 11 | 档位BCD码5 | |
| 12 | 档位BCD码6 | |
| 13 | 重瓦斯跳闸1 | |
| 14 | 重瓦斯跳闸2 | |
| 15 | 超温跳闸1 | |
| 16 | 超温跳闸2 | |
| 17 | 压力释放信号1 | |
| 18 | 压力释放信号2 |
综上可见，本发明公开的系统以单体牵引变压器异常状态辨别、健康状态评价和故障预警为主要功能。其中牵引变压器健康评价功能可仅依据离线状态量实现，也可结合在线监测量实现。本发明中强调的创新点部分主要在于：考虑健康评价得到的结果可用于牵引变压器的剩余寿命预测，进而推出牵引变压器当前所处的寿命区间，以健康状态评估模块给出的当前所处的寿命区间和可靠性风险评估模块给出的评估结果为依据对异常状态辨别模块给出的所有异常状态进行前后两次筛选，进而提升异常状态辨识的准确性，合理性。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (5)
1.一种牵引变压器状态监测与管理系统,其特征在于：包括异常状态辨识模块、故障预警模块、健康状态评估模块和可靠性风险评估报告，所述健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量推算出相应牵引变压器当前所处的寿命区间；所述异常状态辨识模块获取并分析在线监测量，进而初步给出异常状态集合一；所述异常状态辨识模块再根据牵引变压器当前所处的寿命区间对异常状态集合一中的所有异常状态进行筛除，筛除在当前所处的寿命区间中牵引变压器不会出现的异常状态，得到异常状态集合二；所述可靠性风险评估报告对异常状态集合二中的所有异常状态进行可靠性评价、风险评估，筛除无可靠性威胁、无风险隐患的异常状态，得到会影响牵引变压器运行的异常状态集合三。
2.根据权利要求1所述的一种牵引变压器状态监测与管理系统,其特征在于：还包括故障预警模块，故障预警模块将异常状态集合三作为故障预警信息进行输出。
3.根据权利要求1所述的一种牵引变压器状态监测与管理系统,其特征在于：还包括检修决策模块，检修决策模块根据异常状态集合三给出相应的辅助检修决策。
4.根据权利要求1所述的一种牵引变压器状态监测与管理系统,其特征在于：所述健康状态评估模块根据离线状态量和/或在线监测量给出相应牵引变压器的健康评估结果，再根据健康评估结果得出牵引变压器的剩余寿命预测，结合牵引变压器的寿命时长，进而推出相应牵引变压器当前所处的寿命区间。
5.根据权利要求1所述的一种牵引变压器状态监测与管理系统,其特征在于：还包括状态量可视化模块，由所述状态量可视化模块提供牵引变压器的离线状态量和在线监测量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201229 |
|
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