CN114296008A - 一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法。首先使用超声波传感器多次获取超声波信号，并用流速计测量安装超声波传感器处的油流速度，通过计算得到超声波信号特征值，根据信号特征值确定超声波信号的关联谱图，从而获取关联谱图的特征参量，基于特征参量计算变压器特征气体总含量，最后确定变压器绝缘击穿风险系数，此方法能在线测评变压器的绝缘击穿风险。

Description

一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法
技术领域
本发明属于变压器绝缘性能评估领域，具体涉及一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法。
背景技术
牵引变压器是牵引供电系统的重要电力设备之一，承担着电压转换、传输的任务，油纸绝缘是牵引变压器的主绝缘，其绝缘状态决定了牵引变压器甚至牵引供电系统运行的稳定性和可靠性。大量统计数据表明，变压器油绝缘性能下降是引起变压器事故的重要原因之一，80％以上绝缘击穿事故与油击穿相关。然而，牵引变压器在长期运行过程中，必然会经受冲击负荷和外界环境的多重作用，导致变压器油老化、过热、发生局放等，从而威胁牵引变压器的安全稳定运行。目前，常用的油色谱方法其原理针对绝缘过热和放电故障，对于绝缘油局部污染和劣化等问题引起的击穿风险提高难以发现；人工测试油耐压的方法仅能反应取样油的静态值，无法准确评估运行中变压器油击穿风险。在变压器绝缘下降或故障时均会伴随特征气体的产生，因此，为了能准确在线测评变压器绝缘的击穿风险，可基于特征气体含量提出一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法。
发明内容
为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法，该方法便于操作，具有较高精确度，其方法步骤如下：
第一步：信号获取
(1)在变压器油箱与油枕的连接管上等间隔安装两个超声波传感器，每个超声波传感器的对立面都安装一个超声波发生器，靠近油箱的超声波传感器记UT1，靠近油枕的超声波传感器记UT2，超声波传感器UT1检测到的超声波信号为S1(i)，超声波传感器UT2检测到的超声波信号为S2(i)，每个超声波信号都采集N个数据点，i取1，2，3，…，N；
(2)使用流速计测量安装超声波传感器UT1处的油流速度v1和超声波传感器UT2处的油流速度v2；
第二步：获取信号特征值
获取超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的特征值，包含：上升时间TPj、上升斜率Kj、偏度因子FSj，j取1，2；
上升时间TPj为：
TPj＝tj-taj (1)
其中，tj为超声波信号Sj(i)的峰值Pj对应的时刻，taj为超声波信号Sj(i)到达超声波传感器UTj的到达时刻，记超声波信号Sj(i)在taj时刻对应的幅值为Aj；
上升斜率Kj为：
Figure BDA0003464835810000011
偏度因子FSj为：
Figure BDA0003464835810000012
其中，
Figure BDA0003464835810000013
是超声波信号Sj(i)的平均值，计算式如下：
Figure BDA0003464835810000021
第三步：确定关联谱图
根据式(5)确定超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的关联谱图CF(i)：
Figure BDA0003464835810000022
第四步：获取关联谱图特征参量
获取关联谱图CF(i)的特征参量，包含：峰值因子PS、图形参量GP、关联谱图CF(i)的峰值CFmax、峰值CFmax对应的时刻tf、关联谱图CF(1)对应的时刻t0；
峰值因子PS为：
Figure BDA0003464835810000023
图形参量GP为：
Figure BDA0003464835810000024
第五步：计算特征气体含量
基于关联谱图CF(i)计算变压器油中产生的特征气体总含量Y，其中，特征气体包括H2、CH4、C2H4、CO、C2H2：
Figure BDA0003464835810000025
tmax＝tf-t0 (9)
第六步：确定绝缘击穿风险系数
根据式(10)确定绝缘击穿风险系数R:
Figure BDA0003464835810000026
本发明的优点在于：
本发明提供了一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法，根据本发明公开的实验方法，首先使用超声波传感器多次获取超声波信号，并用流速计测量安装超声波传感器处的油流速度，通过计算得到超声波信号特征值，根据信号特征值确定超声波信号的关联谱图，从而获取关联谱图的特征参量，基于特征参量计算变压器特征气体总含量，最后确定变压器绝缘击穿风险系数。此方法操作简单，能在线测评牵引变压器的绝缘击穿风险，具有较高的精确度和可靠性。
附图说明
图1一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法流程图
具体实施方式
下面结合附图进一步详述，具体方法步骤如下：
第一步：信号获取
(1)在变压器油箱与油枕的连接管上等间隔安装两个超声波传感器，每个超声波传感器的对立面都安装一个超声波发生器，靠近油箱的超声波传感器记UT1，靠近油枕的超声波传感器记UT2，超声波传感器UT1检测到的超声波信号为S1(i)，超声波传感器UT2检测到的超声波信号为S2(i)，每个超声波信号都采集N个数据点，i取1，2，3，…，N；
(2)使用流速计测量安装超声波传感器UT1处的油流速度v1和超声波传感器UT2处的油流速度v2；
第二步：获取信号特征值
获取超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的特征值，包含：上升时间TPj、上升斜率Kj、偏度因子FSj，j取1，2；
上升时间TPj为：
TPj＝tj-taj (1)
其中，tj为超声波信号Sj(i)的峰值Pj对应的时刻，taj为超声波信号Sj(i)到达超声波传感器UTj的到达时刻，记超声波信号Sj(i)在taj时刻对应的幅值为Aj；
上升斜率Kj为：
Figure BDA0003464835810000031
偏度因子FSj为：
Figure BDA0003464835810000032
其中，
Figure BDA0003464835810000033
是超声波信号Sj(i)的平均值，计算式如下：
Figure BDA0003464835810000034
第三步：确定关联谱图
根据式(5)确定超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的关联谱图CF(i)：
Figure BDA0003464835810000035
第四步：获取关联谱图特征参量
获取关联谱图CF(i)的特征参量，包含：峰值因子PS、图形参量GP、关联谱图CF(i)的峰值CFmax、峰值CFmax对应的时刻tf、关联谱图CF(1)对应的时刻t0；
峰值因子PS为：
Figure BDA0003464835810000036
图形参量GP为：
Figure BDA0003464835810000037
第五步：计算特征气体含量
基于关联谱图CF(i)计算变压器油中产生的特征气体总含量Y，其中，特征气体包括H2、CH4、C2H4、CO、C2H2：
Figure BDA0003464835810000041
tmax＝tf-t0 (9)
第六步：确定绝缘击穿风险系数
根据式(10)确定绝缘击穿风险系数R:
Figure BDA0003464835810000042

Claims (1)

1.一种牵引变压器绝缘击穿风险的在线测评方法，其特征在于，方法步骤如下：
第一步：信号获取
(1)在变压器油箱与油枕的连接管上等间隔安装两个超声波传感器，每个超声波传感器的对立面都安装一个超声波发生器，靠近油箱的超声波传感器记UT1，靠近油枕的超声波传感器记UT2，超声波传感器UT1检测到的超声波信号为S1(i)，超声波传感器UT2检测到的超声波信号为S2(i)，每个超声波信号都采集N个数据点，i取1，2，3，…，N；
(2)使用流速计测量安装超声波传感器UT1处的油流速度v1和超声波传感器UT2处的油流速度v2；
第二步：获取信号特征值
获取超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的特征值，包含：上升时间TPj、上升斜率Kj、偏度因子FSj，j取1，2；
上升时间TPj为：
TPj＝tj-taj (1)
其中，tj为超声波信号Sj(i)的峰值Pj对应的时刻，taj为超声波信号Sj(i)到达超声波传感器UTj的到达时刻，记超声波信号Sj(i)在taj时刻对应的幅值为Aj；
上升斜率Kj为：
Figure FDA0003464835800000011
偏度因子FSj为：
Figure FDA0003464835800000012
其中，
Figure FDA0003464835800000013
是超声波信号Sj(i)的平均值，计算式如下：
Figure FDA0003464835800000014
第三步：确定关联谱图
根据式(5)确定超声波信号S1(i)和超声波信号S2(i)的关联谱图CF(i)：
Figure FDA0003464835800000015
第四步：获取关联谱图特征参量
获取关联谱图CF(i)的特征参量，包含：峰值因子PS、图形参量GP、关联谱图CF(i)的峰值CFmax、峰值CFmax对应的时刻tf、关联谱图CF(1)对应的时刻t0；
峰值因子PS为：
Figure FDA0003464835800000016
图形参量GP为：
Figure FDA0003464835800000021
第五步：计算特征气体含量
基于关联谱图CF(i)计算变压器油中产生的特征气体总含量Y，其中，特征气体包括H2、CH4、C2H4、CO、C2H2：
Figure FDA0003464835800000022
tmax＝tf-t0 (9)
第六步：确定绝缘击穿风险系数
根据式(10)确定绝缘击穿风险系数R:
Figure FDA0003464835800000023
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