CN118209855A - 一种变压器有载分接开关参数测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器有载分接开关参数测试方法，包括根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流；采集所述有载分接开关两端的电压信息、电流信息和弧光信息，并根据所述弧光信息，建立弧光动态模型；根据所述电压信息绘制电压波形图，根据电压信息和所述电流信息，计算有载分接开关各个时间点的电流变化率，根据所述电流变化率绘制电流变化率波形图。能够对有载分接开关的断弧能力进行测试，通过计算电流变化率，并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理，能够消除电流波形出现波形抖动和断点现象，避免出现波形无法判读的情况，从而得到有载分接开关的参数，对有载分接开关的可靠性进行判断。
Description
技术领域
本发明涉及有载分接开关测试技术领域，尤其涉及一种变压器有载分接开关参数测试方法。
背景技术
有载分接开关具有快捷灵活的优点，但其内部机械结构复杂，零部件精密度高。需要对有载分接开关的过渡电阻、过渡时间等参数进行测量和评估，以保障有载分接开关实现稳定调压，变压器在运行过程中有载分接开关需不断进行切换来调节电压，所以有载分接开关的可靠动作直接决定了变压器的安全稳定运行。
目前，申请号为201810758310.8中国发明专利公开了提供一种变压器有载分接开关的参数测试方法及装置，该方法包括获取变压器有载分接开关的交流电压波形以及过渡电流波形；通过对过渡电流波形进行派克变换，计算电流幅值，根据电流幅值变化数据通过离线辨识算法，判定变压器有载分接开关切换过程各阶段，得出相应的过渡时间，计算变压器有载分接开关过渡电阻瞬时值。有载分接开关在进行切换时，会产生电弧，影响有载分接开关触头断弧能力的主要因素是通过触头的开断电流和产生在触头断口两端的恢复电压，相关技术中并没有对有载分接开关的断弧能力进行测试，而电弧会使得测试的电流波形出现波形抖动和断点现象，出现波形无法判读的情况，无法得到有载分接开关的参数，难以保证有载分接开关运行时的可靠性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：相关技术中并没有对有载分接开关的断弧能力进行测试，而电弧会使得测试的电流波形出现波形抖动和断点现象，出现波形无法判读的情况，无法得到有载分接开关的参数，难以保证有载分接开关运行时的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种变压器有载分接开关参数测试方法，包括根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流；采集所述有载分接开关两端的电压信息、电流信息和弧光信息，并根据所述弧光信息，建立弧光动态模型；根据所述电压信息绘制电压波形图，根据电压信息和所述电流信息，计算有载分接开关各个时间点的电流变化率，根据所述电流变化率绘制电流变化率波形图；基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流包括：
所述有载分接开关切换过程中需关合和开断的测试电流为额定负载电流和转换过程环流的叠加，通过控制谐波的幅值、频率及和基波叠加的相位角对所述测试电流进行控制；
所述有载分接开关切换过程中所承受的关合电压和开断后的测试电压为级电压与过渡电阻两端电压的叠加。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：根据所述弧光信息，建立弧光动态模型包括：
通过利用红外相机对所述有载分接开关切换过程中的弧光进行拍摄，获取红外视频；
将所述红外视频逐帧分解成独立的红外图片，并根据所述红外视频中的时间节点标定每张红外图片的时间序列；
对所述红外图片进行灰度化处理，利用边缘检测提取所述红外图片中的弧光的边缘部分，将所述弧光的边缘部分以内的像素作为弧光图像；
读取红外图片中的温度信息，作为所述红外图片对应弧光图像的弧光温度；
将所述弧光图像及所述弧光图像对应的弧光温度按照所述时间序列进行排序，绘制弧光动态图，作为弧光动态模型。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：根据所述图像信息和温度信息确定弧光出现和消失的时间点，将弧光出现的时间作为第一时间点，将弧光消失的时间点作为第二时间点。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：提取弧光图像中的弧光特征，并根据所述弧光特征对有载分接开关缺陷进行判断；
所述弧光特征包括弧光形态、弧光长度、弧光最高温度和弧光平均温度。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：采集各类存在缺陷的有载分接开关弧光图像的弧光特征作为对照特征，并进行分类统计，将所述对照特征与缺陷类别进行一一对应；
将实验采集的弧光图像的弧光特征与所述对照特征利用图像相似度算法计算相似度，将所述相似度与预设的相似度阈值进行比较；
若所述相似度大于所述相似度阈值，表示所述弧光特征与对照特征为同一类，表示该有载分接开关存在对应的缺陷类别；
若所述相似度小于所述相似度阈值，表示该有载分接开关正常；
所述图像相似度算法为哈希算法。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：将所述第一时间点和第二时间点之间的时间段作为弧光出现时间；
根据所述弧光出现时间的长短对所述有载分接开关断弧能力进行判断；
若弧光出现时间大于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力不合格；
若弧光出现时间小于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力合格。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：采集所述有载分接开关两端的电压信息；
将所述电压信息的时间点与所述时间序列对应，绘制电压波形图；
并利用小波变换对所述电压波形图进行平滑处理。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：根据测试电流信息绘制电流波形图包括：
采集所述有载分接开关两端的电流信息；
计算所述有载分接开关的电流变化率，其数学表达式为：
其中，表示有载分接开关的电流变化率，/>表示有载分接开关两端的电流信息，/>表示恢复电压，/>表示有载分接开关电阻，/>表示有载分接开关的级电压，/>表示有载分接开关的额定电流，/>表示控制角；
根据所述电流变化率的时间点与所述时间序列绘制电流变化率波形图；
并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理。
作为本发明所述的变压器有载分接开关参数测试方法的一种优选方案，其中：基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性包括：
将所述第二时间点之后电压波形图中波峰的极值做为最大恢复电压；
根据所述最大恢复电压计算表示有载分接开关电阻；
将第一时间点的电流变化率和恢复电压与预设的电流变化率阈值和恢复电压比较；
若第一时间点的电流变化率和恢复电压小于电流变化率阈值和恢复电压，表示有载分接开关可靠；
根据第一时间点和第二时间点之间的时间序列和电流变化率，对第一时间点和第二时间点之间的电流值进行计算。
本发明的有益效果：能够对有载分接开关的断弧能力进行测试，通过计算电流变化率，并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理，能够消除电流波形出现波形抖动和断点现象，避免出现波形无法判读的情况，从而得到有载分接开关的参数，对有载分接开关的可靠性进行判断。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种变压器有载分接开关参数测试方法的基本流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。
实施例1
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种变压器有载分接开关参数测试方法，包括：
有载分接开关具有快速切换能力，能够在极短的时间内完成分接头的切换操作，相关测试方法难以捕捉瞬间电流、电流变化率，瞬间电压和瞬间阻抗，影响有载分接开关触头断弧能力的主要因素是通过触头的开断电流和产生在触头断口两端的恢复电压。有载分接开关切换时电弧是否发生重燃，取决于介质恢复与电压恢复速度。当有载分接开关选型确定后，触头介质恢复速度已经固定，要满足熄弧的要求，只能降低电压恢复速度或恢复电压幅值。开关触头在开断过程承受的恢复电压可达到交流电力变压器有载分接开关的4~5倍。
电弧会造成有载分接开关开断时的触头振动及电弧烧蚀引起的触头材料电磨损，导致有载分接开关的开断能力下降，而且在对有载分接开关开断时电弧熄灭后，还经常会出现电弧重燃的现象，造成有载分接开关的触头的材料进一步电磨损，导致有载分接开关更容易被击穿，甚至造成事故。
根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流；
采集所述有载分接开关两端的电压信息、电流信息和弧光信息，并根据所述弧光信息，建立弧光动态模型；
根据所述电压信息绘制电压波形图，根据电压信息和所述电流信息，计算有载分接开关各个时间点的电流变化率，根据所述电流变化率绘制电流变化率波形图；
基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性。
根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流包括：
所述有载分接开关切换过程中需关合和开断的测试电流为额定负载电流和转换过程环流的叠加，通过控制谐波的幅值、频率及和基波叠加的相位角对所述测试电流进行控制；
所述有载分接开关切换过程中所承受的关合电压和开断后的测试电压为级电压与过渡电阻两端电压的叠加。
根据所述弧光信息，建立弧光动态模型包括：
通过利用红外相机对所述有载分接开关切换过程中的弧光进行拍摄，获取红外视频；
将所述红外视频逐帧分解成独立的红外图片，并根据所述红外视频中的时间节点标定每张红外图片的时间序列；
对所述红外图片进行灰度化处理，利用边缘检测提取所述红外图片中的弧光的边缘部分，将所述弧光的边缘部分以内的像素作为弧光图像；
读取红外图片中的温度信息，作为所述红外图片对应弧光图像的弧光温度；
将所述弧光图像及所述弧光图像对应的弧光温度按照所述时间序列进行排序，绘制弧光动态图，作为弧光动态模型。
根据所述图像信息和温度信息确定弧光出现和消失的时间点，将弧光出现的时间作为第一时间点，将弧光消失的时间点作为第二时间点。
提取弧光图像中的弧光特征，并根据所述弧光特征对有载分接开关缺陷进行判断；
所述弧光特征包括弧光形态、弧光长度、弧光最高温度和弧光平均温度。
采集各类存在缺陷的有载分接开关弧光图像的弧光特征作为对照特征，并进行分类统计，将所述对照特征与缺陷类别进行一一对应；
将实验采集的弧光图像的弧光特征与所述对照特征利用图像相似度算法计算相似度，将所述相似度与预设的相似度阈值进行比较；
若所述相似度大于所述相似度阈值，表示所述弧光特征与对照特征为同一类，表示该有载分接开关存在对应的缺陷类别；
若所述相似度小于所述相似度阈值，表示该有载分接开关正常；
所述图像相似度算法为哈希算法。
将所述第一时间点和第二时间点之间的时间段作为弧光出现时间；
根据所述弧光出现时间的长短对所述有载分接开关断弧能力进行判断；
若弧光出现时间大于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力不合格；
若弧光出现时间小于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力合格。若有载分接开关断弧能力不合格则不再测试该有载分接开关的参数，减少测试的工作量，提高测试效率。
采集所述有载分接开关两端的电压信息；
将所述电压信息的时间点与所述时间序列对应，绘制电压波形图；
并利用小波变换对所述电压波形图进行平滑处理。
根据测试电流信息绘制电流波形图包括：
采集所述有载分接开关两端的电流信息；
计算所述有载分接开关的电流变化率，其数学表达式为：
其中，表示有载分接开关的电流变化率，/>表示有载分接开关两端的电流信息，/>表示恢复电压，/>表示有载分接开关电阻，/>表示有载分接开关的级电压，/>表示有载分接开关的额定电流，/>表示控制角；电流变化率与有载分接开关的灭弧能力相关，将测试得到的电流变化率与预先测试正常工况的有载分接开关得到的电流变化率阈值比较，也能够对有载分接开关的断弧能力进行判断，与弧光出现时间的长短对所述有载分接开关断弧能力判断结果相结合，能够对有载分接开关的断弧能力的判断结果进行验证。
根据验证结果，若有载分接开关断弧能力不合格则不再测试该有载分接开关的参数，减少测试的工作量，提高测试效率。
根据所述电流变化率的时间点与所述时间序列绘制电流变化率波形图；
并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理。
基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性包括：
将所述第二时间点之后电压波形图中波峰的极值做为最大恢复电压；
根据所述最大恢复电压计算表示有载分接开关电阻；有载分接开关电阻包括有载分接开关本身电阻和一个串联的过渡电阻，过渡电阻本身电阻为已知，根据有载分接开关的最大恢复电压和电流信息计算有载分接开关本身电阻。
将第一时间点的电流变化率和恢复电压与预设的电流变化率阈值和恢复电压比较；
若第一时间点的电流变化率和恢复电压小于电流变化率阈值和恢复电压，表示有载分接开关可靠；
根据第一时间点和第二时间点之间的时间序列和电流变化率，对第一时间点和第二时间点之间的电流值进行计算。
能够对有载分接开关的断弧能力进行测试，通过计算电流变化率，并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理，能够消除电流波形出现波形抖动和断点现象，避免出现波形无法判读的情况，从而得到有载分接开关的参数，对有载分接开关的可靠性进行判断。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
应说明的是，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于，包括：
根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流；
采集所述有载分接开关两端的电压信息、电流信息和弧光信息，并根据所述弧光信息，建立弧光动态模型；
根据所述电压信息绘制电压波形图，根据电压信息和所述电流信息，计算有载分接开关各个时间点的电流变化率，根据所述电流变化率绘制电流变化率波形图；
基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性。
2.如权利要求1所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
根据有载分接开关设计的参数信息确定测试电压和测试电流包括：
所述有载分接开关切换过程中需关合和开断的测试电流为额定负载电流和转换过程环流的叠加，通过控制谐波的幅值、频率及和基波叠加的相位角对所述测试电流进行控制；
所述有载分接开关切换过程中所承受的关合电压和开断后的测试电压为级电压与过渡电阻两端电压的叠加。
3.如权利要求2所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
根据所述弧光信息，建立弧光动态模型包括：
通过利用红外相机对所述有载分接开关切换过程中的弧光进行拍摄，获取红外视频；
将所述红外视频逐帧分解成独立的红外图片，并根据所述红外视频中的时间节点标定每张红外图片的时间序列；
对所述红外图片进行灰度化处理，利用边缘检测提取所述红外图片中的弧光的边缘部分，将所述弧光的边缘部分以内的像素作为弧光图像；
读取红外图片中的温度信息，作为所述红外图片对应弧光图像的弧光温度；
将所述弧光图像及所述弧光图像对应的弧光温度按照所述时间序列进行排序，绘制弧光动态图，作为弧光动态模型。
4.如权利要求3所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
根据所述图像信息和温度信息确定弧光出现和消失的时间点，将弧光出现的时间作为第一时间点，将弧光消失的时间点作为第二时间点。
5.如权利要求4所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：提取弧光图像中的弧光特征，并根据所述弧光特征对有载分接开关缺陷进行判断；
所述弧光特征包括弧光形态、弧光长度、弧光最高温度和弧光平均温度。
6.如权利要求5所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
采集各类存在缺陷的有载分接开关弧光图像的弧光特征作为对照特征，并进行分类统计，将所述对照特征与缺陷类别进行一一对应；
将实验采集的弧光图像的弧光特征与所述对照特征利用图像相似度算法计算相似度，将所述相似度与预设的相似度阈值进行比较；
若所述相似度大于所述相似度阈值，表示所述弧光特征与对照特征为同一类，表示该有载分接开关存在对应的缺陷类别；
若所述相似度小于所述相似度阈值，表示该有载分接开关正常；
所述图像相似度算法为哈希算法。
7.如权利要求6所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
将所述第一时间点和第二时间点之间的时间段作为弧光出现时间；
根据所述弧光出现时间的长短对所述有载分接开关断弧能力进行判断；
若弧光出现时间大于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力不合格；
若弧光出现时间小于预定的断弧时间参数，表示所述有载分接开关断弧能力合格。
8.如权利要求7所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
采集所述有载分接开关两端的电压信息；
将所述电压信息的时间点与所述时间序列对应，绘制电压波形图；
并利用小波变换对所述电压波形图进行平滑处理。
9.如权利要求8所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：根据测试电流信息绘制电流波形图包括：
采集所述有载分接开关两端的电流信息；
计算所述有载分接开关的电流变化率，其数学表达式为：
其中，表示有载分接开关的电流变化率，/>表示有载分接开关两端的电流信息，/>表示恢复电压，/>表示有载分接开关电阻，/>表示有载分接开关的级电压，/>表示有载分接开关的额定电流，/>表示控制角；
根据所述电流变化率的时间点与所述时间序列绘制电流变化率波形图；
并利用所述小波变换对所述电流变化率波形图进行平滑处理。
10.如权利要求9所述的变压器有载分接开关参数测试方法，其特征在于：
基于所述弧光动态模型的时间序列对电流波形图和电压波形图，判断有载分接开关的可靠性包括：
将所述第二时间点之后电压波形图中波峰的极值做为最大恢复电压；
根据所述最大恢复电压计算表示有载分接开关电阻；
将第一时间点的电流变化率和恢复电压与预设的电流变化率阈值和恢复电压比较；
若第一时间点的电流变化率和恢复电压小于电流变化率阈值和恢复电压，表示有载分接开关可靠；
根据第一时间点和第二时间点之间的时间序列和电流变化率，对第一时间点和第二时间点之间的电流值进行计算。
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