[發(fā)明專利]一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310729107.5
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103713217B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 韓金華;王豐華;楊曉輝;王偉;李予全;董曼玲;鄭含博;楊威;郭磊;王吉;王震宇
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;上海交通大學;國家電網公司
• 主分類號: G01H1/00
• 分類號: G01H1/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發(fā)明涉及一種信號檢測方法，尤其涉及一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。

背景技術

在國家“西電東送、南北互供”的戰(zhàn)略方針下，高壓直流輸電(High Voltage Direct Current,HVDC)以其輸送容量大、輸送距離遠等優(yōu)勢在我國西電東送的遠距離電能輸送中發(fā)揮了十分重要的作用，得到了廣泛的應用。

直流輸電系統的運行方式主要有單極、雙極和同極三種，我國直流輸電系統大部分是雙極中性點接地方式的系統。但當高壓直流輸電采用單極大地回路運行方式或雙極不平衡運行方式時，會有高達幾千安培的電流從直流接地極注入大地，進而引起變電站接地網地電位的變化。若兩個變電站接地網之間存在電位差，會有直流電流經變壓器中性點、變壓器繞組及輸電線路的回路流通，發(fā)生變壓器直流偏磁現象。此外，地磁暴發(fā)生時，與工頻電流相比，若將變化頻率在0.001Hz-0.1Hz之間的地磁感應電流(Geomagnetically Induced Current,GIC)視為準直流，也會發(fā)生變壓器直流偏磁現象。直流偏磁時，變壓器鐵芯出現半周飽和，勵磁電流發(fā)生畸變，漏磁增加，振動加劇和噪聲增大，引起繞組溫升超過限值，金屬結構件和油箱發(fā)生局部過熱現象。局部過熱將使絕緣老化并使變壓器油分解，影響變壓器的壽命，對變壓器的正常運行產生嚴重影響。此外，直流偏磁使得變壓器成了電力系統中的諧波源，不僅增加了變壓器的無功消耗，而且可能引起保護繼電器誤動作,所以如何在直流偏磁條件下準確地對變壓器的工作狀態(tài)進行監(jiān)測是電力輸送的關鍵環(huán)節(jié)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，能夠實現變壓器的工作狀態(tài)的高效、準確判斷，保障電力變壓器的安全穩(wěn)定運行。

本發(fā)明采用下述技術方案：

一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括一種直流偏磁條件下電力變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括以下幾個步驟：

(1)：通過將振動傳感器設置在變壓器的箱壁上，實時采集變壓器箱壁的振動信號；通過電壓互感器和電流互感器分別采集變壓器的三相電壓信號和三相電流信號；通過直流電流互感器采集變壓器中性點的直流電流；

(2)：將步驟(1)中采集到的振動信號進行抗混迭數字濾波和高速緩存，然后與電壓互感器、電流互感器和直流電流互感器分別采集到的變壓器的三相電壓信號、三相電流信號和中性點直流電流一起通過高速總線傳輸至數據分析模塊；

(3)：數據分析模塊對接收到的信號數據通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型；

(4)：在采集的變壓器箱壁上的振動信號中選取與變壓器振動聚類模型的輸出量Y時間相對應的振動信號，對此振動信號進行傅里葉變換，得到該振動信號的100Hz(Z軸)分量的幅值Y'；

(5)：將Y'與變壓器振動聚類模型的輸出量Y進行比較，若二者的相對誤差小于15％，則判斷變壓器運行狀態(tài)正常；若二者的相對誤差大于等于15％，則判斷變壓器運行狀態(tài)異常。

所述的通過K-means聚類分析法建立變壓器振動聚類模型具體包括以下幾個步驟：

3a：通過下列公式對中性點電流為某一定值時的振動信號、三相電壓信號和三相電流信號分別進行歸一化處理：

式中，x(t)、u(t)和i(t)分別為振動信號、三相電壓信號和三相電流信號；x_norm(t)、u_norm(t)和i_norm(t)為歸一化后的振動信號、三相電壓信號和三相電流信號；x_max(t)為振動信號的最大值；u_max(t)和u_min(t)分別為三相電壓信號的最大值和最小值；i_max(t)和i_min(t)分別為三相電流信號的最大值和最小值；

3b：在歸一化后的三相電壓信號、三相電流信號和振動信號100Hz(Z軸)分量構成的三維空間中任選K_C1個振動信號作為初始聚類中心，K_C1個類集的初始聚類中心在三維空間的位置分別為X₀(i,j,k)，其中1<i,j,k≤N，此處N為三相電壓信號或三相電流信號的長度；計算其余振動信號與這K_C1個振動信號的歐氏距離，按照距離最近的原則將其余振動信號歸入到這K_C1個類集中；