[發(fā)明專利]多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置的診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410526010.9
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104237705B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彬;徐建源;林莘;王奕飛
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01M13/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

1.多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括電壓傳感器、電流傳感器、振動加速度傳感器、移相放大電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、DSP、雙口RAM和MCU；

電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端和振動加速度傳感器的輸出端分別連接移相放大電路的輸入端，移相放大電路的輸出端連接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端連接DSP的輸入端，DSP與MCU通過雙口RAM進行連接；

電流傳感器和電壓傳感器分別連接變電站的電流互感器二次側(cè)、電壓互感器二次側(cè)；

振動加速度傳感器安裝于電力變壓器三相繞組在油箱側(cè)壁的對應(yīng)位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的移相放大電路用于將采集的信號進行去耦和濾波處理，包括運算放大器、第一電容、第二電容、第三電容、反饋電阻、第一滑動變阻器和第二滑動變阻器，運算放大器的輸入端并聯(lián)兩個反接的二極管，運算放大器的輸出端連接第三電容的一端，第三電容的另一端接地，運算放大器的輸入端還連接第一滑動變阻器的一端，第一滑動變阻器的另一端連接反饋電阻的一端，反饋電阻的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二滑動變阻器的一端，第二滑動變阻器的另一端連接第一電容的一端，第一電容的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二電容的一端，第二電容的另一端連接運算放大器的輸出端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理電路用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成全差分輸入信號，包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻，第一運算放大器的負輸入端連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端接地，第一運算放大器的正輸入端連接第四電阻的一端，第一運算放大器的負輸入端還連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器的正輸入端還連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的負輸入端與輸出端短接，第一運算放大器的輸出端連接第五電阻的一端，第五電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的輸出端還連接第六電阻的一端，第六電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的正輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的A/D轉(zhuǎn)換控制電路包括兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片，且兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片級聯(lián)。

5.采用權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置的電力變壓器繞組診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：電壓傳感器通過變電站的電壓互感器二次側(cè)采集電力變壓器的三相一次側(cè)電壓信號和三相二次側(cè)電壓信號，電流傳感器通過變電站的電流互感器二次側(cè)采集電力變壓器的三相一次側(cè)電流信號，振動傳感器采集電力變壓器的三相機械振動信號；

步驟2：移相放大電路將電力變壓器的各相一次側(cè)電壓信號、各相二次側(cè)電壓信號和各相一次側(cè)電流信號及電力變壓器油箱各相機械振動信號進行去耦和濾波處理；

步驟3：信號調(diào)理電路將去耦和濾波處理后的各相一次側(cè)電壓信號、各相二次側(cè)電壓信號、各相一次側(cè)電流信號及各相機械振動信號進行限幅處理，使其滿足A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入范圍；

步驟4：A/D轉(zhuǎn)換控制電路將限幅處理后的各相一次側(cè)電壓信號、各相二次側(cè)電壓信號、各相一次側(cè)電流信號及各相機械振動信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到各相一次側(cè)電壓數(shù)字信號、各相二次側(cè)電壓數(shù)字信號、各相一次側(cè)電流數(shù)字信號及各相機械振動數(shù)字信號；

步驟5：DSP采用短路電抗法和機械振動法對各相一次側(cè)電壓數(shù)字信號、各相二次側(cè)電壓數(shù)字信號、各相一次側(cè)電流數(shù)字信號及各相機械振動數(shù)字信號進行處理，對電力變壓器各相繞組進行機械振動故障診斷；

步驟5.1：分別計算各相一次側(cè)電壓數(shù)字信號的相量、相角和有效值、各相二次側(cè)電壓數(shù)字信號相量、相角和有效值、各相一次側(cè)電流數(shù)字信號相量、相角和有效值；

步驟5.2：將各相機械振動數(shù)字信號通過FFT分解進行頻域特征提取，得到各相機械振動信號的基頻幅值，將各相機械振動信號的基頻幅值作為電力變壓器各相繞組的機械振動特征值；

步驟5.3：建立電力變壓器的在線短路電抗模型，將各相一次側(cè)電壓數(shù)字信號、各相二次側(cè)電壓數(shù)字信號和各一次側(cè)電流數(shù)字信號作為電力變壓器的在線短路電抗模型的輸入，計算出電力變壓器各相繞組的短路電抗，將電力變壓器各相繞組的短路電抗作為電力變壓器各相繞組的電氣特征值；

步驟5.4：計算電力變壓器各相繞組的短路電抗與歷史無故障的電力變壓器各相繞組的短路電抗的電抗變化率；

步驟5.5：設(shè)定電抗變化率的上限閾值和電抗變化率的下限閾值，若得到的電力變壓器繞組的電抗變化率大于電抗變化率上限閾值，則判定電力變壓器的該相繞組存在機械振動故障，執(zhí)行步驟6，若得到的電力變壓器繞組的電抗變化率大于電抗變化率下限閾值且小于電抗變化率上限閾值，則執(zhí)行步驟5.6，若得到的電力變壓器繞組的電抗變化率小于電抗變化率下限閾值，則判定電力變壓器的該相繞組正常，執(zhí)行步驟6；

步驟5.6：將電力變壓器繞組的各相電流有效值與其對應(yīng)的機械振動信號的基頻幅值進行擬合，將得到的各相電流有效值與其對應(yīng)的機械振動信號的基頻幅值擬合結(jié)果與歷史無故障的電力變壓器繞組的該相電流有效值與其對應(yīng)的機械振動信號的基頻幅值擬合結(jié)果進行匹配，判斷匹配結(jié)果存在的誤差是否在誤差允許范圍內(nèi)，若是，則判定電力變壓器的該相繞組正常，否則，則判定電力變壓器的該相繞組存在機械振動故障；

步驟6：MUC將電力變壓器的各相繞組的判定結(jié)果通過顯示屏進行顯示，判定結(jié)果包括：繞組正常、A相繞組機械振動故障、B相繞組機械振動故障、C相繞組機械振動故障和三相繞組機械振動故障。