[發(fā)明專利]一種基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104458640A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 杜文釗;趙力楠;殷曉剛
• 申請（專利權）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/359;G06N3/02;G06N3/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發(fā)明涉及變壓器故障診斷系統(tǒng)，特別涉及基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷方法及系統(tǒng)。

背景技術

變電站主要由變壓器、開關設備和各類控制柜組成，變壓器是其樞紐設備。電網(wǎng)系統(tǒng)電力輸送過程中電能轉(zhuǎn)換的功能由電力變壓器承擔，將電網(wǎng)電壓升高進行運輸，然后降低線路電壓至用戶側(cè)，完成電能的運輸，變壓器的可靠運行關系到電網(wǎng)能否高效、安全的運行。

變壓器結構復雜，目前國內(nèi)電力系統(tǒng)主要采用油浸式電力變壓器，由絕緣油、繞組、鐵芯等部件組成。變壓器中的各個組件在運行時均有可能出現(xiàn)故障，故障類型可以概括分為內(nèi)部故障和外部故障。外部故障主要發(fā)生在絕緣套管或其引線上，可以通過目測方式查找并解決；內(nèi)部故障的定位及查找就相對困難一些。內(nèi)部故障又可以分為熱故障和電故障兩類，研究表明，變壓器絕緣油中產(chǎn)生的氣體含量與變壓器的故障類型有著緊密聯(lián)系，通過檢測變壓器油中的溶解氣體成分及含量即可準確判斷變壓器的故障類型和故障程度，提供給變壓器檢修人員可靠的依據(jù)，保障變壓器的安全運行。

油浸式電力變壓器內(nèi)的絕緣油氣體成分和濃度檢測主要有離線檢測和在線檢測兩種。離線檢測耗時時間長，精確度不高，實時性差，無法在故障發(fā)生時提供維修依據(jù)，導致故障程度加深；在線檢測方式利用安裝于待測點的傳感元器件提供實時數(shù)據(jù)，分析軟件實時分析數(shù)據(jù)，給出檢測報告，提供檢測依據(jù)，利于變壓器的及時檢修。目前對于變壓器的故障診斷方法主要有：(1)特征氣體法，該方法是目前變壓器故障診斷中較為常用的方法之一，綜合分析特征氣體的含量和增長速率，判定故障類型和發(fā)展趨勢。(2)三比值法，該方法是國家標準中判斷電氣設備故障性質(zhì)的主要方法，適用于油中產(chǎn)氣速率和氣體含量都超過標準值的情況。(3)三角圖形法，該方法將代表性的氣體比值在一個三角的圖形上表示出來，通過數(shù)據(jù)在三角形中所處的位置來推測故障點溫度范圍并判斷故障類型，方法簡單、方便，易于觀察。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有方法和技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷方法及系統(tǒng)，利用光纖氣體傳感器獲取準確的氣體數(shù)據(jù)，利實現(xiàn)對變壓器故障的準確監(jiān)測和判斷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷系統(tǒng)，包括一個用于分離變壓器油氣的油氣分離裝置、若干個用于儲存油氣分離后氣體的氣室、若干個用于發(fā)射特定頻譜范圍光線的光源、若干個用于接收光源入射氣體后反射光的光纖氣體傳感器、一個接收氣體吸收光譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊、一個數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊；所述每一個氣室均有一個光源照射；變壓器油中出現(xiàn)溶解氣體之后，進入到氣室中，經(jīng)過氣室反射后的光源的出射光被光纖氣體傳感器采集到后，傳送到數(shù)據(jù)采集模塊中用于提取出射光的光纖波長數(shù)據(jù)，最后送至數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進行故障診斷。

所述的油氣分離裝置采用透氣但不透油的材料作為分離膜。

所述的氣室內(nèi)安裝有五塊反射率大于97％的高反射鏡，增加光源在氣室內(nèi)部的傳輸光程。

所述的光源采用近紅外光源，每個光源的發(fā)光頻譜針對每一個氣室獨立設定。

所述的數(shù)據(jù)采集模塊同時接入多路光纖氣體傳感器，采集整個變壓器內(nèi)全部氣室的吸收光譜數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊主要由特征統(tǒng)計和計算模塊、變壓器運行狀態(tài)分析及預測模塊、故障識別模塊、人機交互模塊組成。

所述的氣室與數(shù)據(jù)采集模塊之間通過光信號方式連接。

所述的油氣分離裝置為外置時，在不破壞變壓器磁場的情況下將變壓器內(nèi)的油氣引導出變壓器外，再進行分離。

一種變壓器故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，變壓器油出現(xiàn)溶解氣體之后，氣體進入到氣室內(nèi)，該氣室在光源的照射下，所述光源經(jīng)氣室反射后得到的反射光被光纖氣體傳感器捕捉，將該捕捉到的反射光傳送至數(shù)據(jù)采集模塊中，數(shù)據(jù)采集模塊提取出反射光的光纖波長數(shù)據(jù)，然后送至數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進行故障預測及診斷。

所述的數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進行故障預測及診斷采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡計算而得，具體的方法為：以采集的氣體光譜數(shù)據(jù)作為小波神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入值，以離線過程中積累的氣體數(shù)據(jù)作為訓練樣本，小波神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出層數(shù)據(jù)按照以下公式計算：