[發明專利]一種基于加權梯度結構相似度的變壓器繞組工作狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201510530259.1
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN105182116B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 錢國超;于虹;徐肖偉;鄒德旭;金之儉;王豐華;何苗忠
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 何健

一種基于加權梯度結構相似度的變壓器繞組工作狀態檢測方法，含下列步驟：1、對變壓器繞組進行掃頻激振試驗，獲取變壓器繞組的振動頻響曲線；2、將變壓器繞組振動頻響曲線表示成矩陣X，步驟3、將矩陣X劃分為M×M的矩陣塊，步驟4、計算矩陣X與由歷史變壓器繞組振動頻響曲線表示的矩陣Y的加權梯度結構相似度，步驟5、根據變壓器繞組振動頻響曲線的加權梯度結構相似度對繞組狀態進行判別。本發明可以實現變壓器繞組狀態診斷，高效、靈敏地檢測出變壓器繞組的變化情況；同時，通過將不同測點的振動頻響曲線進行綜合考慮，同時引入加權梯度的概念，可以盡可能地將測量誤差對判斷結果的影響降到最低。

技術領域

本發明涉及一種信號監測方法，尤其是涉及一種變壓器繞組工作狀態的檢測方法。

背景技術

大型電力變壓器是電網中最主要的一次電氣設備，其性能直接影響著電力系統的安全穩定運行，對長期運行的電力變壓器而言，其可靠性問題至關重要。隨著我國電網容量的不斷增大，短路容量相應增加，變壓器出口短路形成的沖擊電流所產生的巨大電磁作用力，會對變壓器繞組的機械強度和動穩定性構成嚴重威脅。若不及時對故障變壓器進行維修，不僅會損害變壓器，更會對電網的正常運行造成影響，甚至導致電力系統崩潰。

變壓器遭受多次短路沖擊后，其繞組受力變形，隱藏著絕緣缺陷，一旦遇到電壓波動有可能導致絕緣擊穿。多年的實踐經驗表明，變壓器繞組變形后，通過一般的絕緣試驗及油的試驗難以準確進行判斷，該故障表現為潛伏性故障。因此，在運行過程中，當變壓器經歷了外部短路事故或進行常規檢修時，如何有效診斷變壓器繞組是否存在松動，進而判斷變壓器是否需要進行檢修處理是保障變壓器安全運行的重要措施。

變壓器繞組變形檢測是目前變壓器的常規試驗項目之一，最常用的檢測方法主要有兩種：一是短路阻抗法，通過測量和分析變壓器繞組在工頻電壓下的短路阻抗或漏抗，由阻抗或漏抗的變化來判斷變壓器繞組是否發生了影響安全運行的變化，但該方法靈敏度較低，故障檢出率較低，只能在變壓器線圈整體變形較為嚴重時得到較為準確的診斷結果。二是頻響分析法，通過測量變壓器繞組的傳遞函數并從頻域對其進行描述，從而對變壓器繞組是否發生變化進行診斷，但該方法的頻響波形較為復雜，對繞組狀況進行判斷需要較多經驗，難以形成明確的定量判據。

若將變壓器繞組看作一個機械結構體，則當繞組結構或受力發生任何變化時，都可以從它的機械振動特性變化上得到反映。因此，在變壓器停電狀態下，給變壓器繞組注入頻率和幅值已知的激勵信號，則可通過測試變壓器箱壁上的振動信號獲取繞組的振動響應來對繞組的工作狀態進行檢測。與前述電氣測量法相比較，只要繞組的機械特性(如結構變形、預緊力松動等)發生變化，都可以從它的機械振動特性變化上得到反映，從而大大提高了檢測的靈敏度。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于加權梯度結構相似度的變壓器繞組工作狀態檢測方法，該方法通過對變壓器繞組進行掃頻激振測試，計算分析變壓器繞組振動頻響曲線變化，實現對變壓器繞組工作狀態的高效、準確判斷。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種基于加權梯度結構相似度的變壓器繞組工作狀態檢測方法，包括下列步驟：

(1)對變壓器繞組進行掃頻激振試驗，獲取變壓器繞組的振動頻響曲線，所述的變壓器繞組掃頻激振試驗采用如下試驗方法：

1a.在變壓器油箱壁上放置M個振動加速度傳感器；

1b.將變壓器的低壓繞組進行短接；

1c.利用變壓器繞組振動頻響測試系統向高壓繞組注入恒流變頻激勵信號，所述的變壓器繞組振動頻響測試系統由電流傳感器、數據采集模塊、測控分析模塊、恒流變頻激振電源、升壓變壓器和信號分析顯示終端組成，其中，電流傳感器采集變壓器高壓繞組的注入電流，并傳送至數據采集模塊；

數據采集模塊與振動加速度傳感器、電流傳感器相連接，對采集到的振動信號、電流信號進行采集，并傳送至測控分析模塊；