[发明专利]一种基于OFDM载波信号的变压器状态在线监视方法

权利要求书

1.一种基于OFDM载波信号的变压器运行状态在线监视方法，是在基于OFDM载波信号的变压器运行状态在线监视系统上实施的，所述基于OFDM载波信号的变压器运行状态在线监视系统包括：变压器二次侧安装有集中器及其载波通信模块CCO，变压器一次侧经过电压互感器PT和电流互感器CT后安装有三相载波通信设备，该三相载波通信设备含有一次侧三相载波通信模块STA-P3H和供电电源模块；

所述变压器二次侧安装有集中器及其载波通信模块CCO，所述的变压器一次侧经过电压互感器PT和电流互感器CT后安装有三相电能表，三相电能表上配装有一次侧三相载波通信模块STA-P3H，一次侧三相载波通信模块STA-P3H上配装供电电源模块；

PLC芯片的载波通信信号输出端对应管脚经过功率放大器、对应A/B/C相的独立的输出可控通道和耦合电路，接入电力线的对应相线；电力线的对应相线也同时通过对应的耦合电路，分别接入A、B、C相的载波输入可控通道和测试输入可控通道，各载波输入可控通道之后经过对应载波滤波电路、限幅电路，接入到PLC芯片载波通信信号输入端对应输入管脚，各测试输入可控通道之后经过对应衰减电路、测试滤波电路、限幅电路，接入到PLC芯片载波通信信号输入端对应输入管脚；

所述PLC芯片与A/B/C相各自的输出可控通道、载波输入可控通道和测试输入可控通道的连接如下：

PLC芯片的A相发送通道使能控制信号输出端连接A相输出可控通道的控制信号输入端，PLC芯片的B相发送通道使能控制信号输出端连接B相输出可控通道的控制信号输入端，PLC芯片的C相发送通道使能控制信号输出端连接C相输出可控通道的控制信号输入端；

PLC芯片的A相载波接收通道使能控制信号输出端连接A相载波输入可控通道的控制信号输入端，PLC芯片的B相载波接收通道使能控制信号输出端连接B相载波输入控制通道的控制信号输入端，PLC芯片的C相载波接收通道使能控制信号输出端连接C相载波输入控制通道的控制信号端；

PLC芯片的A相测试接收通道使能控制信号输出端连接A相测试输入可控通道的控制信号输入端，PLC芯片的B相测试接收通道使能控制信号输出端连接B相测试输入控制通道的控制信号输入端，PLC芯片的C相测试接收通道使能控制信号输出端C相测试输入控制通道的控制信号输入端；

其特征在于：所述基于OFDM载波信号的变压器运行状态在线监视方法包括以下步骤，

第1步，STA-P3H通过载波通信信号依照载波组网链路层协议接入以CCO为网络中心的载波抄表网络，载波通信信号是载波抄表网络基于电力线的组网通信信号，载波组网链路层协议采用标记有网络基准时间的信标，从而保证入网节点和CCO实现时钟同步；

第2步，CCO通过载波通信信号告知STA-P3H即将启动变压器运行状态在线测试流程，并将变压器测试信号发送时刻告知STA-P3H，所用变压器测试信号是覆盖所选测试频带的全部子载波均加载相同设定幅值的OFDM调制信号；

第3步，CCO分相发送变压器测试信号，CCO和STA-P3H同时在对应相位采样和测量，具体过程如下：

在第一CCO指定时刻，CCO依次打开A相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，同时CCO通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C1A(f_i)，STA-P3H在第一CCO指定时刻打开A相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U’_S1A(f_i)，其中f_i为载波通信所采用的子载波频率，i＝1,…,N，N为载波通信所采用的子载波总数量；

之后，在第二CCO指定时刻，CCO依次打开B相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，同时CCO通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C1B(f_i)，STA-P3H在第二CCO指定时刻打开B相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U’_S1B(f_i)；

再之后，在第三CCO指定时刻，CCO依次打开C相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，同时CCO通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C1C(f_i)，STA-P3H在第三CCO指定时刻打开C相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U’_S1C(f_i)；

第4步，STA-P3H分相发送变压器测试信号，CCO和STA-P3H同时在对应相位采样和测量，具体过程如下：

在第一STA-P3H指定时刻，STA-P3H依次打开A相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，STA-P3H同时通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号各个子载波频点的测量数据U’_S2A(f_i)；载波模块CCO在第一STA-P3H指定时刻打开A相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C2A(f_i)；

之后，在第二STA-P3H指定时刻，STA-P3H依次打开B相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，STA-P3H同时通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号各个子载波频点的测量数据U’_S2B(f_i)；载波模块CCO在第二STA-P3H指定时刻打开B相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C2B(f_i)；

再之后，在第三STA-P3H指定时刻，STA-P3H依次打开C相的输出可控通道、测试输入可控通道，发送变压器测试信号，STA-P3H同时通过自身采样电路进行数据采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号各个子载波频点的测量数据U’_S2C(f_i)；载波模块CCO在第三STA-P3H指定时刻打开C相的测试输入可控通道，对接收的变压器测试信号进行采样，通过OFDM解调处理，获得所接收的变压器测试信号在各个子载波频点的测量数据U_C2C(f_i)；

第5步，载波模块CCO通过载波通信信号获取STA-P3H的测量数据U’_S1A(f_i)、U’_S1B(f_i)、U’_S1C(f_i)、U’_S2A(f_i)、U’_S2B(f_i)、U’_S2C(f_i)；

第6步，CCO基于测量数据计算分析变压器在各个子载波频点对应的传输阻抗频率特性；

第7步，CCO分析计算当前测算的各相的传输阻抗频率特性结果的差异性，即相关系数；并选择设定时间跨度的历史时刻传输阻抗频率特性历史数据与当前测算的等效串入阻抗频率特性的数据相比计算差异性，即相关系数；具体采用如下相关系数的分析公式比较差异性：

设当前测算的传输阻抗频率特性为Z_p(f_i)，p对应三相，分别取A、B、C相；同一时刻、不同相线之间传输阻抗频率特性的相关系数为：

其中，p1、p2为p的两种取值，p1、p2分别取A、B、C相中的其中一相，且p1≠p2；

如果C_p1-p2TH₁，则判断为变压器出现异常，CCO通过载波通信信号向集中器发出报警信息，其中TH₁为变压器相线间故障判断阈值门限；否则，判断变压器运行正常；

CCO分析A、B、C相其中一相的当前测算的传输阻抗频率特性结果与设定时间跨度的历史时刻传输阻抗频率特性历史数据的差异性：

设定时间跨度的历史时刻所测算的传输阻抗频率特性为Z’p(f_i)；

同一相线、在两个不同时间t1、t2的传输阻抗频率特性的相关系数为：

如果C_t1-t2TH₂，则判断变压器出现异常，CCO通过载波通信信号向集中器发出报警信息，其中TH₂为变压器阻抗发生变化判断阈值门限；否则，判断变压器运行正常。