[发明专利]基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，该方法包括：在油浸变压器的低压绕组上布设光纤振动传感器；在低压绕组上方区域布设光纤光栅温度应力传感器；在变压器低压侧安设电流、电压互感器；通过改变油浸变压器绕组松动程度，在变压器负载运行时，测量电流信号、电压信号、温度应力信号、振动信号；并对振动信号进行处理获取振动特征；并基于测量和计算得到的数据构建训练集对建立的绕组松动判别模型进行训练；使用训练后的模型检测油浸变压器绕组状态。本发明提供的基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统能够有效判断油浸变压器绕组松动情况，具有准确性高、适用性好的优势。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，更具体地，涉及一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统。

背景技术

变压器是电力系统中最重要的设备之一，起着不同电压等级电网的互联以及功率交换的功效，因此准确判断变压器的运行状态并及时发现存在的故障及隐患，对维护电网的可靠性和系统的正常运行具有非常重要的意义。而油浸变压器由于噪声低、损耗小、三相平衡的优势，在配网中应用较为普及。油浸变压器故障主要发生在内部，多为绕组和铁心引发的故障。绕组松动是一种典型的故障，主要由受短路冲击、负载时绕组振动、绝缘老化等因素共同影响所导致的。绕组松动虽然是一种前期故障，但若不及时发现并处理，随着故障加剧会引出绝缘破损、放电等更为严重的故障，因此检测油浸变压器绕组松动的研究很有必要。

目前，油浸变压器绕组松动检测方法主要有频率响应法、超声检测法、低电压阻抗法、电容法等。常规的绕组松动检测方法存在以下弊端：

(1)间接测量

这些方法大多是通过测量其他电气信号从而实现绕组松动的判别，主要是将松动状态下测得的电气量与正常状态下的参考电气量进行对比，并建立相应的映射关系。部分方法参数变化较小，而且易受其他故障带来的信号耦合影响，局限性较大。现有振动传感方法多采用振动传感器在变压器表面进行布设并感知，本发明使用光纤振动传感器可以直接监测绕组振动情况，准确率更高，且同步布设的光纤光栅温度应力传感器可以实现温度、应力监测，提高油浸变压器运行状态感知水平。

(2)测量精度较低

采用振动信号测量时，主要在变压器外壳加装相应传感器，无法直接采集绕组振动信号。绕组产生振动信号后，需要经过变压器油和支撑部件传递到变压器外壳，才能由传感器所感知，测量的精度较低，易受干扰。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种使用光纤传感器分析油浸变压器绕组轴向松动的方法及系统，能够准确发现变压器绕组的松动位置，提高油浸变压器状态监测的准确性及设备维护的效率。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于光纤传感器的油浸变压器绕组检测方法及系统，包括以下步骤：

步骤1，在油浸变压器上设置电流互感器和电压互感器，分别使用电流互感器和电压互感器采集油浸变压器低压绕组的电流信号、电压信号；

步骤2，在油浸变压器绕组上设置光纤光栅温度应力传感器串，使用光纤光栅温度应力传感器串测量油浸变压器绕组温度应力信号，并提取温度应力信号的均值、方差、斜率特征；

步骤3，在油浸变压器绕组上设置光纤振动传感器，测量油浸变压器负载运行时的振动信号ξ₁～ξ₆；

步骤4，对振动信号ξ₁～ξ₆采用集合经验模态分解法进行分解，并对分解后得到的分量采用Hurst指数、皮尔逊相关系数进行模态筛选，对满足筛选条件的振动信号进行保留，否则对其进行降噪，得到降噪后的振动信号ξ1*～ξ6*；