[发明专利]多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置的诊断方法

摘要

多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置及诊断方法，该装置包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU，该诊断方法采集电力变压器的三相一次侧电压信号、三相二次侧电压信号、三相一次侧电流信号和三相机械振动信号，对信号进行处理，将各相机械振动数字信号通过FFT分解得到各相机械振动信号的基频幅值，建立在线短路电抗模型，计算电力变压器各相绕组的短路电抗，利用各相各相绕组的短路电抗和电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果来诊断变压器的机械振动故障。

主权项

一种多信息融合的电力变压器绕组诊断方法，采用多信息融合的电力变压器绕组在线监测装置，包括电压传感器、电流传感器、振动加速度传感器、移相放大电路、信号调理电路、A/D转换控制电路、DSP、双口RAM和MCU；电压传感器的输出端、电流传感器的输出端和振动加速度传感器的输出端分别连接移相放大电路的输入端，移相放大电路的输出端连接信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端连接A/D转换控制电路的输入端，A/D转换控制电路的输出端连接DSP的输入端，DSP与MCU通过双口RAM进行连接；电流传感器和电压传感器分别连接变电站的电流互感器二次侧、电压互感器二次侧；振动加速度传感器安装于电力变压器三相绕组在油箱侧壁的对应位置；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：电压传感器通过变电站的电压互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电压信号和三相二次侧电压信号，电流传感器通过变电站的电流互感器二次侧采集电力变压器的三相一次侧电流信号，振动传感器采集电力变压器的三相机械振动信号；步骤2：移相放大电路将电力变压器的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号和各相一次侧电流信号及电力变压器油箱各相机械振动信号进行去耦和滤波处理；步骤3：信号调理电路将去耦和滤波处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行限幅处理，使其满足A/D转换控制电路的输入范围；步骤4：A/D转换控制电路将限幅处理后的各相一次侧电压信号、各相二次侧电压信号、各相一次侧电流信号及各相机械振动信号进行模数转换，得到各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号；步骤5：DSP采用短路电抗法和机械振动法对各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号、各相一次侧电流数字信号及各相机械振动数字信号进行处理，对电力变压器各相绕组进行机械振动故障诊断；步骤5.1：分别计算各相一次侧电压数字信号的相量、相角和有效值、各相二次侧电压数字信号相量、相角和有效值、各相一次侧电流数字信号相量、相角和有效值；步骤5.2：将各相机械振动数字信号通过FFT分解进行频域特征提取，得到各相机械振动信号的基频幅值，将各相机械振动信号的基频幅值作为电力变压器各相绕组的机械振动特征值；步骤5.3：建立电力变压器的在线短路电抗模型，将各相一次侧电压数字信号、各相二次侧电压数字信号和各一次侧电流数字信号作为电力变压器的在线短路电抗模型的输入，计算出电力变压器各相绕组的短路电抗，将电力变压器各相绕组的短路电抗作为电力变压器各相绕组的电气特征值；步骤5.4：计算电力变压器各相绕组的短路电抗与历史无故障的电力变压器各相绕组的短路电抗的电抗变化率；步骤5.5：设定电抗变化率的上限阈值和电抗变化率的下限阈值，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率上限阈值，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障，执行步骤6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率大于电抗变化率下限阈值且小于电抗变化率上限阈值，则执行步骤5.6，若得到的电力变压器绕组的电抗变化率小于电抗变化率下限阈值，则判定电力变压器的该相绕组正常，执行步骤6；步骤5.6：将电力变压器绕组的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值进行拟合，将得到的各相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果与历史无故障的电力变压器绕组的该相电流有效值与其对应的机械振动信号的基频幅值拟合结果进行匹配，判断匹配结果存在的误差是否在误差允许范围内，若是，则判定电力变压器的该相绕组正常，否则，则判定电力变压器的该相绕组存在机械振动故障；步骤6：MCU将电力变压器的各相绕组的判定结果通过显示屏进行显示，判定结果包括：绕组正常、A相绕组机械振动故障、B相绕组机械振动故障、C相绕组机械振动故障和三相绕组机械振动故障。