一种用于电力变压器的故障监测管理系统及方法与流程-尊龙凯时官方app下载

文档序号:36405638发布日期:2023-12-16 11:58阅读:11来源:国知局
一种用于电力变压器的故障监测管理系统及方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域,具体涉及一种用于电力变压器的故障监测管理系统及方法



背景技术:

2.电力变压器是电力系统的重要枢纽设备,它的运行工况与电力系统是否安全运行直接相关,一旦发生故障必然导致局部甚至整个系统瘫痪,严重影响到日常生活生产的正常供电,从而造成巨大的损失

3.如专利申请号
202310805670.x
公开了一种变压器故障分析方法和系统,由多个麦克风组成的麦克风阵列采集变压器的声纹信号;对所述声纹信号从时域转换成频域,得到所述声纹信号对应的频域信号;基于所述声纹信号对应的所述频域信号获取初次分析频率;对所述初次分析频率进行筛选,获取最终分析频率;计算所述最终分析频率的空间谱,并基于所述空间谱形成定向增强信号;基于所述定向增强信号进行变压器的故障分析,得到故障分析结果

4.现有技术中从变压器的声纹信号对变压器的状态进行识别,具有一定的局限性,缺少聚焦变压器本体的电能损失等多个维度对变压器的运行进行识别



技术实现要素:

5.本发明的目的在于提供一种用于电力变压器的故障监测管理系统及方法,基于初始的提示信号对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长未超过预设时长时,在一个时间周期内,获取变压器偏离时段和正常时段的次数和时间,并基于时间周期内变压器所有偏离时段的工作电能得到变压器偏离时段负向工作电能,基于时间周期内变压器所有正常时段的工作电能得到变压器正常时段正向工作电能,将变压器正常时段正向工作电能与偏离时段负向工作电能作差值计算,即得到变压器异动电能值,同时,得到负载端异动电能值,将变压器异动电能值与负载端异动电能值进行处理,对变压器端或负载端的损耗异常进行识别,从电能的损耗角度对变压器的故障进行多角度识别

6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种用于电力变压器的故障监测管理方法,包括以下步骤
:
步骤一:基于变压器的状态数据得到变压器输出端理论输出电流,将变压器输出端理论输出电流与变压器输出端实时输出电流进行处理得到电流偏离值;步骤二:将变压器的电流偏离值与电流偏离阈值进行比较;若电流偏离值大于电流偏离阈值,则得到变压器提示信号;若电流偏离值小于等于电流偏离阈值,则得到变压器正常信号;步骤三:基于变压器提示信号,对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则生成变压器故障信号;若电流偏离值的时长未超过预设时长时,则对变压器及变压器所对应负载端的偏
离时段和正常时段内的电能进行处理,对变压器端电能损耗进行识别;步骤四:基于变压器故障信号,对变压器的故障等级进行评估以实现对变压器故障等级确定

7.作为本发明进一步的方案:步骤一中,状态数据包括变压器的变压器实时输入电流

变压器额定输入电压

变压器额定输出电压和变压器实时输出电流;通过所述的变压器实时输入电流

变压器额定输入电压

变压器额定输出电压得到变压器输出端理论输出电流

8.作为本发明进一步的方案:将变压器实时输出电流与变压器理论输出电流进行处理,将变压器理论输出电流与变压器实时输出电流作差,得到电流偏离值

9.作为本发明进一步的方案:步骤三中,若电流偏离值

电流偏离阈值的时长未超过预设时长时;将电流偏离值

电流偏离阈值的时段记为偏离时段;将电流偏离值

电流偏离阈值的时段记为正常时段;在一个时间周期内,则对偏离时段的次数和时间进行获取,同时在该时间周期内对正常时段的次数和时间进行获取

10.作为本发明进一步的方案:在时间周期内:分别获取变压器在单次偏离时段内的工作电能;再对所有偏离时段的工作电能进行求和取平均,得到周期内变压器偏离时段负向工作电能;分别获取变压器在单次正常时段内的工作电能;再对所有正常时段的工作电能进行求和取平均,得到周期内变压器正常时段正向工作电能;将周期内变压器正常时段正向工作电能与偏离时段负向工作电能作差值计算,即得到变压器异动电能值

11.作为本发明进一步的方案:在时间周期内,在变压器处于偏离时段时,获取每次负载端偏离时段负向工作电能;在时间周期内,在变压器处于正常时段时,获取每次负载端正常时段正向工作电能;将周期内负载端偏离时段负向工作电能与正常时段正向工作电能作差值计算,即得到负载端异动电能值

12.作为本发明进一步的方案:将变压器异动电能值与传输损耗值进行差值计算,将得到的差值记为异动差值,将异动差值与负载端异动电能值进行比较;若异动差值

负载端异动电能值时,则表示变压器端电能损耗存异,生成变压器故障信号;若异动差值<负载端异动电能值时,则表示变压器端电能损耗无异,生成变压器正常信号

13.作为本发明进一步的方案:步骤四中,将变压器故障信号对应的变压器标记为故障变压器;获取故障变压器运行时的工作温度
;
获取故障变压器运行时的振动频率;获取故障变压器运行工况值;通过对故障变压器运行时的工作温度

振动频率和工况值处理得到故障变压器的故障系数;对故障变压器的故障系数进行识别,从而得到故障变压器的故障等级信号

14.作为本发明进一步的方案:运行工况值是通过对故障变压器的使用总时长

故障频率和损耗值加权处理得到

15.一种用于电力变压器的故障监测管理系统
,
包括:数据采集模块用于采集变压器的状态数据,基于状态数据得到变压器输出端理论输出电流,将变压器输出端理论输出电流与变压器输出端实时输出电流进行处理得到电流偏离值,将电流偏离值发送至云管控平台;数据分析模块接收云管控平台发送的电流偏离值,将变压器的电流偏离值与电流偏离阈值进行比较;若电流偏离值大于电流偏离阈值,则得到变压器提示信号;若电流偏离值小于等于电流偏离阈值,则得到变压器正常信号;将变压器提示信号和变压器正常信号发送至云管控平台;决策处理模块接收云管控平台发送的变压器提示信号,对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则生成变压器故障信号;若电流偏离值的时长未超过预设时长时,则对变压器及变压器所对应负载端的偏离时段和正常时段内的电能进行处理,对变压器端电能损耗进行识别;等级识别模块用于对变压器的故障等级进行评估以实现对变压器故障等级确定

16.本发明的有益效果:本发明通过对变压器状态数据处理得到变压器输出端理论输出电流,将测得的变压器实时输出电流与变压器输出端理论输出电流作差值处理得到变压器运行时的电流偏离值,通过变压器运行时的电流偏离值与预设的电流偏离值阈值进行比较,电流偏离值大于电流偏离值阈值,则表示变压器电流损耗过大,得到一个初始的提示信号,并基于初始的提示信号对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则表示变压器在运行过程中持续损耗过大且在预设范围内不能恢复,则表示变压器运行存在异常,识别精准度高;本发明通过初始的提示信号,基于初始的提示信号对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长未超过预设时长时,在一个时间周期内,获取变压器偏离时段和正常时段的次数和时间,并基于时间周期内变压器所有偏离时段的工作电能得到变压器偏离时段负向工作电能,基于时间周期内变压器所有正常时段的工作电能得到变压器正常时段正向工作电能,将变压器正常时段正向工作电能与偏离时段负向工作电能作差值计算,即得到变压器异动电能值,同时,得到负载端异动电能值,将变压器异动电能值与负载端异动电能值进行处理,对变压器端或负载端的损耗异常进行识别,从电能的损耗角度对变压器的故障进行多角度识别,可靠性强;本发明通过故障变压器运行时的工作温度

振动频率及工况值的处理得到故障变压器的故障系数,该故障变压器的故障系数结合了外部环境因素和内部运行因素,从而从多个角度对故障变压器的故障等级进行识别

附图说明
17.下面结合附图对本发明作进一步的说明

18.图1是本发明的流程图;图2是本发明的程序框图

具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围

实施例一
20.请参阅图1所示,本发明为一种用于电力变压器的故障监测管理方法,包括以下步骤:步骤一:基于变压器的状态数据得到变压器输出端理论输出电流,将变压器输出端理论输出电流与变压器输出端实时输出电流进行处理得到电流偏离值;步骤二:将变压器的电流偏离值与电流偏离阈值进行比较;若电流偏离值大于电流偏离阈值,则得到变压器提示信号;若电流偏离值小于等于电流偏离阈值,则得到变压器正常信号;步骤三:基于变压器提示信号,对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则生成变压器故障信号;若电流偏离值的时长未超过预设时长时,则对变压器及变压器所对应负载端的偏离时段和正常时段内的电能进行处理,对变压器端电能损耗进行识别;步骤四:基于变压器故障信号,对变压器的故障等级进行评估以实现对变压器故障等级确定

21.步骤一中,状态数据包括变压器的变压器实时输入电流

变压器额定输入电压

变压器额定输出电压和变压器实时输出电流;在变压器的输入端设置电流传感器,电流传感器用于实时采集变压器的输入电流,将变压器实时输入电流标记为
i1
;在变压器的输出端设置电流传感器,电流传感器用于实时采集变压器的输出电流,将变压器实时输出电流标记为
ia
;其中,变压器输入端的电流传感器与输出端的电流传感器采集完全同步;获取变压器的额定输入电压和额定输出电压,将变压器的额定输入电压标记为
u1
,将变压器的额定输出电压标记为
u2
;通过公式计算得到变压器输出端理论输出电流
i2
;将变压器实时输出电流
ia
与变压器理论输出电流
i2
进行处理;将变压器理论输出电流与变压器实时输出电流作差,即通过公式计算得到电流偏离值
ip1

预设变压器由损耗因素影响所得到的电流偏离阈值为
ip2
,将电流偏离值
ip1
与电流偏离阈值
ip2
进行比较;其中,电流偏离阈值为变压器的损耗

电阻

温升等因素所造成的电流损失值,该电流损失值为定值;若电流偏离值
ip1》
电流偏离阈值
ip2
,则表示变压器实时输出电流小

电流损耗过大,则生成变压器提示信号;若电流偏离值
ip1≤
电流偏离阈值
ip2
,则表示变压器实时输出电流大

电流损耗小,则生成变压器正常信号;当得到变压器提示信号时,对电流偏离值
ip1》
电流偏离阈值
ip2
的时长进行监测;若电流偏离值
ip1》
电流偏离阈值
ip2
的时长超过预设时长时,则生成变压器故障信号;若电流偏离值
ip1》
电流偏离阈值
ip2
的时长未超过预设时长时;将电流偏离值
ip1》
电流偏离阈值
ip2
的时段记为偏离时段;将电流偏离值
ip1≤
电流偏离阈值
ip2
的时段记为正常时段;在一个时间周期内,则对偏离时段的次数和时间进行获取,同时在该时间周期内对正常时段的次数和时间进行获取;其中,时间周期包括但不限于
10
分钟
、1
小时
、3
小时或
10
小时;在时间周期内,分别获取每次偏离时段的变压器实时输出电流

输出电压和所对应的时间,对变压器实时输出电流与输出电压进行乘积并对所对应的时间进行积分,得到变压器在单次偏离时段内的工作电能;对时间周期内变压器所有偏离时段的工作电能进行获取,对所有偏离时段的工作电能进行求和取平均,得到周期内变压器偏离时段负向工作电能;在时间周期内,分别获取每次正常时段的变压器实时输出电流

输出电压和所对应的时间,对变压器实时输出电流与输出电压进行乘积并对所对应的时间进行积分,得到变压器在单次正常时段内的工作电能;对时间周期内变压器所有正常时段的工作电能进行获取,对所有正常时段的工作电能进行求和取平均,得到周期内变压器正常时段正向工作电能;将周期内变压器正常时段正向工作电能与偏离时段负向工作电能作差值计算,即得到变压器异动电能值;在同一时间周期内,对变压器所连接的负载端异动电能值进行获取,具体包括:在时间周期内,在变压器处于偏离时段时,获取每次负载端实时输入电流

输入电压和所对应的时间,对负载端实时输入电流与输入电压进行乘积并对所对应的时间进行积分,得到负载端在单次偏离时段内的工作电能;对时间周期内负载端所有偏离时段的工作电能进行获取,对所有偏离时段的工作电能进行求和取平均,得到周期内负载端偏离时段负向工作电能;在时间周期内,在变压器处于正常时段时,获取每次负载端实时输入电流

输入电压和所对应的时间,对负载端实时输出电流与输出电压进行乘积并对所对应的时间进行积分,得到负载端在单次正常时段内的工作电能;对时间周期内负载端所有正常时段的工作电能进行获取,对所有正常时段的工作
电能进行求和取平均,得到周期内负载端正常时段正向工作电能;将周期内负载端偏离时段负向工作电能与正常时段正向工作电能作差值计算,即得到负载端异动电能值;将变压器异动电能值与传输损耗值进行差值计算,将得到的差值记为异动差值,将异动差值与负载端异动电能值进行比较;若异动差值

负载端异动电能值时,则表示变压器端电能损耗存异,生成变压器故障信号;若异动差值<负载端异动电能值时,则表示变压器端电能损耗无异,生成变压器正常信号;其中,传输损耗值为变压器与负载端的传输损耗值,通常由计算得到传输损耗值e,i为电流大小,r为电线电阻,
t
为传输时间

22.在本实施例中,在计算中能够将传输损耗值视为定值,实现对变压器异动电能值与负载端异动电能值进行比较

23.当得到变压器故障信号时,对变压器的故障等级进行评估,具体过程为:将变压器故障信号对应的变压器标记为故障变压器;获取故障变压器运行时的工作温度,将工作温度标记为
bt;
其中,工作温度为变压器上层油温的温度,通过温度传感器采集获得;获取故障变压器运行时的振动频率,将振动频率标记为
bp;
其中,振动频率为变压器整体运行时分贝值,通过振动传感器采集获得;获取故障变压器运行工况值,将运行工况值标记为
bk;
运行工况值的获取过程为:将故障变压器的使用总时长记为
g1
;将故障变压器的故障频率记为
g2
;将故障变压器的损耗值记为
g3
;其中,故障变压器的损耗值的获取过程为:获取变压器的铁损值和铜损值;将得到的变压器的铁损值与变压器的铜损值相加即得到故障变压器的损耗值
g3
;其中,铜损值为电流通过原副绕组时,在原副绕组的电阻上所消耗的功率值;铁损值为变压器在输电过程中由于铁芯磁化和磁化消除所引起的磁通值变化所造成的损耗值;对故障变压器的使用总时长
g1、
故障变压器的故障频率
g2
及故障变压器的损耗值
g3
加权处理,即得到故障变压器运行工况值
bk;
在一个具体的实施例,将故障变压器的使用总时长
g1
的权重占比分配为
b1
;将故障变压器的故障频率
g2
的权重占比分配为
b2
;将故障变压器的损耗值
g3
的权重占比分配为
b3;
根据公式计算得到故障变压器运行工况值
bk;
其中,
b1 b2 b3=1

b2》b3》b1》0

再通过公式计算得到故障变压器的故障系数
bx
,其中
,a1、a2

a3
均为预设比例系数
;
预设故障变压器的故障系数阈值的极限值为
bx1

bx2,
其中,
bx1《bx2
;其中,故障变压器的故障系数阈值的极限值为
bx1

bx2
是一个经验值,根据经验得到;实际在得到过程中,有很多组故障变压器的故障系数
bx
,工作人员根据这么多组故障系数
bx
对变压器所对应的故障等级进行识别,从而得到一个变压器故障系数与变压器故障等级的对应关系,从而根据故障等级的得到故障变压器的故障系数阈值的极限值为
bx1

bx2
,通过故障变压器的故障系数阈值的极限值的比较,即完成对故障变压器故障的识别;当时,则生成故障变压器的故障一级等级信号;当时,则生成故障变压器的故障二级等级信号;当时,则生成故障变压器的故障三级等级信号;其中,故障变压器的故障等级越高,则表明故障变压器的故障越严重

24.在一个具体的实施例中,故障变压器的故障等级越高,则表示故障变压器的维修紧急程度越高,便于合理的对维修人员及所对应的故障变压器进行安排处理,可视化程度高

实施例二
25.请参阅图2所示,本发明为一种用于电力变压器的故障监测管理系统,包括数据采集模块

数据分析模块

决策处理模块

等级识别模块和云管控平台;数据采集模块用于采集变压器的状态数据,基于状态数据得到变压器输出端理论输出电流,将变压器输出端理论输出电流与变压器输出端实时输出电流进行处理得到电流偏离值,将电流偏离值发送至云管控平台;数据分析模块接收云管控平台发送的电流偏离值,将变压器的电流偏离值与电流偏离阈值进行比较;若电流偏离值大于电流偏离阈值,则得到变压器提示信号;若电流偏离值小于等于电流偏离阈值,则得到变压器正常信号;将变压器提示信号和变压器正常信号发送至云管控平台;决策处理模块接收云管控平台发送的变压器提示信号,对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则生成变压器故障信号;若电流偏离值的时长未超过预设时长时,则对变压器及变压器所对应负载端的偏离时段和正常时段内的电能进行处理,对变压器端电能损耗进行识别;等级识别模块用于对变压器的故障等级进行评估以实现对变压器故障等级确定

26.本发明的核心点之一:在于通过对变压器状态数据处理得到变压器输出端理论输出电流,将测得的变压器实时输出电流与变压器输出端理论输出电流作差值处理得到变压器运行时的电流偏离值,通过变压器运行时的电流偏离值与预设的电流偏离值阈值进行比较,电流偏离值大于电流偏离值阈值,则表示变压器电流损耗过大,得到一个初始的提示信号,并基于初始的提示信号对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长超过预设时长时,则表示变压器在运行过程中持续损耗过大且在预设范围内不能恢复,则表示变压
器运行存在异常,识别精准度高;本发明的核心点之一:在于通过初始的提示信号,基于初始的提示信号对电流偏离值的时长进行监测,若电流偏离值的时长未超过预设时长时,在一个时间周期内,获取变压器偏离时段和正常时段的次数和时间,并基于时间周期内变压器所有偏离时段的工作电能得到变压器偏离时段负向工作电能,基于时间周期内变压器所有正常时段的工作电能得到变压器正常时段正向工作电能,将变压器正常时段正向工作电能与偏离时段负向工作电能作差值计算,即得到变压器异动电能值,同时,得到负载端异动电能值,将变压器异动电能值与负载端异动电能值进行处理,对变压器端或负载端的损耗异常进行识别,从电能的损耗角度对变压器的故障进行多角度识别,可靠性强;本发明的核心点之一:在于对故障变压器的识别,即通过故障变压器运行时的工作温度

振动频率及工况值的处理得到故障变压器的故障系数,该故障变压器的故障系数结合了外部环境因素和内部运行因素,从而从多个角度对故障变压器的故障等级进行识别

27.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围

凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内

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