電力變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究

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1、電力變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究一、電力變壓器故障診斷的現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，電力變壓器一直受到電力部門、專家學(xué)者的普遍重視，針對(duì)變壓器的研究也取得了一定的成果，隨著大型變壓器制造水平的不斷提高，變壓器的可靠性也越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行單位的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的要求不斷提高。在我國(guó)電力系統(tǒng)變電設(shè)備的定期維修制度是以時(shí)間為基礎(chǔ)的，定期維修制度不管設(shè)備的實(shí)際狀況如何，到期必修,缺乏對(duì)設(shè)備的綜合分析，往往不是維修過(guò)量，就是維修不足。由此造成大量人力和物力的浪費(fèi)，還降低了供電可靠性。鑒于傳統(tǒng)的設(shè)備定期維修所暴露出來(lái)的問(wèn)題，即一方面盲目地對(duì)多數(shù)完好設(shè)備定期維修，造成人力物力浪費(fèi)，而且這種過(guò)度維修還可能引入新的故

2、障隱患;另一方面還存在因一些產(chǎn)品性能缺陷包括絕緣缺陷未能得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢修而發(fā)展成為重大故障的可能。因此，人們開始關(guān)注變壓器狀態(tài)維修的研究和應(yīng)用，基于設(shè)備實(shí)際狀態(tài)或其預(yù)測(cè)的試驗(yàn)和維護(hù)，即狀態(tài)維修并認(rèn)為通過(guò)以在線監(jiān)測(cè)為主，離線試驗(yàn)為輔的監(jiān)測(cè)手段的結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)由定期維修到狀態(tài)維修的轉(zhuǎn)變。二、變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以微處理器技術(shù)為核心，由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊和故障診斷三大模塊組成，如下圖所示。傳感器將采集到的振動(dòng)、噪音、電壓等被動(dòng)信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理后，通過(guò)以太網(wǎng)上傳到上位機(jī)中央監(jiān)控站，其上的分析軟件采用windows事件驅(qū)動(dòng)方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、存儲(chǔ)、分析、做出診斷。圖2.1

3、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)三、變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷相關(guān)技術(shù)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究所涉及的學(xué)科領(lǐng)域種類繁多，并在不斷豐富。各種新技術(shù)的使用，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷提供了有力的技術(shù)支持，使其功能更加強(qiáng)大，使用更加方便。（一）傳感器技術(shù)：作為故障診斷的基礎(chǔ)，首先要獲取被監(jiān)測(cè)設(shè)備的各種狀態(tài)信息。很多情況下，狀態(tài)信號(hào)如果不是電信號(hào)就很難進(jìn)行分析處理，這就需要采用傳感器，把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)以供分析。（二）數(shù)據(jù)通訊技術(shù)：一般來(lái)講，由于處理器速度和功能的限制，故障診斷都是通過(guò)基于PC機(jī)開發(fā)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要把這種狀態(tài)信息傳送到PC機(jī)。傳統(tǒng)的通訊手段有RS-232、RS-485,這些通訊方式傳輸速度

4、慢、通訊距離近、抗干擾能力差，難以滿足實(shí)時(shí)高速的數(shù)據(jù)通訊要求。近年來(lái)，各種現(xiàn)場(chǎng)總線、USB、以太網(wǎng)等通訊技術(shù)日益成熟，它們傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)，被人們?cè)絹?lái)越多的應(yīng)用到數(shù)據(jù)通訊中。（三）故障診斷技術(shù)：故障診斷技術(shù)屬于信息技術(shù)范疇。其診斷依據(jù)是被診斷對(duì)象的一切有用的狀態(tài)信息。沒(méi)有狀態(tài)信息，故障診斷就無(wú)從談起。對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)傳感器來(lái)采集信息是獲取狀態(tài)信息的必要手段。傳感器采集獲得的信息往往是雜亂無(wú)章的，其特征不明顯、不直觀，很難加以判別。故障診斷技術(shù)就是對(duì)狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析處理，做出正確的診斷結(jié)論。變壓器的狀態(tài)信號(hào)有振動(dòng)、電壓、電流、溫度、油中氣體含量、局部放電等。變壓器狀態(tài)監(jiān)

5、測(cè)與故障診斷系統(tǒng)就是對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行加工、變換，提出對(duì)診斷有用的敏感征兆。頻譜分析、相關(guān)分析、傳遞函數(shù)分析、時(shí)間序列分析、傅立葉變換等信號(hào)處理方法在故障診斷中發(fā)揮了巨大的作用。近年來(lái)，小波變換理論引起了廣大研究人員的興趣。小波變換是一種新的時(shí)頻分析方法，它通過(guò)一個(gè)變尺度滑動(dòng)窗沿時(shí)間軸對(duì)信號(hào)進(jìn)行分段截取與分析，小波變換中的滑動(dòng)窗是隨尺度因子而變化的。在高頻段具有高的時(shí)間分辨率，在低頻段具有高的頻率分辨率。由于有良好的時(shí)頻局部化特性，小波變換可以準(zhǔn)確地抓住瞬變信號(hào)的特征，不僅能對(duì)信號(hào)中的短時(shí)高頻成分進(jìn)行準(zhǔn)確定位，也能對(duì)信號(hào)中的低頻變化趨勢(shì)進(jìn)行估計(jì)。變壓器在正常運(yùn)行、外部故障和發(fā)生勵(lì)磁涌流時(shí)，變

6、壓器繞組的匝數(shù)和漏磁通所經(jīng)過(guò)磁路均未發(fā)生變化，變壓器繞組的漏感亦不會(huì)發(fā)生變化。但變壓器繞組發(fā)生單相接地故障、各相繞組之間發(fā)生相間短路或單相繞組部分線匝之間發(fā)生匝間短路時(shí)，繞組電流通過(guò)的繞組匝數(shù)會(huì)發(fā)生變化，漏感定會(huì)發(fā)生變化;若繞組中的某一或某一些股發(fā)生了斷股故障，則該繞組的電阻值會(huì)發(fā)生明顯的變化?；谝陨纤鎏匦?，可把變壓器繞組的漏感和電阻值是否發(fā)生變化作為區(qū)分變壓器繞組故障和非故障、外部故障、勵(lì)磁涌流的判據(jù)。因此，現(xiàn)在的任務(wù)是要辨識(shí)出電阻和漏感值。電阻和漏感值參數(shù)的辨識(shí)最小二乘辨識(shí)應(yīng)用于變壓器繞組參數(shù)辨識(shí)，就是根據(jù)測(cè)量得到的一組輸入輸出量，通過(guò)一系列的矩陣運(yùn)算，最后得出參數(shù)的最優(yōu)解。以星

7、型接地的雙繞組變壓器為例，待辨識(shí)向量即待求的參數(shù)向量為：取一定數(shù)量的電流電壓的測(cè)量值系列，求得丫和（P,然后利用式（2.1）,即得到估計(jì)值8。遞推最小二乘辨識(shí)法應(yīng)用于變壓器繞組參數(shù)辨識(shí)，就是通過(guò)基本最小二乘辨識(shí)法得到變壓器繞組的各參數(shù)后（由n+N個(gè)量測(cè)系列辨識(shí)得到），通過(guò)增加一個(gè)新的測(cè)量值（第n+N+1），來(lái)改進(jìn)已有的參數(shù)估計(jì)，并且通過(guò)這個(gè)新的量測(cè)值來(lái)估計(jì)出參數(shù)的變化情況。遞推最小二乘辨識(shí)法的過(guò)程實(shí)際上就是解式(2.5)的過(guò)程。仍以