一种变压器绕组变形检测方法及系统与流程

本发明涉及电力设备故障检测领域，特别涉及一种变压器绕组变形检测方法及系统。

背景技术：

我国工业的迅猛发展离不开高效可靠的供电系统，而供电系统为了保证高效可靠的供电，对发生故障的电力设备需要检测准确，尤其是供电系统的变压器。根据对变压器故障的统计，绕组短路强度不足造成的绕组变形占了变压器故障的60％以上。

现有技术中，对变压器的绕组变形的检测方式有频率响应法，通过测量变压器频率响应并比较其变化判断绕组是否变形，此外还有低压脉冲法、短路电抗法等方法，以上方法均需要变压器退出运行，且试验周期长，现场干扰大，如果发现异常还需要进行吊罩检查，很大程度上降低了变压器运行效率。

因此，如何减少变压器停机检修的时间，快速对绕组变形进行判断，从而提高变压器运行效率是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变压器绕组变形检测方法及系统，通过获取变压器发生故障后的绕组油压数据，并对该数据进行函数变换，得到故障后油压数据的谐波分量，计算故障后油压数据谐波分量和故障前油压数据的谐波分量之比，得到谐波分量幅值比，对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，可见，本发明在变压器发生故障后，利用现有技术中压力传感器速度快、精度高且测量范围大的特点，快速准确获得油压数据计算过程采用了函数变换和谐波分量比值，降低了油压参数本身携带的误差，同时也减少了外界影响因素，增加了检测准确度，而且变压器无须停机或长时间停机就能够判断绕组是否变形，提高了变压器的运行效率。其具体方案如下：

一种变压器绕组变形检测方法，包括：

变压器发生故障后，获取绕组的第一油压数据；

对所述第一油压数据进行函数变换，得到所述第一油压数据相应的谐波分量；

对所述绕组的第二油压数据进行所述函数变换，得到所述第二油压数据相应的谐波分量，其中，所述第二油压数据为所述绕组在所述变压器发生故障之前的油压数据；

求所述第一油压数据相应的谐波分量与第二油压数据相应的谐波分量的比值，得到谐波分量幅值比；

对所述谐波分量幅值比进行判断，若所述谐波分量幅值比超过第一阈值，则发出绕组损伤警报。

优选的，所述函数变换为快速傅里叶变换。

优选的，所述第一油压数据相应的谐波分量和所述第二油压数据相应的谐波分量均为二次谐波分量。

优选的，所述获取绕组的第一油压数据具体包括：

对所述绕组的油压进行实时监测，并在所述变压器发生故障后，获取所述绕组的所述第一油压数据。

优选的，所述检测方法还包括：

对所述二次谐波分量幅值比进行判断，若所述二次谐波分量幅值比大于第二阈值，且小于第一阈值，则发出绕组可能损伤警告，

其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。

优选的，所述检测方法还包括：

对所述二次谐波分量幅值比进行判断，若所述二次谐波分量幅值比小于第二阈值，则对所述变压器油压继续进行监测。

本发明还公开了一种变压器绕组变形检测系统，包括：

油压获取模块，用于在变压器发生故障后，获取绕组的第一油压数据；

函数变换模块，用于对所述第一油压数据和第二油压数据进行函数变换，得到所述第一油压数据相应的谐波分量和所述第二油压数据相应的谐波分量，其中，所述第二油压数据为所述绕组在所述变压器发生故障之前的油压数据；

比值计算模块，用于求所述第一油压数据相应的谐波分量与第二油压数据相应的谐波分量的比值，得到谐波分量幅值比；

阈值判断模块，用于对所述谐波分量幅值比进行判断；

第一警报模块，用于若所述阈值判断模块判定所述谐波分量幅值比超过第一阈值，则发出绕组损伤警报。

优选的，所述函数变换模块包括：

快速傅里叶变换单元，用于对所述第一油压数据和第二油压数据进行快速傅里叶变换，得到所述第一油压数据相应的二次谐波分量和所述第二油压数据相应的二次谐波分量。

优选的，所述油压获取模块包括：

油压监测单元，用于对所述绕组的油压进行实时监测。

优选的，所述检测系统还包括：

第二警报模块，用于若所述阈值判断模块判定所述谐波分量幅值比大于第二阈值，且小于第一阈值，则发出绕组可能损伤警告，

其中，所述第二阈值小于所述第一阈值。

本发明公开了一种变压器绕组变形检测方法及系统，通过获取变压器发生故障后的绕组油压数据，并对该数据进行函数变换，得到故障后油压数据的谐波分量，计算故障后油压数据谐波分量和故障前油压数据的谐波分量之比，得到谐波分量幅值比，对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，可见，本发明在变压器发生故障后，利用现有技术中压力传感器速度快、精度高且测量范围大的特点，快速准确获得油压数据，并对该数据采取函数变换得到谐波分量，通过计算对比故障前的数据，得到谐波分量幅值比，再对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，如上计算过程采用了函数变换和谐波分量比值，降低了油压参数本身携带的误差，同时也通过减少了外界影响因素造成的数据误差，增加了检测准确度，而且变压器无须停机或长时间停机就能够判断绕组是否变形，从而提高了变压器的运行效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种变压器绕组变形检测方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种变压器绕组变形检测系统结构图。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种变压器绕组变形检测方法，参见图1所示，包括步骤S1-S5，其中：

步骤S1：变压器发生故障后，获取绕组的第一油压数据。

本发明实施例中，获取绕组的第一油压数据可以通过读取绕组上压力传感器实时数据获得，此时意味着变压器发生故障后立即对绕组进行变形检测的。此外也可采取其他的方式获得上述第一油压数据，例如读取故障信息记录中的油压数据，此时意味着变压器发生故障一段时间后对绕组进行变形检测。

步骤S2：对上述第一油压数据进行函数变换，得到上述第一油压数据相应的谐波分量。

本发明实施例中，对步骤S1中获取的第一油压数据进行函数变换，将其变为相应了频域、时域等数据，从而渐少其他外在因素的影响，以渐少误差。

可以理解的是，第一油压数据相应的谐波分量可以是单个次数分量，例如二次谐波分量、三次谐波分量，可以是多个次数分量的集合，例如二次谐波分量与三次谐波分量。

步骤S3：对上述绕组的第二油压数据进行上述函数变换，得到上述第二油压数据相应的谐波分量，其中，上述第二油压数据为上述绕组在上述变压器发生故障之前的油压数据。

本发明实施例中，第二油压数据的来源可以是变压器绕组油压的出厂数据，也可以是在变压器正常工作时，通过绕组上压力传感器获取的压力数据。

可以理解的是，第二油压数据相应的谐波分量可以是单个次数分量，例如二次谐波分量、三次谐波分量，可以是多个次数分量的集合，例如二次谐波分量与三次谐波分量。

需要说明的是，步骤S2和步骤S3无先后区分，且步骤S2和步骤S3进行的顺序并不影响结果，即步骤S2和步骤S3可以同时进行、也可以先进行步骤S2再进行步骤S3、也可以先进行步骤S3再进行步骤S2。

步骤S4：求上述第一油压数据相应的谐波分量与第二油压数据相应的谐波分量的比值，得到谐波分量幅值比。

本发明实施例中，由于不同次数分量的谐波分量数据相差较大，为了提高计算准确度，减小误差，步骤S2中获得的第一油压数据的谐波分量的次数分量和步骤S3中获得的第二油压数据相应的谐波分量的次数分量相同，例如，第一油压数据的谐波分量为二次谐波分量，那么第二油压数据相应的谐波分量也为二次谐波分量。

步骤S5：对上述谐波分量幅值比进行判断，若上述谐波分量幅值比超过第一阈值，则发出绕组损伤警报。

本发明公开了一种变压器绕组变形检测方法，通过获取变压器发生故障后的绕组油压数据，并对该数据进行函数变换，得到故障后油压数据的谐波分量，计算故障后油压数据谐波分量和故障前油压数据的谐波分量之比，得到谐波分量幅值比，对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，可见，本发明在变压器发生故障后，利用现有技术中压力传感器速度快、精度高且测量范围大的特点，快速准确获得油压数据，并对该数据采取函数变换得到谐波分量，通过计算对比故障前的数据，得到谐波分量幅值比，再对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，如上计算过程采用了函数变换和谐波分量比值，降低了油压参数本身携带的误差，同时也通过减少了外界影响因素造成的数据误差，增加了检测准确度，而且变压器无须停机或长时间停机就能够判断绕组是否变形，从而提高了变压器的运行效率。

本发明实施例公开了一种具体的变压器绕组变形检测方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

本发明实施例中，步骤S2和步骤S3中的函数变换为快速傅里叶变换。

可以理解的是，根据傅立叶变换的原理，任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加，而快速傅里叶变换可以减少变换的乘法计算，从而加快步骤S2和步骤S3中的函数变换过程，从而提高检测效率。

本发明实施例中，当步骤S2和步骤S3中的函数变换采用快速傅里叶变换，则步骤S2中的第一油压数据相应的谐波分量和步骤S3中的第二油压数据相应的谐波分量均为二次谐波分量。

可以理解的是，由于谐波分量具有衰减特性，且三次谐波相对应变换前的数据衰减幅度过大，误差较大，为了提高计算准确度，因此采用二次谐波分量。

本发明实施例中，为了对绕组变形进行实时检测，步骤S1中获取绕组的第一油压数据具体包括：

对上述绕组的油压进行实时监测，并在所述变压器发生故障后，获取上述绕组的第一油压数据。

本发明实施例中，步骤S5中对谐波分量幅值比判断还包括：

对上述二次谐波分量幅值比进行判断，若上述二次谐波分量幅值比大于第二阈值，且小于第一阈值，则发出绕组可能损伤警告，

其中，上述第二阈值小于上述第一阈值。

本发明实施例中，检测方法还包括：

对上述二次谐波分量幅值比进行判断，若上述二次谐波分量幅值比小于第二阈值，则对上述变压器油压继续进行监测。

需要说明的是，当步骤S2和步骤S3中的函数变换采用快速傅里叶变换，且谐波分量为二次谐波分量，第一阈值优选设置为200％，第二阈值优选设置为50％，此时，

若二次谐波分量幅值比大于200％，则发出绕组损伤警报；

若二次谐波分量幅值比大于50％且小于200％，则发出绕组可能损伤警告；

若二次谐波分量幅值比小于200％，则返回步骤S6，即对上述绕组的油压进行实时监测。

本发明还公开了一种变压器绕组变形检测系统，参见图2所示，包括油压获取模块11、函数变换模块12、比值计算模块13、阈值判断模块14和第一警报模块15，其中，

油压获取模块11，用于在变压器发生故障后，获取绕组的第一油压数据。

本发明实施例中，油压获取模块11可以通过读取绕组上压力传感器实时数据获得，此时意味着变压器发生故障后立即对绕组进行变形检测的。此外油压获取模块11也可采取其他的方式获得上述第一油压数据，例如读取系统芯片存储区中的故障信息记录中的油压数据，此时意味着变压器发生故障一段时间后对绕组进行变形检测。

函数变换模块12，用于对上述第一油压数据和第二油压数据进行函数变换，得到上述第一油压数据相应的谐波分量和上述第二油压数据相应的谐波分量，其中，上述第二油压数据为上述绕组在上述变压器发生故障之前的油压数据。

可以理解的是，第一油压数据或第二油压数据相应的谐波分量可以是单个次数分量，例如二次谐波分量、三次谐波分量，可以是多个次数分量的集合，例如二次谐波分量与三次谐波分量。

比值计算模块13，用于求上述第一油压数据相应的谐波分量与第二油压数据相应的谐波分量的比值，得到谐波分量幅值比。

本发明实施例中，由于不同次数分量的谐波分量数据相差较大，为了提高计算准确度，减小误差，第一油压数据的谐波分量的次数分量和第二油压数据相应的谐波分量的次数分量相同，例如，第一油压数据的谐波分量为二次谐波分量，那么第二油压数据相应的谐波分量也为二次谐波分量。

阈值判断模块14，用于对上述谐波分量幅值比进行判断。

第一警报模块15，用于若上述阈值判断模块14判定上述谐波分量幅值比超过第一阈值，则发出绕组损伤警报。

本实施例中，当阈值判断模块判定谐波分量幅值比超过第一阈值，第一警报模块支持如下警报方式：在显示屏的显示区域中通过文字或图标予以显示、通过喇叭发出绕组损伤警报、通过亮起特定标志着绕组损伤的信号灯。

本发明公开了一种变压器绕组变形检测系统，包括油压获取模块、函数变换模块、比值计算模块、阈值判断模块和第一警报模块，通过油压获取模块获取变压器发生故障后的绕组油压数据，函数变换模块对该数据进行函数变换后，得到故障后油压数据的谐波分量，比值计算模块计算故障后油压数据谐波分量和故障前油压数据的谐波分量之比，得到谐波分量幅值比，阈值判断模块对幅值比进行判断，若超过阈值，则第一警报模块发出绕组损伤警报，可见，本发明在变压器发生故障后，利用现有技术中压力传感器速度快、精度高且测量范围大的特点，快速准确获得油压数据，并对该数据采取函数变换得到谐波分量，通过计算对比故障前的数据，得到谐波分量幅值比，再对幅值比进行判断，若超过阈值，则判断绕组变形，如上计算过程采用了函数变换和谐波分量比值，降低了油压参数本身携带的误差，同时也通过减少了外界影响因素造成的数据误差，增加了检测准确度，而且变压器无须停机或长时间停机就能够判断绕组是否变形，从而提高了变压器的运行效率。

本发明实施例还公开了一种具体的变压器绕组变形检测系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

本实施例中，函数变换模块包括：

快速傅里叶变换单元，用于对上述第一油压数据和第二油压数据进行快速傅里叶变换，得到上述第一油压数据相应的二次谐波分量和上述第二油压数据相应的二次谐波分量。

可以理解的是，根据傅立叶变换的原理，任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加，而快速傅里叶变换可以减少变换的乘法计算，从而加快函数变换模块的函数变换过程，从而提高检测效率。同时，由于谐波分量具有衰减特性，且三次谐波相对应变换前的数据衰减幅度过大，误差较大，为了提高计算准确度，因此采用二次谐波分量。

本发明实施例中的油压获取模块包括：

油压监测单元，用于对上述绕组的油压进行实时监测。

可以理解的是，油压监测单元可以直接位于绕组表面，也可以位于绕组外壳内表面。同时，油压检测单元具体可以由多个均匀分布在绕组表面的压力传感探头组成，各探头所获取的油压的平均值为油压监测单元所获取的油压数值。

为了对绕组变形情况进行详细准确地说明，本发明实施例进一步包括：

第二警报模块，用于若上述阈值判断模块判定上述谐波分量幅值比大于第二阈值，且小于第一阈值，则发出绕组可能损伤警告，

其中，上述第二阈值小于上述第一阈值。

本实施例中，当阈值判断模块判定谐波分量幅值比大于第二阈值，且小于第一阈值，第二警报模块支持如下警报方式：在显示屏的显示区域中通过文字或图标予以显示、通过喇叭发出绕组可能损伤警报、通过亮起特定标志着绕组可能损伤的信号灯。

需要说明的是，当函数变换模块中包括快速傅里叶变换单元，即对第一油压数据和第二油压数据进行快速傅里叶变换，得到相应的二次谐波分量，第一阈值优选设置为200％，第二阈值优选设置为50％，此时，

若二次谐波分量幅值比大于200％，则第一警报模块发出绕组损伤警报；

若二次谐波分量幅值比大于50％且小于200％，则第二警报模块发出绕组可能损伤警告；

若二次谐波分量幅值比小于200％，则油压获取模块中的油压监测单元继续对绕组的油压进行实时监测。

可以理解的是，第一警报模块发出的绕组损伤警报和第二警报模块发出的绕组可能损伤警告，可以由同一个喇叭予以警报，且可以在同一块显示区域显示。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种变压器绕组变形检测方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。