一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，包括下列步骤：采集变压器箱壁的振动信号、变压器三相电压信号、变压器三相电流信号和中性点直流电流；基于K-means聚类分析法建立变压器振动聚类模型；将测得的变压器箱壁振动信号100Hz分量的幅值与变压器振动聚类模型的输出量进行比较，若二者的相对误差小于一阈值，则判断变压器运行状态正常；若二者的相对误差大于等于该阈值，则判断变压器运行状态异常。该方法能有效地、高灵敏度地在线监测出直流偏磁条件下变压器的运行状态，从而可及时采取有效的变压器直流偏磁有效措施或检修变压器，避免大的故障的发生。
【专利说明】一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号检测方法，尤其涉及一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法。
【背景技术】
[0002]在国家“西电东送、南北互供”的战略方针下，高压直流输电(High VoltageDirect Current, HVDC)以其输送容量大、输送距离远等优势在我国西电东送的远距离电能输送中发挥了十分重要的作用，得到了广泛的应用。
[0003]直流输电系统的运行方式主要有单极、双极和同极三种，我国直流输电系统大部分是双极中性点接地方式的系统。但当高压直流输电采用单极大地回路运行方式或双极不平衡运行方式时，会有高达几千安培的电流从直流接地极注入大地，进而引起变电站接地网地电位的变化。若两个变电站接地网之间存在电位差，会有直流电流经变压器中性点、变压器绕组及输电线路的回路流通，发生变压器直流偏磁现象。此外，地磁暴发生时，与工频电流相比，若将变化频率在0.0OlHz-0.1Hz之间的地磁感应电流(GeomagneticallyInduced Current，GIC)视为准直流，也会发生变压器直流偏磁现象。直流偏磁时，变压器铁芯出现半周饱和，励磁电流发生畸变，漏磁增加，振动加剧和噪声增大，引起绕组温升超过限值，金属结构件和油箱发生局部过热现象。局部过热将使绝缘老化并使变压器油分解，影响变压器的寿命，对变压器的正常运行产生严重影响。此外，直流偏磁使得变压器成了电力系统中的谐波源，不仅增加了变压器的无功消耗，而且可能引起保护继电器误动作，所以如何在直流偏磁条件下准确地对变压器的工作状态进行监测是电力输送的关键环节。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，能够实现变压器的工作状态的高效、准确判断，保障电力变压器的安全稳定运行。
[0005]本发明采用下述技术方案:
[0006]一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，包括一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，包括以下几个步骤:
[0007](I):通过将振动传感器设置在变压器的箱壁上，实时采集变压器箱壁的振动信号；通过电压互感器和电流互感器分别采集变压器的三相电压信号和三相电流信号；通过直流电流互感器采集变压器中性点的直流电流；
[0008](2):将步骤(I)中采集到的振动信号进行抗混迭数字滤波和高速缓存，然后与电压互感器、电流互感器和直流电流互感器分别采集到的变压器的三相电压信号、三相电流信号和中性点直流电流一起通过高速总线传输至数据分析模块；
[0009](3):数据分析模块对接收到的信号数据通过K-means聚类分析法建立变压器振动聚类模型；
[0010](4):在采集的变压器箱壁上的振动信号中选取与变压器振动聚类模型的输出量Y时间相对应的振动信号，对此振动信号进行傅里叶变换，得到该振动信号的IOOHz (Z轴)分量的幅值Y’ ；
[0011](5):将Y’与变压器振动聚类模型的输出量Y进行比较，若二者的相对误差小于15%，则判断变压器运行状态正常；若二者的相对误差大于等于15%，则判断变压器运行状态异常。
[0012]所述的通过K-means聚类分析法建立变压器振动聚类模型具体包括以下几个步骤:
[0013]3a:通过下列公式对中性点电流为某一定值时的振动信号、三相电压信号和三相电流信号分别进行归一化处理:
【权利要求】
1.一种直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，其特征在于:包括以下几个步骤: (1):通过将振动传感器设置在变压器的箱壁上，实时采集变压器箱壁的振动信号；通过电压互感器和电流互感器分别采集变压器的三相电压信号和三相电流信号；通过直流电流互感器采集变压器中性点的直流电流； (2):将步骤⑴中采集到的振动信号进行抗混迭数字滤波和高速缓存，然后与电压互感器、电流互感器和直流电流互感器分别采集到的变压器的三相电压信号、三相电流信号和中性点直流电流一起通过高速总线传输至数据分析模块； (3):数据分析模块对接收到的信号数据通过K-means聚类分析法建立变压器振动聚类模型； (4):在采集的变压器箱壁上的振动信号中选取与变压器振动聚类模型的输出量Y时间相对应的振动信号，对此振动信号进行傅里叶变换，得到该振动信号的IOOHz分量的幅值Y，; (5):将Y’与变压器振动聚类模型的输出量Y进行比较，若二者的相对误差小于15%，则判断变压器运行状态正常；若二者的相对误差大于等于15%，则判断变压器运行状态异常。
2.根据权利要求1所述的直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，其特征在于:所述的通过K-means聚类分析法建立变压器振动聚类模型具体包括以下几个步骤: 3a:通过下列公式对中性点电流为某一定值时的振动信号、三相电压信号和三相电流信号分别进行归一化处理:
3.根据权利要求1所述的直流偏磁条件下电力变压器运行状态的在线监测方法，其特征在于:所述的步骤3f计算每个聚类的总体距离具体包括以下两个步骤: 3Π:利用公式
【文档编号】G01H17/00GK103713217SQ201310729107
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】韩金华, 王丰华, 杨晓辉, 王伟, 李予全, 董曼玲, 郑含博, 杨威, 郭磊, 王吉, 王震宇 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司电力科学研究院, 上海交通大学