一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质与流程

本发明涉及变压器状态诊断领域，具体涉及一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质。

背景技术：

1、电力变压器是电网中昂贵且重要的枢纽设备，其运行可靠性直接关系到整个电力系统的安全与稳定。变压器一旦发生故障，波及范围广，可能造成严重的经济损失和社会影响。电力变压器铁芯的状态可能随运输、安装、运行及短路事故而逐渐劣化，及时发现铁芯机械故障隐患具有重要意义。

2、目前，电力变压器铁芯机械故障诊断方法包括短路阻抗法、频响法、油中溶解气体分析法及振动法，前三种方法都是停电试验方法，无法实现带电监测。而振动法具有与变压器无电气连接、受电磁干扰小、灵敏度高、易于实现带电检测等特点，近年来受到了越来越多的关注。

3、现有技术一：电力变压器内部松动判断系统及其方法(授权公告号：cn104236702b)，公开了根据振动信号随松动程度的变化特点，利用振动信号中100hz信号判断出变压器的松动故障。

4、现有技术二：一种基于振动图像的变压器铁心松动诊断方法(授权公告号：cn109470972b)，公开了通过振动信号得到变压器各个位置的振动加速度通过振动加速度绘制加速度云图后转换为灰度图；通过灰度图计算变压器的振动共生矩阵，并从振动共生矩阵提取出能量作为特征量，从而能够得到变压器在不同工况下的特征值，根据变压器在不同工况下的特征值得到特征值变化规律表，通过特征值变化规律表能够判断变压器铁心是否松动。

5、电力变压器铁心振动主要由硅钢片的磁致伸缩和接缝处电磁力引起，当铁芯的机械状态劣化时，振动信号时域波形、频谱特征等发生变化，信号复杂度增加，现有技术多是通过振动信号频谱的变化对铁芯机械状态进行分析和诊断，但目前现有技术中通过振动信号进行铁芯状态诊断的方法都较为复杂，中间数据产生误差则容易导致最后结果产生的误差较大，且现有技术多只能通过振动信号诊断铁芯的松动故障。

6、而电力变压器铁芯状态正常时振动信号基频为100hz，一个工频周期内的两个半周信号近似对称分布，而当铁芯机械状态异常时，一个工频周期内的两个半周信号畸变明显，不再对称分布，因此也可以通过两个半周信号对比来评估铁芯机械状态。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质，通过两个半周信号对比来评估铁芯机械状态，简单有效。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种变压器铁芯机械状态诊断方法，包括如下步骤：

4、s1.在电力变压器油箱表面布置加速度传感器，根据预设的采样频率和采样时长采集变压器一个工频周期的振动信号x(n),(n＝1,2,…,2n)，

5、其中，n为一个工频周期内振动信号的采集顺序，x(1)为第一次采集振动信号，2n为一个工频周期内振动信号的采集次数，x(2n)为第2n次采集振动信号；

6、s2.基于步骤s1，对采集的振动信号进行带通滤波；

7、s3.基于步骤s2，分别计算所采集的一个工频周期振动信号的两个半周信号的平均值，计算方法如下：

8、

9、

10、其中，为第一个半周信号的平均值，为第二个半周信号的平均值，i为一个工频周期内振动信号的采集顺序，n为一个工频周期内第n次振动信号的采集顺序；

11、s4.基于步骤s3，根据两个半周信号的平均值分别计算两个半周信号的标准差比值ratio_s，计算方法如下：

12、

13、

14、

15、其中，s1为第一个半周信号的标准差，s2为第二个半周信号的标准差，ratio_s为第一个半周信号与第二个半周信号的标准差比值；

16、s5.基于步骤s2，分别计算两个半周信号的有效值比值ratio_rms，计算方法如下：

17、

18、

19、

20、其中，rms1为第一个半周信号的有效值，rms2为第二个半周信号的有效值，ratio_rms为第一个半周信号与第二个半周信号的有效值比值；

21、s6.设定标准差比值阈值r1和有效值比值阈值r2；

22、s7.根据标准差比值ratio_s、有效值比值ratio_rms、标准差比值阈值r1和有效值比值阈值r2综合判断变压器铁芯机械状态。

23、优选的，在步骤s1中，为了有效采集一个工频周期信号，采样频率为1-200ks/s，采样时长为20-1000ms。

24、优选的，为了更加有效的采集一个工频周期信号，采样频率为25.6ks/s，采样时长为20ms。

25、优选的，为了滤除无效信号保留有效信号，带通滤波的高、低频截止频率分别为2000hz和30hz。

26、进一步的，步骤s7中综合判断变压器铁芯机械状态的具体方法为：当标准差比值ratio_s大于标准差比值阈值r1且有效值比值ratio_rms也大于有效值比值阈值r2时，认为变压器铁芯机械状态异常；其他情况均认为变压器铁芯机械状态正常。

27、第二方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可用在所述处理器上运行的控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时实现如第一方面中任一项所述的步骤。

28、第三方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面中任一项所述的步骤。

29、本发明的有益效果是：通过两个半周信号对比来评估铁芯机械状态，误差小且简单有效，实用价值高。

技术特征：

1.一种变压器铁芯机械状态诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯机械状态诊断方法，其特征在于：步骤s1中，采样频率为1-200ks/s，采样时长为20-1000ms。

3.根据权利要求2所述的一种变压器铁芯机械状态诊断方法，其特征在于：采样频率为25.6ks/s，采样时长为20ms。

4.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯机械状态诊断方法，其特征在于：带通滤波的高、低频截止频率分别为2000hz和30hz。

5.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯机械状态诊断方法，其特征在于：步骤s7中综合判断变压器铁芯机械状态的具体方法为：当标准差比值ratio_s大于标准差比值阈值r1且有效值比值ratio_rms也大于有效值比值阈值r2时，认为变压器铁芯机械状态异常；其他情况均认为变压器铁芯机械状态正常。

6.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可用在所述处理器上运行的控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的变压器铁芯机械状态诊断方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的变压器铁芯机械状态诊断方法。

技术总结
本发明涉及变压器状态诊断领域，具体涉及一种变压器铁芯机械状态诊断方法、设备及介质，包括如下步骤：在电力变压器油箱表面布置加速度传感器，根据预设的采样频率和采样时长采集变压器一个工频周期的振动信号；对采集的振动信号进行带通滤波；分别计算所采集的一个工频周期振动信号的两个半周信号的平均值；分别计算两个半周信号的标准差比值；分别计算两个半周信号的有效值比值；设定标准差比值阈值和有效值比值阈值；综合判断变压器铁芯机械状态，本发明通过两个半周信号对比来评估铁芯机械状态，误差小且简单有效，实用价值高。

技术研发人员：张禹,余波
受保护的技术使用者：苏州纬讯光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13