一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法与流程

本发明涉及变压电气设备，具体为一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法。

背景技术：

1、变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电气设备，变压器的总容量大约是发电机总容量的6~8倍。其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在电力系统中，输送同样功率的电能，电压越高，电流就越小，输电线路上的功率损耗也越小；输电线的截面积也可以减小，这样就可以减少导线的金属用量。

2、由于制造上的困难，发电机电压不可能很高（目前在20kv以下），所以在发电厂中要用升压变压器将发电机电压升到很高，才能将大量的电能送往远处的用电地区，如35kv、66kv、110kv、220kv、330kv、500kv等。而在用电负荷处，再用降压变压器将电压降低到适当的数值供用户电气设备使用。电力变压器在传输电能的时候，本身也有一些有功损耗，但数量不大，因而传输效率很高。中小型变压器的效率不低于95％，大型变压器效率可达到98％以上；

3、现有电力变压器故障诊断方法与电力变压器故障诊断装置对故障辨识不准确，故障诊断模型不精确，各运行参数对变压器的故障出现的可能影响权重等也不明确：同时，对变压器数据分析不准确，针对性差，电力变压器的故障发生时，轻则导致供电中断，影响电力用户的用电可靠性，如果工业用户，则影响生产的连续性；重则发行变压器起火及爆炸事故，产生较严重的设备损坏和人员伤亡。

4、为此，我们发明一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法。

技术实现思路

1、鉴于上述和/或现有一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的目的是提供一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法，能够解决上述提出现有电力变压器故障诊断方法与电力变压器故障诊断装置对故障辨识不准确，故障诊断模型不精确，各运行参数对变压器的故障出现的可能影响权重等也不明确，同时，对变压器数据分析不准确，针对性差，电力变压器的故障发生时，轻则导致供电中断，影响电力用户的用电可靠性，如果工业用户，则影响生产的连续性；重则发行变压器起火及爆炸事故，产生较严重的设备损坏和人员伤亡的问题。

3、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

4、一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法，其包括：如下方法：

5、s1：直观检查方法；

6、s2：变压器综合自动化保护；

7、s3：电器预防性实验方法；

8、s4：在线监测/检测方法。

9、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s1的直观检查方法观察如下情况：

10、a1：温度过高或声音异常，说明发生如下情况之一：过负荷运行、环境温度超过40摄氏度，冷却系统故障、漏油引起油量不足；

11、a2：振动、响声异常及有放电声，说明发生如下情况之一：电压过高或频率波动；紧固件松动；铁心紧固不良；分接开关动作机构异常；偏磁现象；外部接地不良或未接地的金属部分静放电；瓷件、套管表面黏附污秽引起局部火花、电晕；

12、a3：气味异常或干燥剂变色，说明发生如下情况之一：套管接线端子不良或接触面氧化使触头过热产生异味和变色；漏磁通、涡流使油箱局部过热；风扇、潜油泵过热烧毁产生的异味；过负荷造成温升过高；外部电晕、闪络产生的臭氧味；干燥剂受潮变色。

13、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s1的直观检查方法观察如下情况：

14、a4：油位计只是大大低于正常位置，说明发生如下情况之一：阀门、密封圈部位焊接不好或密封不良漏油；油位计损坏漏油，以及内部故障引起喷油；

15、a5：五四继电器的气室内有气体或瓦斯动作，说明发生如下情况之一：内部局部放电、铁心不正常，导电部分过热；

16、a6：防爆装置的防爆膜破裂、外伤及有放电痕迹；

17、a7：瓷件、瓷套管表面出现龟裂、外伤和放电痕迹，可能是过载电压或机械力引起。

18、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s2的自动化保护如下情况：

19、b1：非电量保护，包括过载负荷告警、温度告警、压力释放告警、冷却器告警/跳闸、轻瓦斯告警、重瓦斯跳闸；

20、b2：主保护，包括差动保护、重瓦斯跳闸保护；

21、b3：后备保护，包括负荷电压过电流保护、阻抗保护、零序电流保护、零序电压保护、过励磁保护。

22、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s3的实验方法处理如下情况：

23、c1：绝缘实验，测量绕组直流电阻是对绕组纵绝缘和电流回路连接状况的实验，能反映绕组匝间短路、绕组断股、分接开关以及导线接头接触不良等故障，三相绕组直流电阻不平衡系数不大于1%或不大于2%；

24、c2：油务实验，油务试验或油化试验包括绝缘油试验、油中含水量、油中含气量、油中糠醛含量测量等，如：糠醛含量的大小能够反映绝缘的老化程度；绝缘油的耐压试验能说明油质的好坏；

25、c3：局部放电测量，局部放电（pd）是变压器诸多故障和事故的更远，有离线/在线监测、基于超声波原理、红外线原理；

26、c4：绕组变形检测，绕组变形是许多故障和事故的直接原因；

27、c5：油中溶解气体分析法，随着油温升高，产气率最大的气体依次为ch4、c2h6、c2h4、c2h2，过热、电晕和电弧是导致油浸纸绝缘中故障特征气体产生的主要原因，故障特征气体主要有：h2、co、co2、ch4、c2h2、c2h6、c2h4、o2和n2；

28、c6：耐压试验，交流耐压试验是一种破坏性试验，对试验设备的要求很高，是变压器绝缘水平的一种考核项目。

29、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s4的检测方法观察如下情况：

30、d1：过热故障温度传感器监测法：变压器过热故障的方法有温度传感器测量法和油中气体色谱分析法，在进行变压器设计、制造时，将热辐射光纤传感器的传感探头直接嵌入变压器绕组、铁心等探测热点，热辐射光纤传感器可直接测量变压器绕组、铁心的实时温度；

31、d2：局部放电（pd）超声波监测法：变压器高频/超声波传感器局部放电测量法是利用安装在变压器端子上的高频/超声波传感器接收放电信号就可对变压器局部放电进行定量检测，同时变压器在局部放电过程中伴随着爆裂状的声发射产生高频/超声波且很快箱四周介质传播通过安装在变压器油箱外壁上的高频/超声波传感器将高频/超声波信号转换为电信号，对变压器内部的局部放电现象进行测量。

32、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s4的检测方法观察如下情况：

33、d3：油色谱/溶解气体分析法：变压器内部故障都伴随着局部过热和局部放电的现象，使油或纸、油和纸分接产生c2h2、c2h4、c2h6、ch4、h2、co、和co2气体，发热和放电的严重程度不同，所产生的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不相同，因此，对油中溶解的气体进行气相色谱分析便可发现变压器内部的发热和放电性故障，变压器油色谱诊断故障常用的方法有三比值法、立体图示法、duval三角法、td图示法；

34、d4：铁心/夹件接地监测法：当变压器带电运行时，电流回路不会在铁心内形成，因此接地电流很小，在数十ma之内，当多点接地时，铁心主磁通周围相当于由短路匝的情况存在接地线上电流会明显增大，而流过的环流大小决定于鼓掌发生点与正常接地点的相对位置，通过变压器铁芯外引接地线上测量引线中电流的大小，可有效判断变压器铁芯是否存在多点接地现象。

35、作为本发明所述的一种基于多模态非电量数据的变压器故障诊断方法的一种优选方案，其中：依据s4的检测方法观察如下情况：

36、d5：变压器振动监测法：变压器故障主要有铁心和绕组故障引起，油浸式变压器的振动主要是由铁心、绕组和冷却系统的振动引起，对振动信号进行收集、识别、后期处理并采用傅里叶变换和短时傅里叶变换进行信号分析的改进，可以有效利用振动法判断变压器故障，主要分析指标包括频率复杂度、振动平稳性、能量相似度、振动相关性。

37、与现有技术相比：

38、本技术的诊断方法通过直观检查方法、变压器综合自动化保护、电器预防性实验方法、在线监测/检测方法四种方法对设备进行综合全面地进行诊断，大大提高了诊断设备对故障辨识的准确性，以及故障诊断模型的精确性，提高电力用户的用电可靠性。