一种基于数据分析的变压器线圈故障诊断系统

本发明涉及变压器故障诊断领域，具体为一种基于数据分析的变压器线圈故障诊断系统。

背景技术：

1、为电力系统中电压转换与电能分配的重要设备，变压器的运行状态关系着整个电网运行的安全与经济性。近年来，随着对电力需求的快速增长，变压器朝着大容量方向发展。新的不同种类、容量的变压器由于变压器油箱表面性的投入，对变压器的稳定可靠性，尤其是能否及时发现故障，并解决故障提出了更高的要求，变压器最基本结构包括铁芯、绕组、绝缘以及引线等部分，此外，还装有散热冷却装置和保护装置；

2、目前，现有技术中的变压器线圈故障诊断系统仍存在不足之处，大多数变压器线圈故障诊断系统只能对变压器发生的严重故障进行诊断，而在变压器带故障运行时，则无法及时的发现故障，从而导致了变压器线圈故障的进一步恶化、扩大，从而导致用电安全隐患和经济财产损失；

3、针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明中，通过变压器线圈的自身运行参数和外界环境干扰因素两个方面进行，实现变压器线圈运行的全面监测，提高对变压器线圈故障检测的准确性和灵敏性，在对变压器线圈的故障进行监测时，通过获取到已有的故障信息所对应的运行数据和环境数据，通过多维对比、量化分析的方式实现对变压器线圈故障运行状态的发现，实现了提前发现变压器线圈的运行故障，在对变压器线圈完成故障检测后，将检测到的故障信息再次存入数据库中，从而实现了数据库的更新、扩充和修正，使得变压器线圈故障诊断系统能够在使用过程中实现不断的优化，解决变压器线圈故障监测系统无法对隐蔽、微小故障进行及时发现从而导致故障恶化扩大的问题，而提出一种基于数据分析的变压器线圈故障诊断系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于数据分析的变压器线圈故障诊断系统，包括故障数据采集单元、故障监测单元、环境信息监测单元、线圈运行监测单元、故障对比单元和故障储存警报单元，所述故障数据采集单元能够获取到变压器线圈的运行数据，其中运行数据包括运行温度、运行时长和运行电流，所述故障数据采集单元将运行数据发送至故障监测单元；

4、所述环境信息采集单元能够获取到变压器线圈的工作环境信息并进行采集，将环境信息进行记录后发送至故障监测单元；

5、所述线圈运行监测单元能够获取到变压器线圈运行状态，并生成变压器线圈运行状态信号，其中变压器线圈运行状态包括正常运行状态和运行故障状态，所述线圈运行监测单元将变压器线圈运行状态信号发送至故障监测单元；

6、所述故障监测单元获取到变压器线圈运行状态后，将变压器线圈的工作环境信息和运行数据进行处理，生成正常运行环境信息、正常运行数据、故障运行环境信息和故障运行数据，并将正常运行环境信息、正常运行数据、故障运行环境信息和故障运行数据发送至故障对比单元；

7、所述故障对比单元能够通过故障储存警报单元获取到故障运行对比数据和故障运行对比环境信息，并将故障运行对比数据和故障运行数据进行对比，将故障运行对比环境信息和故障运行环境信息进行对比，根据对比结果生成变压器故障信号，并将变压器故障信号发送至故障储存警报单元；

8、所述故障储存警报单元用于储存故障运行对比环境信息和故障运行对比数据，同时通过故障对比单元接收新产生的故障运行环境信息和故障运行数据。

9、作为本发明的一种优选实施方式，所述故障数据采集单元获取变压器线圈运行温度时，通过对变压器线圈多个部分进行温度采集，并将采集到的温度进行对比，选取其中最大的温度，并将其中最高的温度作为变压器线圈的运行温度；

10、所述故障采集单元获取变压器线圈运行时长时，从变压器启动后进行计时，计算变压器单次运行的时长，并在变压器停止工作时对变压器的运行温度进行持续采集，当变压器二次启动时，若变压器的运行温度与环境温度的差值小于等于预设的差值时，记录为变压器重置，变压器单次运行的时长计时结束，并重新进行新的单次运行时长，当变压器二次启动时，变压器的运行温度与环境温度的差值大于预设的差值时，则记录为变压器二次启动，并继续记录变压器单次运行的时长。

11、作为本发明的一种优选实施方式，所述环境信息采集单元获取到的变压器线圈工作环境信息包括环境温度和环境湿度，所述环境信息采集单元获取到环境温度和环境湿度后，以时间为横轴，以环境温度和环境湿度分别为正向纵轴和负向纵轴，绘制环境－时间曲线，并将环境－时间曲线发送至故障监测单元。

12、作为本发明的一种优选实施方式，所述线圈运行状态监测单元获取到变压器线圈运行状态的方法为：

13、步骤一：通过网络获取到变压器线圈预计输入电压和预计输出电压，并通过电压传感器采集单变压器线圈的实际输入电压和实际输出电压；

14、步骤二：将实际输入电压和预计输入电压进行对比，若实际输入电压与预计输入电压的差值在预设的差值范围内，则进行步骤三，若实际输入的电压与预计输入电压的差值在预设的差值范围外，则生成输入故障信号；

15、步骤三：计算预计输入电压和预计输出电压的比值，记录为预计变压比，计算实际输入电压和实际输出电压的比值，记录为实际变压比，将预计变压比和实际变压比进行对比，若预计变压比和实际变压比的差值在预设的比值运行范围内，则生成带变压器线圈正常运行状态信号，若预计的变压比和实际的变压比的差值不在预设的比值运行范围内，则生成变压器线圈故障运行状态信号。

16、作为本发明的一种优选实施方式，所述故障监测单元获取到变压器线圈正常运行状态信号后，获取到变压器线圈正常运行状态信号所对应的时间，记录为正常时间，并通过正常时间获取到正常时间所对应的工作环境信息和运行数据；

17、所述故障监测单元获取到变压器线圈故障运行状态信号后，获取到变压器线圈故障运行状态信号所对应的时间，记录为故障时间，并通过故障时间获取到故障时间所对应的工作环境信息和运行数据。

18、作为本发明的一种优选实施方式，所述故障对比单元获取到故障运行数据后，将故障运行数据中的运行温度记录为t、将运行时间记录为t、将运行电流记录为i，将故障运行对比数据中的运行温度记录为t0、将运行时间记录为t0、将运行电流记录为i0，并通过公式分析故障运行数据和故障运行对比数据的对比差异值x，其中q为预设的权重系数；

19、所述故障对比单元获取到故障运行环境信息后，将故障运行环境信息中的环境－时间曲线和故障运行对比环境信息中的环境－时间曲线进行对比，计算故障运行环境信息中的正向纵轴与横轴围成的面积和负向纵轴与横轴围成的面积，并分别记录为温度面积m和湿度面积h，计算故障运行对比环境信息汇总的正向纵轴与横轴围成的面积和负向纵轴与横轴围成的面积，分别记录为对比温度面积m和对比湿度面积h，通过公式分析获取到环境对比差异值y，

20、作为本发明的一种优选实施方式，所述故障对比单元将对比差异值x与预设的数据差异阈值进行对比，若对比差异值x小于预设的数据差异阈值，则生成故障信号，若对比差异值x大于等于预设的数据差异阈值，则不作出反应；

21、将环境对比差异值y与预设的环境差异阈值进行对比，若环境对比差异值y小于预设的环境差异阈值，则生成故障信号，若环境对比差异值y大于等于预设的环境差异阈值，则不作出反应；

22、当故障对比单元同时生成数据故障信号和环境故障信号时，生成变压器故障信号，并将对应的故障对比数据和故障运行环境信息发送至故障储存警报单元，当故障对比单元未同时生成数据故障信号和环境故障信号时，不作出反应。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、本发明中，在对变压器线圈进行故障监测时，通过变压器线圈的自身运行参数和外界环境干扰因素两个方面进行，从而实现变压器线圈运行的全面监测，提高对变压器线圈故障检测的准确性和灵敏性。

25、2、本发明中，在对变压器线圈的故障进行监测时，通过获取到已有的故障信息所对应的运行数据和环境数据，通过多维对比、量化分析的方式实现对变压器线圈故障运行状态的发现，实现了提前发现变压器线圈的运行故障。

26、3、本发明中，在对变压器线圈完成故障检测后，将检测到的故障信息再次存入数据库中，从而实现了数据库的更新、扩充和修正，使得变压器线圈故障诊断系统能够在使用过程中实现不断的优化，提高系统的智能程度。