基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法及系统与流程

本发明涉及变压器监测，具体为基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法及系统。

背景技术：

1、超声波监测技术，是对变压器局部放电进行评估检测的重要途径，通过对变压器局部放电进行评估检测，有助于确保变压器的正常运行和安全性，局部放电是变压器中常见的故障现象之一，可能导致设备损坏甚至引发火灾事故，通过评估检测局部放电情况并进行预警管控提示，可以及时发现潜在问题，避免变压器的进一步损坏和事故的发生。

2、例如公告号为：cn101256211b的发明专利，公开的一种变压器多功能监测系统。在变压器主回路中，高压端安装有高压电流互感器l1、l2、l3以监测其输入电流；低压端安装有低压电流互感器l4、l5、l6以监测其负载电流。变压器主回路中还设有跌落开关监测电路；高、低侧过电流监测电路；高压电压是否缺相监测电路；低压电压是否缺相监测电路。系统还具有变压器温度过高、封盖被撬和震动监测电路。本发明采用gsm或gps或cdma为媒介无线传输信号，终端采用电脑显示并记录被控数据。具有监测范围宽泛，实用功能齐备，可以满足各种供电系统中变压器的断电、过载、缺相、温度、油压、防盗和远程无线传输等监测需要。

3、例如公告号为：cn111257678b的发明专利，公开的一种变压器运行状态监测终端，包括：用于判断变压器当前运行状态的核心运算模块，变压器运行数据采集模块通过a/d转换模块与核心运算模块电连接，数据存储模块与与核心运算模块电连接，通讯模块通过继电器与核心运算模块电连接、并与上位机无线连接，数据存储模块与上位机实现数据交互。此发明实现了对于中大型变压器运行状态数据的自动监测，监测数据完整、准确，数据内容专门针对现场检修人员服务，具有侧重点，解决了人工检修时获取数据困难、数据获取不准等问题，同时解决了数据获取时存在的变压器运行数据保密性的相关要求。

4、如今，对变压器局部放电进行评估方面还存在一些不足，具体体现在：当前通过超声波监测技术对变压器局部放电进行评估局限在于：仅注重通过超声波传感器接收到声波信号后转换成的电信号对变压器局部放电进行评估，忽略了变压器的内部情况以及传感器本体的影响，不仅会导致对变压器的状态存在误判现象，无法准确评估变压器健康状况，从而导致变压器参照存在安全隐患，间接增加了变压器维护成本和时间。

5、综上可见，基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法及系统对变压器局部放电进行了更准确的评估，旨在准确的对变压器局部放电进行预警提示，及时发现潜在问题，采取相应的维修措施，避免变压器的进一步损坏和事故的发生。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法及系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明第一方面提供了基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法，包括：s1.通过超声波传感器对变压器进行局部放电监测，获取变压器的局部放电数据。

3、s2.对超声波传感器进行灵敏性能筛查，并结合变压器局部放电的异常评估值综合评估变压器局部放电的危险系数。

4、s3.依据变压器局部放电的危险系数，定位异常变压器进行预警管控提示。

5、作为进一步的方法，所述获取变压器的局部放电数据，具体过程为：设定若干监测周期，并通过超声波传感器对变压器进行数据采集，获取各监测周期中变压器的局部放电数据，包括超声波频率曲线、超声波振幅曲线、油阀内部温度变化曲线、光纤信号触动变化次数。

6、作为进一步的方法，所述对超声波传感器进行灵敏性能筛查，具体过程为：设定灵敏感应周期，并采集超声波传感器应用灵敏度的影响数据，具体包括：应用空间噪音分贝曲线、各次数据调取传输速率、应用时长、接触油体介质密度、接触油体介质湿度。

7、通过分析，综合计算传感器灵敏度的评估值，具体计算公式为：。

8、式中，为传感器灵敏度的评估值，、分别为传感器灵敏度的第一评估值和传感器灵敏度的第二评估值，、分别为设定的传感器灵敏度的第一评估值和第二评估值的权重因子，为自然常数。

9、作为进一步的方法，所述传感器灵敏度的第一评估值，具体分析过程为：从应用空间噪音分贝曲线中提取最高空间噪音分贝、平均空间噪音分贝，分别标记为、，并提取各次数据调取传输速率和应用时长，并分别标记为、。

10、计算传感器灵敏度的第一评估值，具体计算公式为：。

11、式中，为传感器灵敏度的第一评估值，、、、分别为变压器数据库中存储的超声波传感器的参照最高空间噪音分贝、参照平均空间噪音分贝、参照数据调取传输速率、单位应用时长的灵敏减损因子，、、、分别为设定的最高空间噪音分贝、平均空间噪音分贝、数据调取传输速率和应用时长的补偿因子，为各次数据调取的编号，，为数据调取总次数，为自然常数。

12、作为进一步的方法，所述传感器灵敏度的第二评估值，具体计算公式为：。

13、式中，为传感器灵敏度的第二评估值，、分别为接触油体介质密度、接触油体介质湿度，、分别为变压器数据库中存储的接触油体介质参照密度、接触油体介质参照湿度，、分别为设定的接触油体介质密度、接触油体介质湿度的补偿因子。

14、作为进一步的方法，所述结合变压器局部放电的异常评估值综合评估变压器局部放电的危险系数，具体计算公式为：

15、。

16、式中，为变压器局部放电的危险系数，为变压器局部放电的异常评估值，为传感器灵敏度的评估值，、分别为设定的传感器灵敏度的评估值和变压器局部放电的异常评估值的权重因子。

17、作为进一步的方法，所述变压器局部放电的异常评估值，具体分析过程为：根据各变压器局部超声波传感器的数据信息，通过分析计算变压器局部放电的异常评估值，具体计算公式为：。

18、式中，为变压器局部放电的异常评估值，、分别为变压器局部放电的第一异常评估值和变压器局部放电的第二异常评估值，、依次为设定的变压器局部放电的第一异常评估值和第二异常评估值的权重因子。

19、作为进一步的方法，所述变压器局部放电的第一异常评估值，具体分析过程为：根据各监测周期中变压器的超声波频率曲线，并进行随机观测点布设，提取各监测周期中变压器在各观测点的超声波频率，计算变压器的超声波频率异常值，具体计算公式为：。

20、式中，为变压器的超声波频率异常值，为第w个监测周期中变压器在第j个观测点的超声波频率，、分别为变压器数据库中存储的超声波频率偏离界定值和参照超声波频率，为设定的超声波频率的补偿因子，w为各监测周期的编号，，x为监测周期的个数，j为各观测点的编号，，n为观测点的个数，为自然常数。

21、根据各监测周期中变压器的超声波振幅曲线，并根据变压器数据库中存储的变压器的参照平稳超声波振幅曲线图，通过进行重合校验，提取重合的曲线长度，记为，并提取变压器的参照平稳超声波振幅曲线长度。

22、计算变压器的超声波振幅异常值，具体计算公式为：。

23、式中，为变压器的超声波振幅异常值，为变压器在第w个监测周期内的超声波振幅峰谷差，为变压器数据库中存储的变压器的超声波振幅界定峰谷差，为设定的重合曲线长度比例系数阈值，为设定的超声波振幅峰谷差的补偿因子。

24、计算变压器局部放电的第一异常评估值，具体计算公式为：。

25、式中，为变压器局部放电的第一异常评估值，、依次为设定的超声波频率异常值、超声波振幅异常值的修正因子，为自然常数。

26、作为进一步的方法，所述变压器局部放电的第二异常评估值，具体分析过程为：根据各监测周期中变压器的油阀内部温度变化曲线，从中提取最高油阀内部温度、最低油阀内部温度、油阀内部平均运行温度，计算变压器局部放电的第二异常评估值，具体计算公式为：。

27、式中，为变压器局部放电的第二异常评估值，、、分别为变压器在第w个监测周期内的最高油阀内部温度、最低油阀内部温度、油阀内部平均运行温度，为变压器数据库中存储的油阀内部温度极差界限值，，为第w个监测周期中变压器的光纤信号触动变化次数，为设定的单次光纤信号触动的影响因子，、、依次为设定的油阀内部温度峰谷差、油阀内部平均运行温度和光纤信号触动变化次数的补偿因子，w为各监测周期的编号，，x为监测周期的个数。

28、本发明第二方面提供了基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测系统，包括：数据采集模块，用于通过超声波传感器对变压器进行局部放电监测，获取变压器的局部放电数据。

29、危险系数评估模块，用于对超声波传感器进行灵敏性能筛查，并结合变压器局部放电的异常评估值综合评估变压器局部放电的危险系数。

30、预警管控提示模块，用于依据变压器局部放电的危险系数，定位异常变压器进行预警管控提示。

31、相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：（1）本发明通过提供基于变压器局部放电超声波的一体化传感监测方法及系统，考虑了变压器的局部放电数据和传感器灵敏度对变压器局部放电评估的影响，有助于对变压器的状态进行准确的判断，从而准确评估变压器健康状况，进而减少变压器所应用的电力系统存在的安全隐患，通过多维度的综合评估，有助于提升评估结果的准确性，还有助于减少变压器不必要的维修和更换，降低了维护成本和时间。

32、（2）本发明通过对异常变压器进行准确定位并对异常变压器进行预警管控提示，有助于变压器管理人员及时发现问题，从而采取相应的维护措施，防止故障进一步恶化，确保变压器的正常运行，还有助于提高变压器应用的安全性，避免因变压器故障而导致的安全事故。