一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法與系統與流程
2023-05-24 18:20:01 3
本發明涉及變壓器在線檢測技術領域，特別涉及一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法與系統。
背景技術：
變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離及穩壓等。變壓器作為輸變電系統中重要的設備，其運行的狀態對整個系統的穩定性和安全性有著很大的影響。
目前電力變壓器在線狀態檢測往往是與故障檢測聯繫在一起的，針對變壓器繞組故障、鐵芯故障油和油紙絕緣故障等常見故障，其在線檢測及故障監測的主要方法包括：絕緣監測，包括油中溶解氣體監測、油中微水量監測、局部放電監測等；溫度監測，包括頂部油溫、底部油溫監測；洩漏電流監測，包括套管洩漏電流監測、鐵芯接地電流監測；有載分接開關監測，包括有載分接開關振動在線監測；工況信息監測，包括風扇、油泵、氣體繼電器等的監測。
變壓器是電力系統中最主要的設備之一，價格昂貴，當變壓器發生故障時將會影響電力系統的正常工作，進而給國民經濟帶來損失。長期以來，對變壓器的運行與維護主要是採取預防性維護和事後維修兩種方式，前者的做法可能造成不適時的過度維護，後者只能在已經造成損失的情況下維修，因此對變壓器的在線運行狀況實時檢測尤為重要。目前大多數的在線檢測方法針對單臺或單級變壓器的在線檢測，而無法有效快速完成對於多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態的檢測。
技術實現要素：
本發明的發明目的在於提供一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法與系統，以解決無法有效快速完成對於多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態檢測的問題。
根據本發明的實施例的第一方面，提供了一種多分支配電網絡變壓器在線檢測系統，所述多分支配電網絡包括：變壓站、與所述變壓站連接的主輸電線路、與所述主輸電線路連接的數個分支輸電線路以及與所述分支輸電線路連接的用戶變壓器，所述系統包括：巡檢信號器和應答信號器；
所述巡檢信號器與所述主輸電線路相連接；
所述應答信號器與所述用戶變壓器二次側相連接；
所述巡檢信號器用於向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號；判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號，如果所述巡檢信號器在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器正常工作；如果所述巡檢信號器在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器故障退出；
所述應答信號器用於檢測所述電壓擾動信號，根據所述電壓擾動信號發出電流擾動信號。
優選地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測系統中，所述巡檢信號器由三相對地可控導通角的晶閘管組成。
優選地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測系統中，所述應答信號器由兩個反並聯晶閘管組成。
根據本發明的實施例的第二方面，提供了一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法，用於多分支配電網絡變壓器在線檢測系統，所述多分支配電網絡包括：變壓站、與所述變壓站連接的主輸電線路、與所述主輸電線路連接的數個分支輸電線路以及與所述分支輸電線路連接的用戶變壓器，所述系統包括：巡檢信號器和應答信號器，其特徵在於，所述方法包括以下步驟：
所述巡檢信號器向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號；
所述巡檢信號器判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號；所述電流擾動信號為所述應答信號器檢測到所述電壓擾動信號後，根據所述電壓擾動信號發出；
如果所述巡檢信號器在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器正常工作；
如果所述巡檢信號器在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器故障退出。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號前，包括：
採用分相編碼對所述用戶變壓器進行編碼，所述巡檢信號器按所述編碼依次發出所述電壓擾動信號。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號具體為：
在每個電壓周波的下降沿過零點前觸發所述巡檢信號器的晶閘管，產生所述電壓擾動信號。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述應答信號器檢測所述電壓擾動信號具體為：
將所述巡檢信號器發出的信號的相鄰峰-峰值段電壓波形相加，以信號能量值作為有無所述電壓擾動信號的判據；
如果有信號能量值，則所述應答信號器發出所述電流擾動信號。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述應答信號器發出所述電流擾動信號具體為：
間隔一個電流周波，在電流上升沿和下降沿過零點前觸發所述應答信號器的晶閘管。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器判斷在預設時間內是否收到所述電流擾動信號具體為：
採用相鄰正峰-正峰段電流波形相減的方法，得到電流頻譜；
提取所述電流頻譜；
根據所述電流頻譜，判斷∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K是否成立；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K成立，則所述巡檢信號器判斷在預設時間內收到所述電流擾動信號，輸出檢測結果為所述用戶變壓器正常工作；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K不成立，則所述巡檢信號器判斷在預設時間內未收到所述電流擾動信號，輸出檢測結果為所述用戶變壓器故障退出；
其中，i＝2-7，Ii.rms和Ii.rms』分別表示有電流擾動信號和沒有電流擾動信號時，相鄰正峰-正峰段電流波形相減後得到信號的i次諧波有效值；K為提取電流的2-7次諧波均方根值變化閾值。
由以上技術方案可知，本發明提供的一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法與系統。所述巡檢信號器向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號；所述巡檢信號器判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號；所述電流擾動信號為所述應答信號器檢測到所述電壓擾動信號後，根據所述電壓擾動信號發出的；如果所述巡檢信號器在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器正常工作；如果所述巡檢信號器在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器故障退出。本發明利用電力擾動信號進行電力變壓器在線狀態檢測，可以通過配電網上下遊之間的配合快速地完成故障的檢測並且能夠精確地定位故障點位置。本發明檢測效果良好，可以作為對多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態進行檢測的一種有效方法。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為根據實施例示出的一種多分支配電網絡變壓器在線檢測系統結構示意圖；
圖2為根據實施例示出的一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法流程圖；
圖3為根據實施例示出的一種多分支配電網絡變壓器信息編碼框架結構圖
圖4為根據實施例示出的巡檢信號器發出的電壓擾動信號波形圖；
圖5為根據實施例示出的應答信號器檢測出電壓擾動信號波形圖；
圖6為根據實施例示出的應答信號器發出的電流擾動信號波形圖；
圖7為根據實施例示出的巡檢信號器檢測出電流擾動信號波形圖；
圖8為根據實施例示出的巡檢信號器提取的有電流擾動信號的頻譜；
圖9為根據實施例示出的巡檢信號器提取的無電流擾動信號的頻譜。
圖示說明：
其中，1-變壓站，2-巡檢信號器，3-主輸電線路，4-分支輸電線路，5-用戶變壓器，6-應答信號器。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖1，本發明提供了一種多分支配電網絡變壓器在線檢測系統，所述多分支配電網絡包括：變壓站1、與所述變壓站1連接的主輸電線路3、與所述主輸電線路連接的數個分支輸電線路4以及與所述分支輸電線路連接的用戶變壓器5，所述系統包括：巡檢信號器2和應答信號器6；
所述巡檢信號器2與所述主輸電線路3相連接；
所述應答信號器6與所述用戶變壓器5二次側相連接；
所述巡檢信號器2用於向所述用戶變壓器5發出電壓擾動信號；判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號，如果所述巡檢信號器2在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器5正常工作；如果所述巡檢信號器2在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器5故障退出；
所述應答信號器6用於檢測所述電壓擾動信號，根據所述電壓擾動信號發出電流擾動信號。
本發明的一種多分支配電網絡變壓器在線檢測系統的工作過程為：巡檢信號器2向用戶變壓器5發出電壓擾動信號；巡檢信號器2判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號；所述電流擾動信號為與應答信號器6檢測到所述電壓擾動信號後，根據所述電壓擾動信號發出；如果所述巡檢信號器2在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器5正常工作；如果所述巡檢信號器2在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器5故障退出。
本發明利用電力擾動信號進行電力變壓器在線狀態檢測，可以通過配電網上下遊之間的配合快速地完成故障的檢測並且能夠精確地定位故障點位置。本發明檢測效果良好，可以作為對多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態進行監測的一種有效的方法。
優選地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測系統中，所述巡檢信號器2由三相對地可控導通角的晶閘管組成。採用三相對地的晶閘管，能根據需要觸發某相對地晶閘管，每次發出單相導通的電壓擾動信號，更具靈活性。
優選地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測系統中，所述應答信號器6由兩個反並聯晶閘管組成，反並聯晶閘管可以在電壓的正半波和負半波均能產生電壓擾動信號，提高效率，而且成本低廉。
請參閱圖2，本發明提供了一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法，用於多分支配電網絡變壓器在線檢測系統，所述多分支配電網絡包括：變壓站1、與所述變壓站連接的主輸電線路3、與所述主輸電線路連接的數個分支輸電線路4以及與所述分支輸電線路連接的用戶變壓器5，所述系統包括：巡檢信號器2和應答信號器6，所述方法包括以下步驟：
步驟S1、所述巡檢信號器2向所述用戶變壓器5發出電壓擾動信號；
步驟S2、所述巡檢信號器2判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號；所述電流擾動信號為所述應答信號器6檢測到所述電壓擾動信號後，根據所述電壓擾動信號發出；
如果所述巡檢信號器2在預設時間內收到所述電流擾動信號，則執行步驟S3；如果所述巡檢信號器2在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則執行步驟S4；
步驟S3、輸出檢測結果為所述用戶變壓器5正常工作；
步驟S4、輸出檢測結果為所述用戶變壓器5故障退出。
本發明利用電力擾動信號進行電力變壓器在線狀態檢測，可以通過配電網上下遊之間的配合快速地完成故障的檢測並且能夠精確地定位故障點位置。本發明檢測效果良好，可以作為對多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態進行檢測的一種有效方法。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器2向所述用戶變壓器5發出電壓擾動信號前，包括：
請參閱圖3，採用分相編碼對所述用戶變壓器5進行編碼，所述巡檢信號器2按所述編碼依次發出電壓擾動信號。
所述巡檢信號器2的巡檢範圍只包含由電力部門指定的變壓器，這些變壓器二次側相同相上安裝了應答信號器，每個應答信號器設有一個地址碼，這種分組編碼方式可有效降低編碼長度，只需要覆蓋配電網中1/3的變壓器，便可快速地完成故障的檢測並且能夠精確地定位故障點位置。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器2向所述用戶變壓器5發出電壓擾動信號具體為：
在每個電壓周波的下降沿過零點前一定角度觸發所述巡檢信號器的晶閘管，產生密度較高的電壓擾動信號。
請參閱圖4，在每個電壓周波的下降沿過零點前會產生一次電壓擾動信號，相當於每0.02秒會產生一個電壓擾動信號，通過電壓擾動信號對變壓器進行在線監測，保證了巡檢快速性。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述應答信號器6檢測所述電壓擾動信號具體為：
將所述巡檢信號器發出的信號的相鄰峰-峰值段電壓波形相加，以信號能量值作為有無電壓擾動信號的判據，如果有信號能量值，則所述應答信號器發出所述電流擾動信號。
請參閱圖4和圖5，圖4相鄰峰-峰值段電壓波形相加，即Δt1+Δt2，Δt2+Δt3，Δt3+Δt4等，得到的波形圖如圖5，每周波得到兩個擾動信號。因為電壓波形對稱性較好，擾動提取是有效的，以信號能量值作為有無電壓擾動信號的判據。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述應答信號器6發出所述電流擾動信號具體為：
間隔一個電流周波，在電流上升沿和下降沿過零點前一定角度觸發所述應答信號器6的晶閘管。
請參閱圖6，間隔一個電流周波，在電流上升沿和下降沿過零點前會產生一個電流擾動信號，每個周波兩個電流擾動信號，保證了巡檢快速性。
進一步地，所述多分支配電網絡變壓器在線檢測方法中，所述巡檢信號器2判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號具體為：
請參閱圖7，採用相鄰正峰-正峰段電流波形相減的方法，得到電流頻譜；
提取所述電流頻譜；
根據所述電流頻譜，判斷∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K是否成立；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K成立，則所述巡檢信號器判斷在預設時間內收到所述電流擾動信號，輸出檢測結果為所述用戶變壓器5正常工作；
如果∑Ii.rms/∑Ii.rms』>K不成立，則所述巡檢信號器判斷在預設時間內未收到所述電流擾動信號，輸出檢測結果為所述用戶變壓器5故障退出；
其中，i＝2-7，Ii.rms和Ii.rms』分別表示有電流擾動信號和沒有電流擾動信號時，相鄰正峰-正峰段電流波形相減後得到信號的i次諧波有效值；K為提取電流的2-7次諧波均方根值變化閾值。
請參閱圖8和圖9，當有下遊擾動信號發出時，能夠在上遊檢測到這個電流擾動電流。研究表明，該電流擾動信號主要含3、5、7次諧波，因此用3、5、7次諧波作為是否有所述擾動電流信號的判別指標。如圖8所示，由於沒有電流擾動信號時，∑Ii.rms』很小，將該值作為基準值；如圖9所示，當有擾動信號時，∑Ii.rms較大，∑Ii.rms與∑Ii.rms』的比值就會較大，由此判定有電流擾動信號的存在。
由以上技術方案可知，本發明提供的一種多分支配電網絡變壓器在線檢測方法與系統。所述巡檢信號器向所述用戶變壓器發出電壓擾動信號；所述巡檢信號器判斷在預設時間內是否收到電流擾動信號；所述電流擾動信號為所述應答信號器檢測到所述電壓擾動信號後，根據所述電壓擾動信號發出的；如果所述巡檢信號器在預設時間內收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器正常工作；如果所述巡檢信號器在預設時間內未收到所述電流擾動信號，則輸出檢測結果為所述用戶變壓器故障退出。本發明利用電力擾動信號進行電力變壓器在線狀態檢測，可以通過配電網上下遊之間的配合快速地完成故障的檢測並且能夠精確地定位故障點位置。本發明檢測效果良好，可以作為對多分支配電網絡的用戶變壓器在線狀態進行檢測的一種有效方法。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理並包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是，本發明並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本發明的範圍僅由所附的權利要求來限制。