本發明屬(shu)于電力(li)變壓器，涉及(ji)一種變壓器機(ji)械失(shi)穩主動保(bao)護方法(fa)、裝置(zhi)、設備(bei)及(ji)存儲介質。

背景技術：

1、電力(li)變壓(ya)器(qi)尤其是110kv及以上大(da)型(xing)油(you)浸式變壓(ya)器(qi)，是電網的(de)(de)(de)(de)關鍵核心(xin)設備(bei)(bei)，其健(jian)康狀態直接關系(xi)到電力(li)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)安(an)全穩定(ding)運行(xing)。隨(sui)著系(xi)統容(rong)量(liang)(liang)、設備(bei)(bei)和(he)(he)線路(lu)數量(liang)(liang)不斷增多等(deng)影響因素(su)，變壓(ya)器(qi)遭受的(de)(de)(de)(de)短路(lu)沖擊(ji)電流和(he)(he)次數隨(sui)之增加，重合閘(zha)短路(lu)沖擊(ji)更是對(dui)變壓(ya)器(qi)機械(xie)穩定(ding)性(xing)破(po)壞較(jiao)大(da)，嚴(yan)重影響著設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)安(an)全穩定(ding)運行(xing)。然(ran)而(er)，由于機械(xie)缺(que)陷發展機理復(fu)雜、內部機械(xie)狀態無法(fa)直接感(gan)知、健(jian)康狀態參量(liang)(liang)分散(san)化等(deng)技術難題，缺(que)乏有(you)效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)在線實時感(gan)知預警手段，無法(fa)在設備(bei)(bei)運行(xing)狀態下及時有(you)效(xiao)(xiao)預警其機械(xie)失穩缺(que)陷，可能造(zao)成設備(bei)(bei)長時帶缺(que)陷運行(xing)，嚴(yan)重時可能造(zao)成設備(bei)(bei)故障(zhang)停運，造(zao)成巨大(da)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟損失。

2、目(mu)前，常(chang)用的變壓(ya)器機械失穩診斷方法(fa)(fa)均為停(ting)電(dian)試(shi)驗(yan)方法(fa)(fa)：頻率響應法(fa)(fa)、低電(dian)壓(ya)短路阻抗測試(shi)法(fa)(fa)和繞組介損電(dian)容量(liang)測試(shi)法(fa)(fa)，存(cun)在(zai)介入性(xing)、狀態(tai)量(liang)不(bu)易獲取、試(shi)驗(yan)間隔(ge)周期長(chang)、工作(zuo)量(liang)大等劣勢。而現有在(zai)線(xian)頻響法(fa)(fa)和基于(yu)振動信號的機械失穩在(zai)線(xian)監測裝置(zhi)，存(cun)在(zai)靈敏(min)度較低、閾(yu)值不(bu)明(ming)確(que)、存(cun)在(zai)一定概率漏(lou)判等缺(que)點，無法(fa)(fa)滿足生產(chan)實際需求(qiu)。

3、因此(ci)，急需開(kai)發出(chu)一種變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)主動(dong)防(fang)護及在線監測裝置，準確評(ping)估(gu)變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)機(ji)械(xie)狀態(tai)，及時給出(chu)變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)機(ji)械(xie)缺(que)陷主動(dong)防(fang)護策略(lve)，實現對變(bian)(bian)壓器(qi)(qi)(qi)缺(que)陷故障的準確診(zhen)斷(duan)與科學(xue)決策，提高電(dian)力設備運維水平，確保電(dian)網安全穩定運行(xing)。

技術實現思路

1、本(ben)發明所要解決的技術(shu)(shu)問題是克(ke)服上述現(xian)(xian)有技術(shu)(shu)存在的缺陷，提供一(yi)種多源參量融合(he)的變壓(ya)(ya)器機(ji)(ji)械(xie)(xie)失穩主(zhu)動保護(hu)(hu)方法、裝置、設(she)備及存儲介質，其可融合(he)電(dian)氣參量和(he)非電(dian)運行狀態參量瞬時評估變壓(ya)(ya)器繞(rao)組機(ji)(ji)械(xie)(xie)強度(du)，及時給出變壓(ya)(ya)器機(ji)(ji)械(xie)(xie)失穩主(zhu)動防(fang)護(hu)(hu)策略，以實(shi)現(xian)(xian)變壓(ya)(ya)器運行機(ji)(ji)械(xie)(xie)狀態的全面感(gan)知和(he)主(zhu)動防(fang)護(hu)(hu)。

2、第(di)一方面，本發明(ming)提供了一種變壓器機械失穩(wen)主動保護(hu)方法(fa)，其(qi)包(bao)括：

3、實時(shi)采集變壓(ya)器的(de)電壓(ya)、電流、油壓(ya)、油溫和油箱表面振動信(xin)號，所述(shu)的(de)油箱表面振動信(xin)號處理得到振動波形；

4、當變(bian)壓器(qi)電流(liu)幅值(zhi)大(da)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)1.5倍電流(liu)額(e)定(ding)值(zhi)或振(zhen)動(dong)(dong)幅值(zhi)大(da)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)1.5倍滿載振(zhen)動(dong)(dong)幅值(zhi)時，利用變(bian)壓器(qi)異動(dong)(dong)觸(chu)(chu)發(fa)前(qian)0.2-1.0秒內和觸(chu)(chu)發(fa)后(hou)0.3-0.4秒內的電壓、電流(liu)、振(zhen)動(dong)(dong)波形(xing)、油壓和油溫數(shu)據評估變(bian)壓器(qi)繞組(zu)機(ji)械狀(zhuang)態，同時計算觸(chu)(chu)發(fa)前(qian)0.2-1.0秒內和觸(chu)(chu)發(fa)后(hou)0.3-0.4秒內的繞組(zu)變(bian)比變(bian)化率、奇次諧波比和聲流(liu)比；

5、當奇次諧波比(bi)大于(yu)等(deng)于(yu)0.3、繞組(zu)變(bian)比(bi)變(bian)化率大于(yu)等(deng)于(yu)0.01、聲流比(bi)大于(yu)等(deng)于(yu)4.5中的(de)任一(yi)條件(jian)滿足(zu)時，確定變(bian)壓器內部存在(zai)繞組(zu)明(ming)顯(xian)變(bian)形，與變(bian)壓器所連出線間(jian)隔的(de)線路(lu)保(bao)護(hu)(hu)進(jin)行通信(xin)，獲取(qu)各條線路(lu)保(bao)護(hu)(hu)的(de)保(bao)護(hu)(hu)跳(tiao)閘信(xin)號(hao)(hao)，并相(xiang)應地向跳(tiao)閘的(de)線路(lu)保(bao)護(hu)(hu)發送閉鎖重合閘信(xin)號(hao)(hao)。

6、進(jin)一步地，當奇次諧波比小于0.3、繞組變比變化率小于0.01、聲流(liu)比小于4.5的全部(bu)(bu)條件滿足時，變壓器內部(bu)(bu)繞組未發生變形，線(xian)路保(bao)護裝(zhuang)置重合閘功能正常運行(xing)。

7、進一步(bu)地(di)，當變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器電(dian)流幅(fu)值小于(yu)(yu)1.5倍電(dian)流額定(ding)值且(qie)振動(dong)幅(fu)值小于(yu)(yu)1.5倍滿載振動(dong)幅(fu)值時，提取振動(dong)特征量，同時計算(suan)繞組變(bian)(bian)(bian)比變(bian)(bian)(bian)化(hua)率(lv)，定(ding)周期上(shang)傳(chuan)變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器振動(dong)特征量、繞組變(bian)(bian)(bian)比變(bian)(bian)(bian)化(hua)率(lv)以及油溫、油壓(ya)數據，評估變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器繞組機(ji)械狀態。

8、更(geng)進一步地，所述的(de)振動(dong)特征(zheng)量(liang)包括頻率復雜度、確(que)定性(xing)、能(neng)(neng)量(liang)差異率、振動(dong)關聯水平、奇次(ci)諧波比、有(you)效能(neng)(neng)占比、振動(dong)加速度峰-峰值和聲(sheng)流比。

9、第二方面，本發明提供了一種變(bian)壓(ya)器(qi)機(ji)械失穩主(zhu)動(dong)保護裝置，其包括信號(hao)采集模(mo)塊、數(shu)據處(chu)理(li)模(mo)塊、低(di)頻錄(lu)波模(mo)塊、觸發模(mo)塊、高(gao)頻錄(lu)波模(mo)塊和主(zhu)動(dong)保護模(mo)塊；

10、所述的(de)(de)信號采集模(mo)塊將電壓(ya)、電流、油壓(ya)、油溫和(he)油箱表面的(de)(de)振動信號進行放(fang)大和(he)濾波(bo)處理，所述的(de)(de)油箱表面振動信號處理得(de)到振動波(bo)形，然后傳輸給(gei)數據處理模(mo)塊；

11、所述(shu)的數據處理模塊(kuai)提取振動特征(zheng)量，同時計算繞(rao)(rao)組變比(bi)變化率(lv)，定(ding)(ding)周期上傳(chuan)給低(di)(di)頻錄(lu)波模塊(kuai)；所述(shu)的低(di)(di)頻錄(lu)波模塊(kuai)將繞(rao)(rao)組變比(bi)變化率(lv)、振動特征(zheng)量以(yi)及(ji)油(you)溫和(he)油(you)壓按照規定(ding)(ding)協議上傳(chuan)給健(jian)康管控平臺(tai)，評估變壓器(qi)繞(rao)(rao)組機械狀態；

12、當(dang)變(bian)壓器電流(liu)(liu)幅值(zhi)大于等(deng)于1.5倍(bei)額定值(zhi)或振(zhen)動(dong)幅值(zhi)大于等(deng)于1.5倍(bei)滿載振(zhen)動(dong)幅值(zhi)時(shi)，觸發模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)動(dong)作，數據(ju)處理模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)將異動(dong)觸發前0.2-1.0s內(nei)(nei)(nei)和(he)異動(dong)觸發后(hou)0.3-0.4s內(nei)(nei)(nei)的(de)電壓、電流(liu)(liu)、振(zhen)動(dong)波形、油壓和(he)油溫數據(ju)同(tong)步上傳給高(gao)頻錄波模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)和(he)主動(dong)保護模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)；所述(shu)的(de)高(gao)頻錄波模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)將數據(ju)按照規定協(xie)議上傳到(dao)健康管控平臺，評(ping)估變(bian)壓器繞(rao)組機(ji)械狀態；主動(dong)保護模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)計算異動(dong)觸發前0.2-1.0s內(nei)(nei)(nei)和(he)異動(dong)觸發后(hou)0.3-0.4s內(nei)(nei)(nei)的(de)繞(rao)組變(bian)比(bi)變(bian)化率、奇(qi)次諧波比(bi)和(he)聲(sheng)流(liu)(liu)比(bi)；

13、當奇次諧波比大(da)于等(deng)于0.3、繞組變比變化率大(da)于等(deng)于0.01、聲流比大(da)于等(deng)于4.5中(zhong)的任(ren)一(yi)條件滿足時，確定變壓器內部存在(zai)繞組明顯變形，與變壓器所連(lian)出(chu)線(xian)間隔的線(xian)路(lu)保護(hu)(hu)進行通信(xin)，獲取各條線(xian)路(lu)保護(hu)(hu)的保護(hu)(hu)跳(tiao)閘信(xin)號，并(bing)相應地向跳(tiao)閘的線(xian)路(lu)保護(hu)(hu)發(fa)送閉(bi)鎖重合閘信(xin)號。

14、第三(san)方(fang)面，本發明(ming)提(ti)供(gong)了一種計算(suan)機(ji)設(she)備，包括(kuo)存(cun)儲(chu)器(qi)、處理(li)器(qi)及存(cun)儲(chu)在存(cun)儲(chu)器(qi)上并可在處理(li)器(qi)上運行(xing)的計算(suan)機(ji)程序，所述處理(li)器(qi)執(zhi)行(xing)所述計算(suan)機(ji)程序時(shi)實(shi)現所述方(fang)法的步驟。

15、第四(si)方(fang)面(mian)，本(ben)發(fa)明提供(gong)了(le)一種計算機(ji)可讀(du)存儲介質，其上(shang)存儲有計算機(ji)程序(xu)，所述(shu)計算機(ji)程序(xu)被處理器執(zhi)行時實現所述(shu)的方(fang)法的步驟。

16、本發明具有(you)的有(you)益(yi)效果如下：

17、1）本發(fa)明挖掘變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)繞組變(bian)(bian)形(xing)與(yu)振動-電氣(qi)信(xin)號之間(jian)的(de)(de)內在(zai)聯系，融合電氣(qi)參量(liang)和(he)非電運行(xing)狀態(tai)參量(liang)瞬時(shi)評(ping)估(gu)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)繞組機械(xie)強度，彌補單(dan)一監(jian)測(ce)(ce)方法的(de)(de)不足，提高變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)在(zai)運行(xing)狀態(tai)下繞組變(bian)(bian)形(xing)在(zai)線檢出率和(he)監(jian)測(ce)(ce)效率，優化(hua)變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)重合閘短路主(zhu)(zhu)動保護(hu)策略(lve)，實現了變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)運行(xing)機械(xie)狀態(tai)的(de)(de)全(quan)面感知和(he)主(zhu)(zhu)動防護(hu)，從而進一步提升了油浸式電力變(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)(ya)器(qi)(qi)的(de)(de)本質(zhi)安全(quan)。

18、2）本發明(ming)采(cai)用繞(rao)組(zu)振動的(de)奇(qi)次(ci)諧波比、繞(rao)組(zu)變(bian)比變(bian)化率以及(ji)聲(sheng)流比作為關鍵參量以及(ji)閾值的(de)設定，能夠準確反映變(bian)壓(ya)器內部在經受短路(lu)沖擊后(hou)的(de)繞(rao)組(zu)機械(xie)狀態。

19、3）與短路阻抗(kang)法(fa)相比，本發明通過變壓器實時電壓電流(liu)反演出來的變比變化率能夠更(geng)為(wei)(wei)靈(ling)敏的反映繞組機械狀(zhuang)態(tai)，并且(qie)可作為(wei)(wei)預警保(bao)護在線監測(ce)狀(zhuang)態(tai)量。

20、4）定(ding)周(zhou)期上傳變(bian)壓器電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)幅值(zhi)(zhi)、頻率(lv)復雜度、確定(ding)性、能量差異率(lv)、振(zhen)動關聯(lian)水(shui)平(ping)、奇(qi)次(ci)諧波比、有效能占比、振(zhen)動加速度峰-峰值(zhi)(zhi)、聲(sheng)流(liu)比、運行電(dian)(dian)壓峰-峰值(zhi)(zhi)、電(dian)(dian)流(liu)峰-峰值(zhi)(zhi)、繞組變(bian)比以(yi)及油壓、油溫至(zhi)健康管控(kong)平(ping)臺，可在線(xian)評(ping)估繞組機(ji)械狀態，指導實際運維(wei)檢修。

技術特征：

1.一種變壓器(qi)機械失穩主動保護方法，其特征在(zai)于，包括：

2.根據權利要求1所(suo)述(shu)的變壓(ya)器(qi)(qi)機械失穩主動(dong)保護(hu)方法(fa)，其特征在于(yu)，當奇次諧波(bo)比小于(yu)0.3、繞組(zu)變比變化率小于(yu)0.01、聲流比小于(yu)4.5的全部條件滿足時，變壓(ya)器(qi)(qi)內部繞組(zu)未發生變形，線(xian)路保護(hu)裝置重合閘功能正常(chang)運行。

3.根據權(quan)利要求(qiu)1或(huo)2所述的變(bian)(bian)(bian)壓器(qi)機械失穩主動(dong)(dong)保護方法，其特征(zheng)在于(yu)，當(dang)變(bian)(bian)(bian)壓器(qi)電流幅值(zhi)小(xiao)于(yu)1.5倍電流額定值(zhi)且振動(dong)(dong)幅值(zhi)小(xiao)于(yu)1.5倍滿(man)載振動(dong)(dong)幅值(zhi)時(shi)，提取振動(dong)(dong)特征(zheng)量，同時(shi)計(ji)算繞(rao)組變(bian)(bian)(bian)比變(bian)(bian)(bian)化(hua)率，定周期上傳變(bian)(bian)(bian)壓器(qi)振動(dong)(dong)特征(zheng)量、繞(rao)組變(bian)(bian)(bian)比變(bian)(bian)(bian)化(hua)率以及油溫(wen)、油壓數據，評估(gu)變(bian)(bian)(bian)壓器(qi)繞(rao)組機械狀態。

4.根據權(quan)利要求3所述的變壓器機械(xie)失穩主動(dong)保護方法，其特(te)征在于(yu)，所述的振動(dong)特(te)征量(liang)包(bao)括(kuo)頻率復雜度(du)、確(que)定(ding)性、能(neng)量(liang)差(cha)異率、振動(dong)關聯水平、奇次諧(xie)波比(bi)(bi)、有效能(neng)占(zhan)比(bi)(bi)、振動(dong)加速度(du)峰-峰值和(he)聲(sheng)流比(bi)(bi)。

5.一(yi)種變壓器機械失穩主動(dong)保(bao)護(hu)裝置，其特征在于，包括(kuo)信號采集(ji)模(mo)塊(kuai)(kuai)、數據處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)(kuai)、低(di)頻錄波模(mo)塊(kuai)(kuai)、觸發(fa)模(mo)塊(kuai)(kuai)、高頻錄波模(mo)塊(kuai)(kuai)和主動(dong)保(bao)護(hu)模(mo)塊(kuai)(kuai)；

6.根據權利要(yao)求5所述的(de)變(bian)壓器機(ji)械失穩主動保護裝置，其特征在于，當奇次諧波比小(xiao)(xiao)于0.3、繞組(zu)變(bian)比變(bian)化率(lv)小(xiao)(xiao)于0.01、聲流比小(xiao)(xiao)于4.5的(de)全部條件滿(man)足(zu)時，變(bian)壓器內部繞組(zu)未發生(sheng)變(bian)形，線路保護裝置重合(he)閘功(gong)能正常運行(xing)。

7.根據權(quan)利要求5或6所述的變(bian)(bian)壓(ya)器機械失穩主動(dong)(dong)(dong)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置，其特征(zheng)在于(yu)(yu)，當變(bian)(bian)壓(ya)器電(dian)流(liu)幅值(zhi)小于(yu)(yu)1.5倍電(dian)流(liu)額(e)定(ding)值(zhi)且振動(dong)(dong)(dong)幅值(zhi)小于(yu)(yu)1.5倍滿載振動(dong)(dong)(dong)幅值(zhi)時，提(ti)取振動(dong)(dong)(dong)特征(zheng)量，同(tong)時計算繞(rao)組(zu)變(bian)(bian)比變(bian)(bian)化(hua)率，定(ding)周期上傳變(bian)(bian)壓(ya)器振動(dong)(dong)(dong)特征(zheng)量、繞(rao)組(zu)變(bian)(bian)比變(bian)(bian)化(hua)率以及油溫、油壓(ya)數據給健康管控平臺，在線評估變(bian)(bian)壓(ya)器繞(rao)組(zu)機械狀態。

8.根據權利(li)要求7所述的變壓(ya)器機械失穩主動保(bao)護裝(zhuang)置，其特(te)征在于(yu)，所述的振動特(te)征量包括頻率復雜度、確定性、能量差異率、振動關聯水平、奇次諧波比、有效能占比、振動加速(su)度峰-峰值和聲流比。

9.一(yi)種計算機(ji)設備，包括存儲器(qi)(qi)、處理器(qi)(qi)及存儲在存儲器(qi)(qi)上(shang)并(bing)可在處理器(qi)(qi)上(shang)運(yun)行的計算機(ji)程(cheng)序，其特征在于，所述(shu)處理器(qi)(qi)執行所述(shu)計算機(ji)程(cheng)序時實(shi)現權利要求1至(zhi)4中(zhong)任一(yi)項所述(shu)方法的步驟。

10.一種計算機可讀(du)存儲介質，其(qi)上(shang)存儲有計算機程序，其(qi)特征(zheng)在于，所述計算機程序被處理(li)器執行時實現權利要(yao)求1至4中任一項所述方法的(de)步驟。

技術總結
本發明公開了一種變壓器機械失穩主動保護方法、裝置、設備及存儲介質。本發明的變壓器機械失穩主動保護方法，包括：實時采集變壓器的電壓、電流、油壓、油溫和油箱表面振動信號；當變壓器電流幅值大于等于1.5倍電流額定值或振動幅值大于等于1.5倍滿載振動幅值時，利用變壓器異動觸發前0.2?1.0秒內和觸發后0.3?0.4秒內的電壓、電流、振動波形、油壓和油溫數據評估變壓器繞組機械狀態，同時計算觸發前0.2?1.0秒內和觸發后0.3?0.4秒內的繞組變比變化率、奇次諧波比和聲流比，給出變壓器機械失穩主動保護策略。本發明能融合電氣參量和非電運行狀態參量瞬時評估變壓器繞組機械強度，及時給出變壓器機械失穩主動防護策略，實現變壓器運行機械狀態的全面感知和主動防護。

技術研發人員：邵先軍,戚宣威,梁蘇寧,金凌峰,鄭一鳴,楊智,李晨,詹江楊,王博聞,錢盾,陳孝信,金涌濤
受保護的技術使用者：國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23