一种变压器套管状态监测方法和装置与流程

1.本发明涉及变压器套管状态监测技术领域，尤其涉及一种变压器套管状态监测方法和装置。


背景技术：

2.变压器套管是将变压器内部高、低压引线引到油箱外部的绝缘套管，不但作为引线对地绝缘，而且担负着固定引线的作用，变压器套管是变压器载流元件之一，是维持变压器正常稳定运行的前提。
3.但变压器套管在大型电力变压器中通常依赖进口，价格昂贵，而套管故障是导致变压器损毁首要原因。因此，如何准确地监测到变压器套管的异常，并及时采取有效措施，是现如今需要考虑的重要问题。
4.而套管电容和介质损耗是表征套管状态的两大指标，现有的套管状态监测技术均是通过监测套管末屏接地电流幅值和相位，并与母线电压幅值和相位对比，计算出套管电容和介质损耗。但由于母线电压需要通过互感器测量，且现场存在电磁干扰，互感器存在相角误差等问题，导致套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，进而使得套管状态的监测效果下降。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种变压器套管状态监测方法和装置，解决了现有技术对于套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，进而使得套管状态的监测效果下降的技术问题。
6.本发明提供的一种变压器套管状态监测方法，包括：
7.获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值；
8.基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值；
9.根据所述三相电流幅值均值和所述三相电流总幅值，判断所述变压器套管是否存在异常；
10.若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判断所述变压器套管的故障相。
11.可选地，所述基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值的步骤，包括：
12.获取所述三相接地电流值中每一相的接地电流值作为中间接地电流值；
13.计算多个所述中间接地电流值的第一和值；
14.采用傅里叶变换计算每个所述中间接地电流值在预设频率下的第一电流幅值；
15.采用傅里叶变换计算所述第一和值在所述预设频率下的三相电流总幅值；
16.根据多个所述第一电流幅值，确定三相电流幅值均值和三相电流间相位差值。
17.可选地，所述根据所述三相电流幅值均值和所述三相电流总幅值，判断所述变压器套管是否存在异常的步骤，包括：
18.计算所述三相电流幅值均值与预设阈值系数的第一乘积；
19.比较所述第一乘积和所述三相电流总幅值；
20.若所述第一乘积大于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管不存在异常；
21.若所述第一乘积小于或等于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管存在异常。
22.可选地，所述变压器套管包括第一相、第二相和第三相，所述三相电流间相位差值包括所述第一相与所述第二相之间的第一相位差值、所述第二相与所述第三相之间的第二相位差值和所述第三相与所述第一相之间的第三相位差值，所述三相电流间相位差值包括第一相位差值、第二相位差值和第三相位差值，所述若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判断所述变压器套管的故障相的步骤，包括：
23.若判定所述变压器套管存在异常，则分别计算所述第一相位差值、所述第二相位差值和所述第三相位差值与预设角度值之间的第一绝对差值、第二绝对差值和第三绝对差值；
24.若所述第一绝对差值为最小值，则确定所述第三相为故障相；
25.若所述第二绝对差值为最小值，则确定所述第一相为故障相；
26.若所述第三绝对差值为最小值，则确定所述第二相为故障相。
27.可选地，所述三相接地电流值通过预置的数据采集卡同步采集，所述三相接地电流值的每一相所对应的采集步长和采集时长相等。
28.本发明还提供了一种变压器套管状态监测装置，包括：
29.三相接地电流值获取模块，用于获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值；
30.三相电流数值计算模块，用于基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值；
31.异常判断模块，用于根据所述三相电流幅值均值和所述三相电流总幅值，判断所述变压器套管是否存在异常；
32.故障相判断模块，用于若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判断所述变压器套管的故障相。
33.可选地，所述三相电流数值计算模块包括：
34.中间接地电流值确定子模块，用于获取所述三相接地电流值中每一相的接地电流值作为中间接地电流值；
35.第一和值计算子模块，用于计算多个所述中间接地电流值的第一和值；
36.第一电流幅值计算子模块，用于采用傅里叶变换计算每个所述中间接地电流值在预设频率下的第一电流幅值；
37.三相电流总幅值计算子模块，用于采用傅里叶变换计算所述第一和值在所述预设频率下的三相电流总幅值；
38.电流均值与差值确定子模块，用于根据多个所述第一电流幅值，确定三相电流幅值均值和三相电流间相位差值。
39.可选地，所述异常判断模块包括：
40.第一乘积计算子模块，用于计算所述三相电流幅值均值与预设阈值系数的第一乘积；
41.比较子模块，用于比较所述第一乘积和所述三相电流总幅值；
42.异常否定子模块，用于若所述第一乘积大于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管不存在异常；
43.异常判定子模块，用于若所述第一乘积小于或等于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管存在异常。
44.可选地，所述变压器套管包括第一相、第二相和第三相，所述三相电流间相位差值包括所述第一相与所述第二相之间的第一相位差值、所述第二相与所述第三相之间的第二相位差值和所述第三相与所述第一相之间的第三相位差值，所述三相电流间相位差值包括第一相位差值、第二相位差值和第三相位差值，所述故障相判断模块包括：
45.相位差值确定子模块，用于若判定所述变压器套管存在异常，则分别计算所述第一相位差值、所述第二相位差值和所述第三相位差值与预设角度值之间的第一绝对差值、第二绝对差值和第三绝对差值；
46.第一故障相确定子模块，用于若所述第一绝对差值为最小值，则确定所述第三相为故障相；
47.第二故障相确定子模块，用于若所述第二绝对差值为最小值，则确定所述第一相为故障相；
48.第三故障相确定子模块，用于若所述第三绝对差值为最小值，则确定所述第二相为故障相。
49.可选地，所述三相接地电流值通过预置的数据采集卡同步采集，所述三相接地电流值的每一相所对应的采集步长和采集时长相等。
50.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
51.本发明通过获取的变压器套管末屏的三相接地电流值，分别确定三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值，结合三相电流幅值均值和三相电流总幅值的进一步比较，判断变压器套管是否存在异常，若存在异常则基于三相电流间相位差值，判断变压器套管异常所存在的故障相，以便于后续针对故障相开展进一步的分析或停电测试。从而解决现有技术对于套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，使得套管状态的监测效果下降的技术问题，进而提高监测稳定性，降低变压器套管状态监测的成本。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
53.图1为本发明实施例提供的一种变压器套管状态监测方法的步骤流程图；
54.图2为本发明可选实施例提供的一种变压器套管状态监测方法的步骤流程图；
55.图3为本发明实施例提供的一种变压器套管状态监测装置的结构示意图；
56.图4为本发明实施例提供的一种变压器套管状态监测装置的结构框图。
具体实施方式
57.本发明实施例提供了一种变压器套管状态监测方法和装置，用于解决现有技术对于套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，进而使得套管状态的监测效果下降的技术问题。
58.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
59.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种变压器套管状态监测方法的步骤流程图。
60.本发明提供的一种变压器套管状态监测方法，包括：
61.步骤101，获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值；
62.在本发明实施例中，在对变压器套管状态进行监测时，可以直接获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值。
63.值得一提的是，三相接地电流值指的是变压器套管末屏的每相分别对应的接地电流值。例如变压器套管末屏分别对应有a、b和c三相，所获取的三相接地电流值可以包括a相套管末屏接地电流b相套管末屏接地电流和c相套管末屏接地电流
64.步骤102，基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值；
65.在获取到三相接地电流值之后，分别确定三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值，以及三相电流间相位差值例如相位差和还有三相电流总幅值。
66.其中，三相相位差可以以角度的形式记录。
67.步骤103，根据所述三相电流幅值均值和所述三相电流总幅值，判断所述变压器套管是否存在异常；
68.在本发明实施例中，为判断变压器套管是否存在异常，可以通过三相电流幅值均值和三相电流总幅值，进一步进行比较操作，以确定变压器套管是否存在异常。
69.步骤104，若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判断所述变压器套管的故障相。
70.当确定变压器套管存在异常后，可以基于三相电流间相位差值和确定其相位差值最小值，从而确定变压器套管的故障相，以便于后续针对故障相开展进一步的分析或停电测试。
71.在本发明实施例中，通过获取的变压器套管末屏的三相接地电流值，分别确定三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值，结合三相电流幅值均值和三相电流总幅值，的进一步比较，判断变压器套管是否存在异
常，若存在异常则基于三相电流间相位差值，判断变压器套管异常所存在的故障相，以便于后续针对故障相开展进一步的分析或停电测试。从而解决现有技术对于套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，使得套管状态的监测效果下降的技术问题，进而提高监测稳定性，降低变压器套管状态监测的成本。
72.请参阅图2，图2为本发明可选实施例提供的一种变压器套管状态监测方法的步骤流程图。
73.本发明提供的一种变压器套管状态监测方法，包括：
74.步骤201，获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值；
75.步骤202，基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值；
76.可选地，步骤202可以包括以下子步骤：
77.获取所述三相接地电流值中每一相的接地电流值作为中间接地电流值；
78.计算多个所述中间接地电流值的第一和值；
79.采用傅里叶变换计算每个所述中间接地电流值在预设频率下的第一电流幅值；
80.采用傅里叶变换计算所述第一和值在所述预设频率下的三相电流总幅值；
81.根据多个所述第一电流幅值，确定三相电流幅值均值和三相电流间相位差值。
82.在具体实现中，获取所述三相接地电流值中每一相的接地电流值作为中间接地电流值，也就是a相套管末屏接地电流b相套管末屏接地电流和c相套管末屏接地电流并以此计算上中间接地电流值的第一和值采用傅里叶变换分别计算在每个所述中间接地电流值在预设频率下的第一电流幅值i
a
、i
b
和i
c
，以及第一和值在预设频率下的三相电流总幅值i
s
，最后根据多个所述第一电流幅值，确定三相电流幅值均值i
ave
和三相电流间相位差值三相电流间相位差值可以以角度的形式记录。
83.其中，可以通过以下公式确定三相电流幅值均值i
ave
：
[0084][0085]
可选地，所述预设频率可以选择为50hz。
[0086]
步骤203，计算所述三相电流幅值均值与预设阈值系数的第一乘积；
[0087]
步骤204，比较所述第一乘积和所述三相电流总幅值；
[0088]
在本发明实施例中，可以采用所述三相电流幅值均值与预设阈值系数计算第一乘积，其中预设阈值系数可以为0.5。
[0089]
步骤205，若所述第一乘积大于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管不存在异常；
[0090]
步骤206，若所述第一乘积小于或等于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管存在异常。
[0091]
在具体实现中，可以通过以下公式判断变压器套管是否存在异常：
[0092]
i
s
＜i
ave
·
l(不存在异常)
[0093]
i
s
≥i
ave
·
l(存在异常)
[0094]
步骤207，若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判
断所述变压器套管的故障相。
[0095]
在本发明的一个示例中，所述变压器套管包括第一相a、第二相b和第三相c，所述三相电流间相位差值包括所述第一相a与所述第二相b之间的第一相位差值所述第二相b与所述第三相c之间的第二相位差值和所述第三相c与所述第一相a之间的第三相位差值步骤207可以包括以下子步骤：
[0096]
若判定所述变压器套管存在异常，则分别计算所述第一相位差值、所述第二相位差值和所述第三相位差值与预设角度值之间的第一绝对差值、第二绝对差值和第三绝对差值；
[0097]
若所述第一绝对差值为最小值，则确定所述第三相为故障相；
[0098]
若所述第二绝对差值为最小值，则确定所述第一相为故障相；
[0099]
若所述第三绝对差值为最小值，则确定所述第二相为故障相。
[0100]
在本发明实施例中，当判定变压器套管存在异常时，分别计算所述第一相位差值所述第二相位差值和所述第三相位差值与预设角度值之间的第一绝对差值、第二绝对差值和第三绝对差值，具体过程可以如下式所示：
[0101][0102]
若为最小值，则c相可能为故障相；若为最小值，则a相可能为故障相；为最小值，则b相可能为故障相。
[0103]
进一步地，针对异常相，开展进一步分析或停电试验。
[0104]
可选地，所述三相接地电流值通过预置的数据采集卡同步采集，所述三相接地电流值的每一相所对应的采集步长和采集时长相等。
[0105]
参见图3，图3示出了本发明实施例的一种变压器套管状态监测装置的结构示意图。
[0106]
其中，针对a相套管301、b相套管302、c相套管303的末屏接地，分别采用a相微电流传感器304、b相微电流传感器305、c相微电流传感器306测量末屏接地电流。
[0107]
采集板卡307采集到三相末屏电流并进行存储，采集时三相间采用同样的时长和步长设置。
[0108]
微处理器308对采集到的末屏电流进行求和、傅里叶变换计算，并进行套管异常的判断和分析。
[0109]
在本发明实施例中，在原先的末屏电流监测的基础上，增加末屏电流模拟值求和模块，理想状态下，三相末屏电流向量和应无限接近0，但实际中三相电压和套管不可能完全一致或对称，因此不可能为0，若三相电流和幅值超过一定值，即可认为可能存在某一相套管存在异常，且现场基本只存在某相套管出现异常的情况。从而达到仅根据套管末屏电流监测，即实现套管状态的分析，提高监测的稳定性，降低监测装置的成本。
[0110]
本发明实施例通过获取的变压器套管末屏的三相接地电流值，分别确定三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值，结合
三相电流幅值均值和三相电流总幅值的进一步比较，判断变压器套管是否存在异常，若存在异常则基于三相电流间相位差值，判断变压器套管异常所存在的故障相，以便于后续针对故障相开展进一步的分析或停电测试。从而解决现有技术对于套管绝缘的介质损耗监测的稳定性极差，而电容量对早期故障不够敏感，使得套管状态的监测效果下降的技术问题，进而提高监测稳定性，降低变压器套管状态监测的成本。
[0111]
参见图4，图4示出了本发明实施例的一种变压器套管状态监测装置的结构框图。
[0112]
本发明还提供了一种变压器套管状态监测装置，包括：
[0113]
三相接地电流值获取模块401，用于获取变压器套管的末屏采集的三相接地电流值；
[0114]
三相电流数值计算模块402，用于基于所述三相接地电流值，分别确定所述三相接地电流值在预设频率下的三相电流幅值均值、三相电流间相位差值和三相电流总幅值；
[0115]
异常判断模块403，用于根据所述三相电流幅值均值和所述三相电流总幅值，判断所述变压器套管是否存在异常；
[0116]
故障相判断模块404，用于若判定所述变压器套管存在异常，则基于所述三相电流间相位差值，判断所述变压器套管的故障相。
[0117]
可选地，所述三相电流数值计算模块402包括：
[0118]
中间接地电流值确定子模块，用于获取所述三相接地电流值中每一相的接地电流值作为中间接地电流值；
[0119]
第一和值计算子模块，用于计算多个所述中间接地电流值的第一和值；
[0120]
第一电流幅值计算子模块，用于采用傅里叶变换计算每个所述中间接地电流值在预设频率下的第一电流幅值；
[0121]
三相电流总幅值计算子模块，用于采用傅里叶变换计算所述第一和值在所述预设频率下的三相电流总幅值；
[0122]
电流均值与差值确定子模块，用于根据多个所述第一电流幅值，确定三相电流幅值均值和三相电流间相位差值。
[0123]
可选地，所述异常判断模块403包括：
[0124]
第一乘积计算子模块，用于计算所述三相电流幅值均值与预设阈值系数的第一乘积；
[0125]
比较子模块，用于比较所述第一乘积和所述三相电流总幅值；
[0126]
异常否定子模块，用于若所述第一乘积大于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管不存在异常；
[0127]
异常判定子模块，用于若所述第一乘积小于或等于所述三相电流总幅值，则判定所述变压器套管存在异常。
[0128]
可选地，所述变压器套管包括第一相、第二相和第三相，所述三相电流间相位差值包括所述第一相与所述第二相之间的第一相位差值、所述第二相与所述第三相之间的第二相位差值和所述第三相与所述第一相之间的第三相位差值，所述故障相判断模块404包括：
[0129]
相位差值确定子模块，用于若判定所述变压器套管存在异常，则分别计算所述第一相位差值、所述第二相位差值和所述第三相位差值与预设角度值之间的第一绝对差值、第二绝对差值和第三绝对差值；
[0130]
第一故障相确定子模块，用于若所述第一绝对差值为最小值，则确定所述第三相为故障相；
[0131]
第二故障相确定子模块，用于若所述第二绝对差值为最小值，则确定所述第一相为故障相；
[0132]
第三故障相确定子模块，用于若所述第三绝对差值为最小值，则确定所述第二相为故障相。
[0133]
可选地，所述三相接地电流值通过预置的数据采集卡同步采集，所述三相接地电流值的每一相所对应的采集步长和采集时长相等。
[0134]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0135]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0136]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0137]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0138]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。