一种用于变压器的套管放电故障检测方法及系统与流程

1.本发明涉及变压器状态监测与故障诊断技术，具体涉及一种用于变压器的套管放电故障检测方法及系统。


背景技术：

2.套管是连接变压器绕组与外部高压母线的电能传输重要环节。然而，关于变压器套管放电故障导致的变压器跳闸或烧毁事故时有发生，引发大面积停电，带来巨大的经济损失，对工作人员的人身安全造成巨大威胁。因此，开展变压器套管放电监测，消除故障隐患，保障变压器安全运行具有重要意义。
3.目前，变压器套管运行状态检测大多仍采用以人力为主的计划性检修。虽然通过定期对变压器套管进行检测和维修，可以在很大程度上排除故障、消除隐患，但需要将变压器停运，检测过程存在安全风险，而且检测周期长、检测成本较高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种无需使变压器停电、无需接触带电设备、检测安全性高、测试便捷的用于变压器的套管放电故障检测方法及系统。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种用于变压器的套管放电故障检测方法，包括：
7.s1，确定变压器的套管在指定的检测周期内发生套管放电事件的次数；
8.s2，判断发生套管放电事件的次数相比检测周期内总的检测次数的比例是否超过设定值，若超过设定值，则判定变压器的套管发生放电故障。
9.可选地，步骤s1包括：
10.s1.1，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数；
11.s1.2，基于放电特征参数是否超限来判定是否发生套管放电事件；
12.s1.3，判断已完成的检测次数是否等于一个检测周期内总的检测次数，若等于一个检测周期内总的检测次数，则跳转步骤s2；否则，跳转步骤s1.4；
13.s1.4，进行计时，若计时时间等于相邻检测次数之间的设定间隔时间，则跳转步骤s1.1，否则继续进行等待计时。
14.可选地，步骤s1.1中采集待检测变压器的套管声音信号时，所采用的传声器为频率范围覆盖20hz～100khz且具有指向性的传声器。
15.可选地，所述传声器安装在变压器的油箱顶部。
16.可选地，步骤s1.1中计算放电特征参数是指计算声音信号中10khz以上频带的能量比重。
17.可选地，步骤s1.2包括：判断放电特征参数是否超过预设的放电特征参数阈值，若超过预设的放电特征参数阈值则判定发生一次套管放电事件，否则判定未发生套管放电事
件。
18.可选地，所述预设的放电特征参数阈值的确定步骤包括：(1)在变压器的套管未发生放电故障时，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数，得到正常状态放电特征参数集合{fn(i)}，其中i＝1,2,
…
,k，k为变压器的套管未发生放电故障时采集待检测变压器的套管声音信号样本数量；在变压器的套管发生放电故障时，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数，得到故障状态放电特征参数集合{fa(i)}，其中i＝1,2,
…
,m，m为变压器的套管发生放电故障时采集待检测变压器的套管声音信号样本数量；(2)判断正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}是否存在交集，若不存在交集，则对故障状态放电特征参数集合{fa(i)}由小到大进行排序，选取靠前指定数量的故障状态放电特征参数取均值作为预设的放电特征参数阈值，若存在交集，则对正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}的交集区间以内的故障状态放电特征参数取均值作为预设的放电特征参数阈值。
19.可选地，步骤s1.3中一个检测周期内总的检测次数大于等于60，步骤s1.4中相邻检测次数之间的设定间隔时间大于等于30分钟。
20.此外，本发明还提供一种用于变压器的套管放电故障检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述用于变压器的套管放电故障检测方法的步骤。
21.此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行所述用于变压器的套管放电故障检测方法的步骤。
22.和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
23.1、本发明通过获取待检测变压器套管声音信号，根据待检测变压器套管声音信号计算放电特征参数，将放电特征参数和预设的放电特征参数注意阈值比较，如果放电特征参数未超过预设的放电特征参数注意阈值，则判定变压器套管处于正常状态，否则记录一次变压器套管放电事件，连续多次检测变压器套管声音信号并计算放电特征参数，计算变压器套管放电事件比例，若比例超出预设的比例阈值则判断变压器套管存在放电故障，否则判断变压器套管运行正常。具有无需使变压器停电，无需接触带电设备，检测安全性高，测试便捷的优点。
24.2、本发明判断变压器套管放电故障的方法可以方便地与物联网和信息技术相结合，能够实现变压器套管放电状态的实时监测与预警，有利于提高变压器的智能运检水平与安全运行水平。
附图说明
25.图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
26.图2为本发明实施例中步骤s1的流程示意图。
具体实施方式
27.如图1所示，本实施例用于变压器的套管放电故障检测方法包括：
28.s1，确定变压器的套管在指定的检测周期内发生套管放电事件的次数；
29.s2，判断发生套管放电事件的次数相比检测周期内总的检测次数的比例是否超过设定值，若超过设定值，则判定变压器的套管发生放电故障。
30.如图2所示，本实施例步骤s1包括：
31.s1.1，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数；
32.s1.2，基于放电特征参数是否超限来判定是否发生套管放电事件；
33.s1.3，判断已完成的检测次数是否等于一个检测周期内总的检测次数，若等于一个检测周期内总的检测次数，则跳转步骤s2；否则，跳转步骤s1.4；
34.s1.4，进行计时，若计时时间等于相邻检测次数之间的设定间隔时间，则跳转步骤s1.1，否则继续进行等待计时。
35.本实施例中，步骤s1.1中采集待检测变压器的套管声音信号时，所采用的传声器为频率范围覆盖20hz～100khz且具有指向性的传声器。由于变压器套管放电故障阶段不同产生的声音信号频带范围存在差异，但同时覆盖可听声与超声频带，因此，传声器的频带范围优选20hz～100khz。由于变压器周围声音环境复杂，套管放电声音信号中夹杂有变压器本体和冷却风扇的声音，因此，传声器需要具有指向性，能够针对性地对套管位置声音进行检测，尽可能降低外界因素干扰。优选地，传声器应当具有防雨、防风措施，满足长期户外监测需求，本实施例中，传声器安装在变压器的油箱顶部，由于套管放电发生在套管外部，通过将传声器安装在变压器的油箱顶部能够提高采集待检测变压器的套管声音信号的准确度。
36.本实施例中，步骤s1.1中计算放电特征参数是指计算声音信号中10khz以上频带的能量比重，具体计算包括通过对放电声音信号进行傅里叶变换获取频谱分布，按照下式计算声音信号中10khz以上频带的能量比重：
[0037][0038]
上式中，r表示声音信号中10khz以上频带的能量比重，n为傅里叶变换频谱的总频率点数，pi为傅里叶变换频谱的第i个频率点幅值，pj为傅里叶变换频谱的第j个频率点幅值，k为傅里叶变换频谱中10khz对应的频率点位置。经测试发现，通过计算10khz以上频带的能量比重作为放电特征参数，可准确判断套管是否发生放电事件，而且计算也比较简单，经基于傅里叶变换和简单的计算即可。
[0039]
本实施例中，步骤s1.2包括：判断放电特征参数是否超过预设的放电特征参数阈值，若超过预设的放电特征参数阈值则判定发生一次套管放电事件，否则判定未发生套管放电事件。
[0040]
本实施例中，预设的放电特征参数阈值的确定步骤包括：(1)在变压器的套管未发生放电故障时，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数，得到正常状态放电特征参数集合{fn(i)}，其中i＝1,2,
…
,k，k为变压器的套管未发生放电故障时采集待检测变压器的套管声音信号样本数量；在变压器的套管发生放电故障时，采集待检测变压器的套管声音信号并计算放电特征参数，得到故障状态放电特征参数集合{fa(i)}，其中i＝
1,2,
…
,m，m为变压器的套管发生放电故障时采集待检测变压器的套管声音信号样本数量；(2)判断正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}是否存在交集，若不存在交集，则对故障状态放电特征参数集合{fa(i)}由小到大进行排序，选取靠前指定数量的故障状态放电特征参数取均值作为预设的放电特征参数阈值，若存在交集，则对正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}的交集区间以内的故障状态放电特征参数取均值作为预设的放电特征参数阈值。具体地，假设正常状态放电特征参数集合{fn(i)}的数值分布在0.001～0.02之间，故障状态放电特征参数集合{fa(i)}的数值分布在0.03～0.4之间。因此，正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}存在交集，则对故障状态放电特征参数集合{fa(i)}由小到大进行排序，假定前15％的数据范围为0.03～0.04，前15％的数据平均值为0.036，则将0.036作为预设的放电特征参数阈值。假设放电特征参数集合正常状态放电特征参数集合{fn(i)}数值分布在0.001～0.03之间，故障状态放电特征参数集合{fa(i)}数值分布在0.02～0.4之间。则正常状态放电特征参数集合{fn(i)}与故障状态放电特征参数集合{fa(i)}存在交集，假定交集的数据范围为0.02～0.03，交集内数据的平均值为0.026，则将0.026作为预设的放电特征参数阈值。
[0041]
一般而言，步骤s1.3中一个检测周期内总的检测次数大于等于60，步骤s1.4中相邻检测次数之间的设定间隔时间大于等于30分钟。作为一种具体的实施方式，本实施例步骤s1.3中一个检测周期内总的检测次数为72次，步骤s1.4中相邻检测次数之间的设定间隔时间为1小时。
[0042]
步骤s2中判断发生套管放电事件的次数相比检测周期内总的检测次数的比例是否超过设定值时，设定值可根据需要选择，例如作为一种具体的实施方式，本实施例设定值取值为83％，即判断发生套管放电事件的次数相比检测周期内总的检测次数的比例是否超过83％，若超过83％，则判定变压器的套管发生放电故障；否则，判定变压器的套管未发生放电故障。例如，本实施例中一个检测周期内发现放电事件数量为60次，放电事件比例为83.3％，事件比例超出预设的比例阈值83％，因此判定变压器套管存在放电故障。
[0043]
本实施例用于变压器的套管放电故障检测方法在具体实施时，是通过计算机程序实现的，通过计算机程序实现的判断变压器套管放电故障的系统包括：声音检测单元，用于检测变压器套管声音信号；声音特征参数计算单元，用于根据套管声音信号计算声音特征参数；放电故障判断单元，用于将放电特征参数和预设的放电特征参数注意阈值比较，判断是否为变压器套管放电事件，若为放电事件，则连续多次检测变压器套管声音信号并计算放电特征参数，计算变压器套管放电事件比例，若事件比例超出预设的比例阈值则判断变压器套管存在放电故障，否则判断变压器套管运行正常。
[0044]
综上所述，本实施例方法具有下述优点：(1)、本实施例方法通过获取待检测变压器套管声音信号，根据待检测变压器套管声音信号计算放电特征参数，将放电特征参数和预设的放电特征参数注意阈值比较，如果放电特征参数未超过预设的放电特征参数注意阈值，则判定变压器套管处于正常状态，否则记录一次变压器套管放电事件，连续多次检测变压器套管声音信号并计算放电特征参数，计算变压器套管放电事件比例，若比例超出预设的比例阈值则判断变压器套管存在放电故障，否则判断变压器套管运行正常。具有无需使变压器停电，无需接触带电设备，检测安全性高，测试便捷的优点。(2)、本实施例方法判断
变压器套管放电故障的方法可以方便地与物联网和信息技术相结合，能够实现变压器套管放电状态的实时监测与预警，有利于提高变压器的智能运检水平与安全运行水平。
[0045]
此外，本实施例还提供一种用于变压器的套管放电故障检测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述用于变压器的套管放电故障检测方法的步骤。本发明判断变压器套管放电故障的系统为本发明判断变压器套管放电故障的方法完全对应的系统，因此同也具有本发明判断变压器套管放电故障的方法的前述优点，在此不再赘述。
[0046]
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行前述用于变压器的套管放电故障检测方法的步骤。
[0047]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0048]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。