CN111562036A - 一种变压器油温表在线校验方法 - Google Patents

一种变压器油温表在线校验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器油温表在线校验方法，包括以下步骤：S1：分别构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列；S2：计算温升率并将所述温升率作为第一评价指标；S3：判断是否满足第一评价指标异常标准，当满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S4，当不满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S5；S4：启动异常报警，进入步骤S6；S5：计算灰色关联度作为第二评价指标，进入步骤S6；S6：判断是否满足第二评价指标异常标准，当满足第二评价指标异常标准时启动异常报警，当不满足第二评价指标异常标准时，构建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列后返回步骤S2。本发明能够实时不停电对变压器油温表检定。

Description

一种变压器油温表在线校验方法
技术领域
本发明涉及电力***仪表校验领域，更具体地，涉及一种变压器油温表在线校验方法。
背景技术
油浸式变压器是电力***中最为核心的设备，油温是变压器运行中非常重要的监视参数，油温变化对变压器安全运行具有重要影响。当变压器正常运行时，铁芯和绕组产生损耗使得其他部位温度升高，利用油的循环和对流把铁芯和绕组损耗而产生的热传递散热片，在传送到外面环境中，当散热与发热温度趋于平衡时，油温趋于稳定，为保障变压器的寿命一般规定顶层油温不能超过85℃。每个变压器的油温是通过油温表上传至调度自动化***，油温表是否正常，也就是油温表能否正确反映变压器的实际油温尤为重要。
目前，油温表是否正常需要通过周期性的停电检定判断，根据电压等级不同一般为三年或者六年，这种方式存在两大弊端：一是需要设备停电，影响供电可靠性；二是两次检定周期之间的时间属于管控真空。因此，需要一种能够实时或准实时的不停电检定方法。
发明内容
本发明提供一种变压器油温表在线校验方法，能够实时不停电对变压器油温表检定。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种变压器油温表在线校验方法，包括以下步骤：
S1：分别构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列；
S2：计算温升率并将所述温升率作为第一评价指标；
S3：判断是否满足第一评价指标异常标准，当满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S4，当不满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S5；
S4：启动异常报警，进入步骤S6；
S5：计算灰色关联度作为第二评价指标，进入步骤S6；
S6：判断是否满足第二评价指标异常标准，当满足第二评价指标异常标准时启动异常报警，当不满足第二评价指标异常标准时，构建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列后返回步骤S2。
上述方案基于油温主要由负荷引起，油温变化与负荷变化趋势高度一致，两者波动规律具有很强的相似性，同时油温不可能低于环境温度，据此可实现油温表异常的在线检出。
优选地，由于每一台变压器均配有油温表、电流互感器和微气象传感器，而油温表具有油温采集和上传的功能、电流互感器具有负荷采集和上传的功能、微气象传感器具有环境温度采集和上传的功能，并且每15分钟上传一个数据至调度自动化***，步骤S1所述的环境温度、变压器油温、负荷的数据均由调度自动化***导出。
优选地，步骤S1中的构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列，分别表示为：
环境温度时间序列T：
T＝{T1，T2，…，Tm}；
变压器油温时间序列θ：
θ＝{θ1，θ2，…，θm}；
负荷时间序列I：
I＝{I1，I2，…，Im}；
其中，Tm为时间点m的环境温度遥测值，θm为时间点m的油温遥测值，Im为时间点m的负荷遥测值。
优选地，步骤S2中温升率K为将所述变压器油温与环境温度做数值计算得到的权重值，具体为：
Figure BDA0002491256740000021
Figure BDA0002491256740000022
其中，ΔTk为二值化的温升，θk为时间点k的变压器油温遥测值，Tk为时间点k的环境温度遥测值。
优选地，步骤S3所述的第一评价指标异常标准为预设的第一评价指标判断阈值，当温升率大于等于第一评价指标判断阈值时为不满足第一评价指标异常标准，当温升率小于第一评价指标判断阈值时为满足第一评价指标异常标准。
优选地，所述第一评价指标判断阈值为90％，第一评价指标是基于油温不可能低于环境温度，而当出现油温低于环境温度时必定是油温表出现异常，判断阈值设定90％是为规避负荷为零时因油温表本身测量误差导致的油温略低于环境温度的偶然情况。
优选地，步骤S5中所述灰色关联度r是将所述变压器油温与负荷做灰色关联分析得到的计算值，具体为：
Figure BDA0002491256740000031
Figure BDA0002491256740000032
式中，其中ξ(k)是第k个灰色关联系数，θ'k是时间点k的无量纲化的变压器油温遥测值，I'k是时间点k的无量纲化的负荷遥测值。
优选地，步骤S6中所述的第二评价指标异常标准为预设的第二评价指标判断阈值，当灰色关联度大于等于第二评价指标判断阈值时为不满足第二评价指标异常标准，当灰色关联度小于第二评价指标判断阈值时为满足第二评价指标异常标准。
优选地，所述第二评价指标判断阈值为0.95，当关联度小于0.95，说明油温表示数受负荷影响变小，即判断油温表异常，启动报警；当关联度大于等于0.95，说明油温表示数受负荷强力影响，现有样本数据未发现油温表异常。
优选地，步骤S6中的新建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列，具体为：
为减少计算量，所述新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列在增加一组新数据的同时丢弃一组历史数据，保持时间序列的元素个数m不变。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明充分利用利用调度自动化***数据，对环境温度遥测数据、油温遥测数据、负荷遥测数据进行关联分析，根据油温主要由负荷引起，油温变化与负荷变化趋势高度一致，两者波动规律具有很强的相似性，同时油温不可能低于环境温度的原理，实现油温表的在线不停电校验。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种变压器油温表在线校验方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：分别构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列；
S2：计算温升率并将所述温升率作为第一评价指标；
S3：判断是否满足第一评价指标异常标准，当满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S4，当不满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S5；
S4：启动异常报警，进入步骤S6；
S5：计算灰色关联度作为第二评价指标，进入步骤S6；
S6：判断是否满足第二评价指标异常标准，当满足第二评价指标异常标准时启动异常报警，当不满足第二评价指标异常标准时，构建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列后返回步骤S2。
上述方案基于油温主要由负荷引起，油温变化与负荷变化趋势高度一致，两者波动规律具有很强的相似性，同时油温不可能低于环境温度，据此可实现油温表异常的在线检出。
由于每一台变压器均配有油温表、电流互感器和微气象传感器，而油温表具有油温采集和上传的功能、电流互感器具有负荷采集和上传的功能、微气象传感器具有环境温度采集和上传的功能，并且每15分钟上传一个数据至调度自动化***，步骤S1所述的环境温度、变压器油温、负荷的数据均由调度自动化***导出。
步骤S1中的构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列，分别表示为：
环境温度时间序列T：
T＝{T1，T2，…，Tm}；
变压器油温时间序列θ：
θ＝{θ1，θ2，…，θm}；
负荷时间序列I：
I＝{I1，I2，…，Im}；
其中，Tm为时间点m的环境温度遥测值，θm为时间点m的油温遥测值，Im为时间点m的负荷遥测值。
步骤S2中温升率K为将所述变压器油温与环境温度做数值计算得到的权重值，具体为：
Figure BDA0002491256740000051
Figure BDA0002491256740000052
其中，ΔTk为二值化的温升，θk为时间点k的变压器油温遥测值，Tk为时间点k的环境温度遥测值。
步骤S3所述的第一评价指标异常标准为预设的第一评价指标判断阈值，当温升率大于等于第一评价指标判断阈值时为不满足第一评价指标异常标准，当温升率小于第一评价指标判断阈值时为满足第一评价指标异常标准。
所述第一评价指标判断阈值为90％，第一评价指标是基于油温不可能低于环境温度，而当出现油温低于环境温度时必定是油温表出现异常，判断阈值设定90％是为规避负荷为零时因油温表本身测量误差导致的油温略低于环境温度的偶然情况。
步骤S5中所述灰色关联度r是将所述变压器油温与负荷做灰色关联分析得到的计算值，具体为：
Figure BDA0002491256740000053
Figure BDA0002491256740000061
式中，其中ξ(k)是第k个灰色关联系数，θ'k是时间点k的无量纲化的变压器油温遥测值，I'k是时间点k的无量纲化的负荷遥测值；
油温和负荷属于不同量纲，为了具有可比性，需要归一化去除量纲。
归一化采用均值法，对于样本数据θi和Ii(i＝1，2，…，m)可采用三种表示方法:最大最小值法、均值法和中间值法。其中，最大最小值法用于将样本数据化到[0，1]范围内；均值法用于将样本数据归一化到任意范围内，但最大值与最小值的符号不可同时改变；中间值法用于将样本数据归一化到[-1，1]。
本发明实施例采用均值法，所述均值法即选取样本均值作为基准标量α，将所述油温时间序列元素和负荷时间序列元素除以所述基准标量α，归一化计算如下：
Figure BDA0002491256740000062
Figure BDA0002491256740000063
步骤S6中所述的第二评价指标异常标准为预设的第二评价指标判断阈值，当灰色关联度大于等于第二评价指标判断阈值时为不满足第二评价指标异常标准，当灰色关联度小于第二评价指标判断阈值时为满足第二评价指标异常标准。
所述第二评价指标判断阈值为0.95，当关联度小于0.95，说明油温表示数受负荷影响变小，即判断油温表异常，启动报警；当关联度大于等于0.95，说明油温表示数受负荷强力影响，现有样本数据未发现油温表异常。
步骤S6中的新建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列，具体为：
为减少计算量，所述新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列在增加一组新数据的同时丢弃一组历史数据，保持时间序列的元素个数m不变。
在具体实施过程中，从调度自动化***中导出所选取110kV油浸式变压器的某一天的环温、油温、负荷历史数据，构建环温时间序列T、油温时间序列θ、负荷时间I序列，为方便易懂，采用表1表示，在本具体实施方式中，虑篇幅的限制及将所有数据全部导出到篇幅里的不切实际性，使本发明提供的聚类方法更加具备精准性，要求实际应用中历史数据的获得不应少于一周，每天的采样时间点不得少于96个
表1
Figure BDA0002491256740000071
Figure BDA0002491256740000081
Figure BDA0002491256740000091
Figure BDA0002491256740000101
执行步骤S2，计算温升率如下(中间计算量见表1)：
Figure BDA0002491256740000102
执行步骤S3，本发明的第一评价指标判断阈值为90％，不满足标准的数据计算得出的所述温升率大于等于90％，满足标准的数据计算得出的所述温升率90％，可以判断不满足第一评价指标判断阈值。
执行步骤S5，计算灰色关联度如下(中间计算量见表1)：
Figure BDA0002491256740000103
执行步骤S6，本发明的第二评价指标判断阈值为0.95，不满足标准的数据计算得出的所述灰色关联度大于等于0.95，满足标准的数据计算得出的所述灰色关联度小于0.95，可以判断满足第二评价指标判断阈值，启动报警。
经停电后离线校验，该油温表升降变差不满足规程要求，报警正确。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器油温表在线校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：分别构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列；
S2：计算温升率并将所述温升率作为第一评价指标；
S3：判断是否满足第一评价指标异常标准，当满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S4，当不满足第一评价指标异常标准时，执行步骤S5；
S4：启动异常报警，进入步骤S6；
S5：计算灰色关联度作为第二评价指标，进入步骤S6；
S6：判断是否满足第二评价指标异常标准，当满足第二评价指标异常标准时启动异常报警，当不满足第二评价指标异常标准时，构建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列后返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S1所述的环境温度、变压器油温、负荷的数据均由调度自动化***导出。
3.根据权利要求2所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S1中的构建环境温度、变压器油温、负荷时间序列，分别表示为：
环境温度时间序列T：
T＝{T1，T2，…，Tm}；
变压器油温时间序列θ：
θ＝{θ1，θ2，…，θm}；
负荷时间序列I：
I＝{I1，I2，…，Im}；
其中，Tm为时间点m的环境温度遥测值，θm为时间点m的油温遥测值，Im为时间点m的负荷遥测值。
4.根据权利要求3所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S2中温升率K为将所述变压器油温与环境温度做数值计算得到的权重值，具体为：
Figure FDA0002491256730000011
Figure FDA0002491256730000021
其中，ΔTk为二值化的温升，θk为时间点k的变压器油温遥测值，Tk为时间点k的环境温度遥测值。
5.根据权利要求4所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S3所述的第一评价指标异常标准为预设的第一评价指标判断阈值，当温升率大于等于第一评价指标判断阈值时为不满足第一评价指标异常标准，当温升率小于第一评价指标判断阈值时为满足第一评价指标异常标准。
6.根据权利要求5所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，所述第一评价指标判断阈值为90％。
7.根据权利要求6所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S5中所述灰色关联度r是将所述变压器油温与负荷做灰色关联分析得到的计算值，具体为：
Figure FDA0002491256730000022
Figure FDA0002491256730000023
式中，其中ξ(k)是第k个灰色关联系数，θ′k是时间点k的无量纲化的变压器油温遥测值，I′k是时间点k的无量纲化的负荷遥测值。
8.根据权利要求7所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S6中所述的第二评价指标异常标准为预设的第二评价指标判断阈值，当灰色关联度大于等于第二评价指标判断阈值时为不满足第二评价指标异常标准，当灰色关联度小于第二评价指标判断阈值时为满足第二评价指标异常标准。
9.根据权利要求8所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，所述第二评价指标判断阈值为0.95。
10.根据权利要求9所述的变压器油温表在线校验方法，其特征在于，步骤S6中的新建新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列，具体为：
所述新的环境温度、变压器油温、负荷时间序列在增加一组新数据的同时丢弃一组历史数据，保持时间序列的元素个数m不变。
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