CN113740779A - 配电变压器状态判别方法、***、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种配电变压器状态判别方法、***、装置及计算机可读存储介质，包括：测量并获取配电变压器内匝间短路电流；利用配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；其中，配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：调整变阻器阻值，得到多次预先设定的配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；计算运行在配电变压器各状态内的置信度，得到配电变压器状态判别标准。本申请预先制定配电变压器各工作状态的判断标准，通过测量当前配电变压器的短路电流与配电变压器状态判别标准相比较，就可以快速判断出配电变压器工作状态，提高了维护人员的检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及变压器电力分析领域，特别涉及一种配电变压器状态判别方法、***、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
配电变压器的运行状态是电力供应商最为关注的重要问题之一。
统计表明，很大一部分配电变压器故障与变压器带电部分有关，特别是内部绕组与分接头短路故障。而内部故障通常具有一定的发展过程，电网运行人员难以从外部及时发现并进行处理。
目前配电变压器内部故障发现与处理通常在春秋季预检与大修中完成，需要变压器长期停电进行实验与拆卸检查，影响客户正常用电，同时由于设备精度原因部分轻微故障可能无法得到准确检测。导致部分配电变压器长期带病运行，潜在问题不能得到及时解决，增加变压器损毁概率，造成严重的经济损失与客服满意度降低。
因此缺少高效且不损伤变压器结构完整性的检测方法，能够在较短的停电时间内完成对变压器内部情况的检测，并对其运行状态进行评级，以为电网运行人员的决策提供参考。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种配电变压器状态判别方法、***、装置及计算机可读存储介质，能够对配电变压器运行状态进行评级。其具体方案如下：
一种配电变压器状态判别方法，包括：
测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
利用所述配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；
其中，所述配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的所述配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
根据所述置信度，得到所述配电变压器状态判别标准。
可选的，所述利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
其中，所述置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
本发明还公开了一种配电变压器状态判别***，包括：
短路电流获取模块，用于测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
状态判别模块，用于利用所述配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；
其中，所述配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的所述配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
根据所述置信度，得到所述配电变压器状态判别标准。
可选的，所述利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
其中，所述置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
本发明还公开了一种配电变压器状态判别装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如前述的配电变压器状态判别方法。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述的配电变压器状态判别方法。
本发明中，配电变压器状态判别方法，包括：测量并获取配电变压器内匝间短路电流；利用配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；其中，配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；调整变阻器阻值，得到多次预先设定的配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度；根据置信度，得到配电变压器状态判别标准。
本发明预先制定配电变压器各工作状态的判断标准，通过测量当前配电变压器的短路电流与配电变压器状态判别标准相比较，就可以快速判断出配电变压器工作状态，提高了维护人员的检测效率。
附图说明
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种配电变压器状态判别方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种短路监测实验装置结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种频率响应测量实验装置结构示意图；
图4为本发明实施例公开的一种了配电变压器状态判别***结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种配电变压器状态判别方法，参见图1所示，该方法包括：
S11：测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
S11：利用配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态。
其中，配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度；
根据置信度，得到配电变压器状态判别标准。
具体的，配电变压器状态判别标准可以具体包括①、正常(绿色)区域：变压器在该区域内为正常运行方式，此时配电变压器内匝间短路电流为零，通过变阻器的电流为0。②、绿-黄边界：通过减小变阻器的电阻，增加匝间短路的严重程度。通过变阻器的短路电流开始出现的电阻值即为绿色和黄色区域之间的边界。③、轻微故障(黄色)区域：变压器在该区域其内部出现了轻微匝间故障，此时配电变压器内匝间短路电流从零开始增大，通过变阻器的电流不为0。④、黄-红边界：通过变阻器的电流增加至变压器差动保护整定值的10％，也即标称电流的0.5％作为黄色区域所能容忍的短路电流的上限，此时的电阻值即为黄色与红色区域间的边界。⑤、严重故障(红色)区域：变压器在该区域其内部出现了严重的匝间故障，此时通过变阻器的电流超过了上黄-红区域边界的临界值。
具体的，参见图2所示的方式对配电变压器绕组进行短路监测实验，变阻器ZR串接电流表(精度等级：1.5级)一端接于变压器低压侧绕组端子，另一端接于绕组各分接头，高压侧绕组接入工频交流电压源。通过调整变阻器的电阻值，模拟绕组匝间的绝缘情况改变，也即绕组匝间短路故障的严重程度。变阻器连接至某一分接头时，其阻值从5kΩ按每次调整500Ω为间隔逐步减小至0Ω，并记录不同阻值下流过电流表的电流。移动分接头位置，重复调整变阻器阻值及记录电流工作。
具体的，采用图3中所示的方式对配电变压器绕组进行频率响应测量，图中Z为测量导线的电阻，断开高压侧绕组注入电源，将商业化频率响应分析(FRA)设备连接在低压侧绕组端子两端，设备注入扫频信号范围为0Hz到5KHz。将变阻器依次连接于不同分接头下，将其调整至步骤1中所测量得到的绿-黄边界、黄-红边界电阻值，测量此时的频率响应频谱，并根据其计算相关系数、标准偏差、误差平方和、对数误差绝对和等统计学指标值。
进一步的，为了提高边界测量的精准度，利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度，通过置信度去除误差数据，提高精准度。
可见，本发明实施例预先制定配电变压器各工作状态的判断标准，通过测量当前配电变压器的短路电流与配电变压器状态判别标准相比较，就可以快速判断出配电变压器工作状态，提高了维护人员的检测效率。
进一步的，上述利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度。
具体的，为了消除数据收集过程中带来的不确定性，引入统计学指标值位于各区域的置信度。对于某统计学指标值，其在某一状态区域内的置信度为以该点为中心即均值为该点处的值，标准差为σ(同一区域内所有统计指标值的方差都相同)的单变量高斯分布在该区域内的积分值。从频率观点看，置信度可以理解为重复实验下统计学指标值位于特定区域内的次数比例，有助于更客观的决策。
其中，置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
相应的，本发明实施例还公开了一种配电变压器状态判别***，参见图4所示，该***包括：
短路电流获取模块11，用于测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
状态判别模块12，用于利用配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；
其中，配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度；
根据置信度，得到配电变压器状态判别标准。
可见，本发明实施例预先制定配电变压器各工作状态的判断标准，通过测量当前配电变压器的短路电流与配电变压器状态判别标准相比较，就可以快速判断出配电变压器工作状态，提高了维护人员的检测效率。
可选的，利用配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在配电变压器各状态内的置信度；
其中，置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
此外，本发明实施例还公开了一种配电变压器状态判别装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序以实现如前述的配电变压器状态判别方法。
另外，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述的配电变压器状态判别方法。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的技术内容进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种配电变压器状态判别方法，其特征在于，包括：
测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
利用所述配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；
其中，所述配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的所述配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
根据所述置信度，得到所述配电变压器状态判别标准。
2.根据权利要求1所述的配电变压器状态判别方法，其特征在于，所述利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
其中，所述置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
3.一种配电变压器状态判别***，其特征在于，包括：
短路电流获取模块，用于测量并获取配电变压器内匝间短路电流；
状态判别模块，用于利用所述配电变压器内匝间短路电流与预先指定的配电变压器状态判别标准进行比对，得到配电变压器状态；
其中，所述配电变压器状态判别标准的制定过程，包括：
断开配电变压器的高压侧绕组注入电源；
在低压侧绕组端子两端注入扫频信号；
调整变阻器阻值，得到多次预先设定的所述配电变压器处于各状态之间边界时的频率响应幅值及相应的统计学指标值；
利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
根据所述置信度，得到所述配电变压器状态判别标准。
4.根据权利要求3所述的配电变压器状态判别***，其特征在于，所述利用所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度的过程，包括：
利用置信度计算公式和所述配电变压器运行在各状态下统计学指标值，计算运行在所述配电变压器各状态内的置信度；
其中，所述置信度计算公式为：C(x)＝S(x|x∈P)/S(y|y∈Q)；
式中，x为某一次测量得到的频率响应频谱的统计学指标值，S(x)为单变量高斯分布在x所属区域P内的面积，P为x所属区域的统计学指标值所有的取值集合，S(y)为单变量高斯分布在扫频范围内某一统计学指标所有的取值区域Q，Q为某一统计学指标值所有的取值集合，t为高斯分布函数积分变量，σ为标准差，d为区域P内所有统计学指标值的最小平均距离，α为校正因子，此处取值为0.674，zi、zj分别为统计学指标函数在区域P内第i与第j个取值点。
5.一种配电变压器状态判别装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1或2所述的配电变压器状态判别方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的配电变压器状态判别方法。
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