本發(fā)明涉及電力技術領域，特別是涉及一種變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)。

背景技術：

變壓器時電力系統(tǒng)中十分重要和昂貴的設備之一。它的運行狀況不僅影響其本身的安全，而且影響著整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。長期以來，變壓器的安全、可靠運行一直受到電力運行和管理部門的普遍重視，這也是系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行的重要指標。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對電的需求越來越大，變壓器所發(fā)揮的作用也日益重要，并且朝著電壓等級和容量更大的方向發(fā)展。

變壓器的繞組在其發(fā)生短路故障時將受到巨大的短路力作用，繞組在此力作用下會很容易發(fā)生變形、垮塌等損壞，給變壓器的穩(wěn)定運行造成潛在的安全隱患。故近年來國內(nèi)外對變壓器繞組變形的診斷方法進行大量研究，目前主要有短路阻抗發(fā)、頻率響應法、低壓脈沖法、溶解氣體法等等，然而上述傳統(tǒng)的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法一般僅可用于離線檢測；而在實際使用過程中，變壓器一般需要持續(xù)運行，停運檢測難以實現(xiàn)，容易影響針對變壓器繞組進行變形狀態(tài)檢測的效果。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)方案容易影響針對變壓器繞組進行變形狀態(tài)檢測效果的技術問題，提供一種變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)。

一種變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法，包括如下步驟：

采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，根據(jù)所述測試振動信號生成所述變壓器的第一頻域序列矩陣；

采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，根據(jù)所述運行振動信號生成所述變壓器的第二頻域序列矩陣；

將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；

計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；

根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)。

一種變壓器的繞組狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括：

第一采集模塊，用于采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，根據(jù)所述測試振動信號生成所述變壓器的第一頻域序列矩陣；

第二采集模塊，用于采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，根據(jù)所述運行振動信號生成所述變壓器的第二頻域序列矩陣；

分析模塊，用于將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；

計算模塊，用于計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；

檢測模塊，用于根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)。

上述變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)，可以采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，生成變壓器的第一頻域序列矩陣；采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，生成變壓器的第二頻域序列矩陣；再將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；以便計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)；上述變壓器的繞組狀態(tài)可以依據(jù)變壓器的出廠數(shù)據(jù)(第一頻域序列矩陣)和工作過程中的運行數(shù)據(jù)(第二頻域序列矩陣)進行相應檢測，檢測過程所覆蓋的數(shù)據(jù)更為全面，有效提高了變壓器繞組變形狀態(tài)檢測的檢測效果。

一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法。

上述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲的計算機程序，使變壓器的繞組狀態(tài)可以依據(jù)變壓器的出廠數(shù)據(jù)和工作過程中的運行數(shù)據(jù)進行相應檢測，具有較高的檢測效果。

一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上所述的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法。

上述計算機設備中，變壓器的繞組狀態(tài)可以依據(jù)變壓器的出廠數(shù)據(jù)(第一頻域序列矩陣)和工作過程中的運行數(shù)據(jù)(第二頻域序列矩陣)進行相應檢測，檢測過程所覆蓋的數(shù)據(jù)更為全面，使針對變壓器繞組進行變形狀態(tài)檢測的檢測效果更高。

附圖說明

圖1為一個實施例的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法流程圖；

圖2為一個實施例的變壓器的繞組狀態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)構示意圖；

圖3為一個實施例的計算機設備結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)的具體實施方式作詳細描述。

參考圖1，圖1所示為一個實施例的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法流程圖，包括如下步驟：

s10，采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，根據(jù)所述測試振動信號生成所述變壓器的第一頻域序列矩陣；

上述初期測試過程可以包括變壓器出廠試驗過程或者投運初期運行過程。具體地，可以利用相關測振儀器在上述初期測試過程采集變壓器在空載和額定負載狀態(tài)下的原始多點振動信號，以得到相應的測試振動信號。

在一個實施例中，上述初期測試過程包括出廠試驗過程或者投運初期運行過程。

本實施例提供的初期測試過程包括出廠試驗過程或者投運初期運行過程，這樣，在上述初期測試過程中利用相關測振儀器采集變壓器在空載和額定負載狀態(tài)下的原始多點振動信號，可以較為完整的獲取變壓器的相關出廠振動信號，使所得到的測試振動信號更具準確性和完整性。

作為一個實施例，上述采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，根據(jù)所述測試振動信號生成所述變壓器的第一頻域序列矩陣的過程可以包括：

在初期測試過程中，采集變壓器在空載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，得到原始空載振動信號序列矩陣xmm，采集變壓器在額定負載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，得到原始負載振動信號頻域序列矩陣ymm；

根據(jù)所述原始空載振動信號序列矩陣xmm和原始負載振動信號頻域序列矩陣ymm計算第一頻域序列矩陣zmm；其中，zmm＝y(tǒng)mm-xmm。

本實施例中，采集變壓器在空載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號后，可以對上述空載狀態(tài)下采集得到的多點振動信號進行fft(快速傅氏變換)處理，以確定原始空載振動信號序列矩陣xmm；采集變壓器在額定負載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，可以對上述額定負載狀態(tài)下采集得到的多點振動信號進行fft處理，以確定原始負載振動信號頻域序列矩陣ymm。在上述原始空載振動信號序列矩陣xmm、原始負載振動信號頻域序列矩陣ymm、以及第一頻域序列矩陣zmm中，下標m表示變壓器的油箱表面振動采集面對應的方陣的維數(shù)。

s20，采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，根據(jù)所述運行振動信號生成所述變壓器的第二頻域序列矩陣；

具體地，上述步驟可以利用相關測振儀器在上述變壓器的實際工作過程中分別采集變壓器在空載和額定負載狀態(tài)下的待測多點振動信號，以得到相應的運行振動信號。

在一個實施例中，上述采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，根據(jù)所述運行振動信號生成所述變壓器的第二頻域序列矩陣的過程可以包括：

在實際工作過程中，采集變壓器在空載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，得到待測空載振動信號序列矩陣amm，采集變壓器在額定負載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，得到待測負載振動信號頻域序列矩陣bmm；

根據(jù)所述原始空載振動信號序列矩陣amm和原始負載振動信號頻域序列矩陣bmm計算第二頻域序列矩陣cmm；其中，cmm＝bmm-amm。

在實際工作過程中，采集變壓器在空載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號后，可以對上述空載狀態(tài)下采集得到的多點振動信號進行fft處理，以確定待測空載振動信號序列矩陣amm；采集變壓器在額定負載狀態(tài)下油箱表面的多點振動信號，可以對上述額定負載狀態(tài)下采集得到的多點振動信號進行fft處理，以確定待測負載振動信號頻域序列矩陣bmm。在上述待測空載振動信號序列矩陣amm、待測負載振動信號頻域序列矩陣bmm、以及第二頻域序列矩陣cmm中，下標m表示變壓器的油箱表面振動采集面對應的方陣的維數(shù)。

作為一個實施例，在確定待測負載振動信號頻域序列矩陣bmm，而難以對待測空載振動信號序列矩陣amm進行準確確定時，可以將上述原始空載振動信號序列矩陣xmm確定為待測空載振動信號序列矩陣amm的近似值，此時，上述第二頻域序列矩陣cmm≈bmm-xmm。

s30，將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；

上述步驟可以分別對第一頻域序列矩陣zmm和第二頻域序列矩陣cmm進行相關性分析等數(shù)據(jù)處理，以確定變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣。上述第一頻域序列矩陣zmm和第二頻域序列矩陣cmm為行數(shù)和列數(shù)均相等的矩陣，第一頻域序列矩陣zmm和第二頻域序列矩陣cmm位置相同的一組元素可以對應確定一個期相關系數(shù)k以及幅值系數(shù)f，根據(jù)各組元素對應的期相關系數(shù)k可以構建相關系數(shù)矩陣，根據(jù)各組元素對應的幅值系數(shù)f可以構建幅值系數(shù)矩陣。

s40，計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；

s50，根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)。

上述步驟可以根據(jù)上述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f分別所處的范圍確定變壓器的繞組狀態(tài)；具體地，若上述∞范數(shù)值s大于第一相關系數(shù)閾值，且∞范數(shù)值f小于第一幅值系數(shù)閾值，則可以判定變壓器的繞組狀態(tài)良好；若上述∞范數(shù)值s在第二相關系數(shù)閾值至第一相關系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，且∞范數(shù)值f在第一幅值系數(shù)閾值至第二幅值系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，則可以判定變壓器的繞組狀態(tài)為輕度松動；若上述∞范數(shù)值s在第三相關系數(shù)閾值至第二相關系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，且∞范數(shù)值f在第二幅值系數(shù)閾值至第三幅值系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，則可以判定變壓器的繞組狀態(tài)為重度松動；若上述∞范數(shù)值s在第四相關系數(shù)閾值至第三相關系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，且∞范數(shù)值f在第三幅值系數(shù)閾值至第四幅值系數(shù)閾值這一數(shù)值區(qū)間上，則可以判定變壓器的繞組狀態(tài)為扭曲變形；若上述∞范數(shù)值s小于第四相關系數(shù)閾值，且∞范數(shù)值f大于第四幅值系數(shù)閾值，則可以判定變壓器的繞組狀態(tài)為短路狀態(tài)；上述第一相關系數(shù)閾值大于第二相關系數(shù)閾值，第二相關系數(shù)閾值大于第三相關系數(shù)閾值，第三相關系數(shù)閾值大于第四相關系數(shù)閾值，第一相關系數(shù)閾值、第二相關系數(shù)閾值、第三相關系數(shù)閾值和第四相關系數(shù)閾值分別可以依據(jù)變壓器的油箱表面振動采集面對應的方陣維數(shù)m確定，上述第四幅值系數(shù)閾值大于第三幅值系數(shù)閾值，第三幅值系數(shù)閾值大于第二幅值系數(shù)閾值，第二幅值系數(shù)閾值大于第一幅值系數(shù)閾值，第一幅值系數(shù)閾值、第二幅值系數(shù)閾值、第三幅值系數(shù)閾值和第四幅值系數(shù)閾值分別可以依據(jù)變壓器的油箱表面振動采集面對應的方陣維數(shù)m確定。

具體地，若變壓器的油箱表面振動采集面對應的方陣維數(shù)m＝3，則上述第一相關系數(shù)閾值可以取2.6、第二相關系數(shù)閾值可以取2.4、第三相關系數(shù)閾值可以取2.15、第四相關系數(shù)閾值可以取1.9、第一幅值系數(shù)閾值可以取0.26、第二幅值系數(shù)閾值可以取0.45、第三幅值系數(shù)閾值可以取0.6、第四幅值系數(shù)閾值可以取0.75。上述步驟s40可以按照表1檢測變壓器的繞組狀態(tài)。

表1

本發(fā)明提供的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法，可以采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，生成變壓器的第一頻域序列矩陣；采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，生成變壓器的第二頻域序列矩陣；再將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；以便計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)；上述變壓器的繞組狀態(tài)可以依據(jù)變壓器的出廠數(shù)據(jù)(第一頻域序列矩陣)和工作過程中的運行數(shù)據(jù)(第二頻域序列矩陣)進行相應檢測，檢測過程所覆蓋的數(shù)據(jù)更為全面，有效提高了變壓器繞組變形狀態(tài)檢測的檢測效果。

在一個實施例中，上述將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣的過程可以包括：

按照所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣中各元素的排列位置，建立所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣中，位置相同的元素之間的對應關系，得到多組對應元素；

分別計算各組對應元素之間的期相關系數(shù)k以及幅值系數(shù)f；

根據(jù)各個期相關系數(shù)k構建相關系數(shù)矩陣，根據(jù)各個幅值系數(shù)f構建幅值系數(shù)矩陣。

上述第一頻域序列矩陣zmm為m行m列矩陣，第二頻域序列矩陣cmmzmm為m行m列矩陣，第一頻域序列矩陣zmm和第二頻域序列矩陣cmm位置相同的一組元素為一組對應元素，各組對應元素可以對應確定一個期相關系數(shù)k以及一個幅值系數(shù)f。

作為一個實施例，上述分別計算各組對應元素之間的期相關系數(shù)k的過程可以包括：

式中，n(i)表示第i個元素在第一頻域序列矩陣或者第二頻域序列矩陣中的數(shù)值序列長度，具體地，上述數(shù)值序列長度可以為第i個元素在第一頻域序列矩陣或者第二頻域序列矩陣中的數(shù)據(jù)序號(即第一頻域序列矩陣或者第二頻域序列矩陣中，前i個元素的數(shù)據(jù)長度)，p(i)表示第二頻域序列矩陣的第i個元素，q(i)表示第一頻域序列矩陣的第i個元素，covpq為第i組對應元素之間的協(xié)方差，dp為第二頻域序列矩陣第i個元素對應的方差，dq為第一頻域序列矩陣第i個元素對應的方差。

作為一個實施例，上述分別計算各組對應元素之間的幅值系數(shù)f的過程可以包括：

式中，n(i)表示第i個元素在第一頻域序列矩陣或者第二頻域序列矩陣中的數(shù)值序列長度，p(i)表示第二頻域序列矩陣的第i個元素，q(i)表示第一頻域序列矩陣的第i個元素。

本實施例提供的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法，分別計算各組對應元素之間的期相關系數(shù)k以及幅值系數(shù)f，是根據(jù)各個期相關系數(shù)k所構建的相關系數(shù)矩陣，根據(jù)各個幅值系數(shù)f所構建的幅值系數(shù)矩陣更為準確，從而保證了檢測變壓器的繞組狀態(tài)的準確性。

參考圖2所示，圖2為一個實施例的變壓器的繞組狀態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)構示意圖，包括：

第一采集模塊10，用于采集變壓器在初期測試過程中的測試振動信號，根據(jù)所述測試振動信號生成所述變壓器的第一頻域序列矩陣；

第二采集模塊20，用于采集變壓器在實際工作過程中的運行振動信號，根據(jù)所述運行振動信號生成所述變壓器的第二頻域序列矩陣；

分析模塊30，用于將所述第一頻域序列矩陣和第二頻域序列矩陣進行相關性分析，得到變壓器的相關系數(shù)矩陣和幅值系數(shù)矩陣；

計算模塊40，用于計算所述相關系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值s，以及所述幅值系數(shù)矩陣的∞范數(shù)值f；

檢測模塊50，用于根據(jù)所述∞范數(shù)值s和∞范數(shù)值f檢測變壓器的繞組狀態(tài)。

本發(fā)明提供的變壓器的繞組狀態(tài)檢測系統(tǒng)與本發(fā)明提供的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法一一對應，在所述變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法的實施例闡述的技術特征及其有益效果均適用于變壓器的繞組狀態(tài)檢測系統(tǒng)的實施例中，特此聲明。

基于如上所述的示例，一個實施例中還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法。

本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的計算機程序可存儲于一非易失性的計算機可讀取存儲介質(zhì)中，如本發(fā)明實施例中，該程序可存儲于計算機系統(tǒng)的存儲介質(zhì)中，并被該計算機系統(tǒng)中的至少一個處理器執(zhí)行，以實現(xiàn)包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

基于如上所述的示例，參考圖3所示，本發(fā)明還提供一種計算機設備60，該計算機設備包括存儲器61、處理器62及存儲在存儲器62上并可在處理器61上運行的計算機程序，所述處理器61執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述各實施例中的任意一種變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法。

上述計算機設備60可以包括電腦等智能處理設備。本領域普通技術人員可以理解存儲器61存儲的計算機程序，與上述變壓器的繞組狀態(tài)檢測方法實施例中的描述相對應，處理器62還可用于執(zhí)行存儲器61所存儲的其他可執(zhí)行指令。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。