[发明专利]一种用于高压并联电抗器的状态监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于高压并联电抗器的状态监测装置及方法，包括相连的振动信号采集单元和信号处理单元；所述振动信号采集单元设于高压并联电抗器上，采集高压并联电抗器表面的振动信号，并发送至所述信号处理单元；所述信号处理单元对接收到的振动信号进行时频分析，获得相应的特征值，然后基于所述特征值进行高压并联电抗器的状态评估，获得状态评估结果，完成对高压并联电抗器的状态监测。本发明经实验证实能够准确地检测出电抗器绕组及铁心松动等缺陷，而且提供了多种时频分析与状态评估方法，使得本发明可以综合比较分析，可靠性更高。

技术领域

本发明属于高压电气设备在线监测技术领域，具体涉及一种用于高压并联电抗器的状态监测装置及方法。

背景技术

为增强电力系统中的无功补偿与无功平衡，抑制系统过电压，提高电能质量和供电可靠性，高压并联电抗器得到了广泛的使用。高压并联电抗器铁心主磁路一般设计成带间隙的结构，且投运后长期满负荷运行，漏磁大，机械振动比变压器更为严重，长期运行容易导致线圈、铁心(夹件)、螺栓紧固件等元器件松动，将进一步加剧振动的发生，严重时还可能引起设备内部过热、放电等缺陷，因而是电抗器的重要故障原因之一。电抗器的机械振动缺陷往往是潜伏性隐患，难以通过常用的电气特征参量准确地诊断出来。现有技术中的高压并联电抗器的检测手段主要采用油色谱分析或局部放电检测的方法，近年来已经发生多起因电抗器内部组件松动引起放电导致的色谱超标，而通过油色谱或局放检测的方法难以灵敏、准确、较早地检测出线圈、铁心或紧固件松动等机械类缺陷，亟需研究有效的电抗器机械缺陷检测方法并应用于工程实际。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于高压并联电抗器的状态监测装置及方法，能够准确地检测出电抗器绕组及铁心松动等缺陷。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种用于高压并联电抗器的状态监测装置，包括相连的振动信号采集单元和信号处理单元；

所述振动信号采集单元设于高压并联电抗器上，采集高压并联电抗器表面的振动信号，并发送至所述信号处理单元；

所述信号处理单元中的时频分析模块采用合适的时频分析方法对接收到的振动信号进行时频分析，获得相应的特征值，然后由信号处理单元中的状态评估模块基于所述特征值及合适的状态评估方法进行高压并联电抗器的状态评估，获得状态评估结果，完成对高压并联电抗器的状态监测。

优选地，所述振动信号采集单元包括振动信号传感器和信号采集卡；

所述振动信号传感器设于所述高压并联电抗器的外表面或者内表面上，其输出端与所述信号采集卡的输入端相连；

所述信号采集卡的输出端与所述信号处理单元的输入端相连。

优选地，所述时频分析模块采用傅里叶变换对接收到的振动信号进行处理，得到振动信号的频谱，所述频谱的计算公式如公式(1)所示，

式中，X(k)为输入信号的傅里叶变换，x(n)为输入的时域离散振动信号，N为振动信号采样点总数；

所述状态评估模块采用阈值法按照公式(2)得到高压并联电抗器的状态特征值A₁，并与正常状态特征值比较获得状态评估结果，

或者采用神经网络法按照公式(3)将信号的状态特征值A₂作为输入对高压并联电抗器进行状态评估，获得状态评估结果，

A₂(k)＝X(50k),k＝{1,2,3,...20} (3)。

优选地，所述时频分析模块采用小波变换对接收到的振动信号进行处理，得到振动信号的小波分解的系数，所述振动信号的小波分解的系数的计算公式如公式(4)所示：