[发明专利]一种基于瞬态加速度特征的变压器在线监测装置及方法

说明书

一种基于瞬态加速度特征的变压器在线监测装置及方法，包括瞬态加速度特征量测量模块、信号调理与采集模块以及数字处理分析模块；瞬态加速度特征量测量模块和信号调理与采集模块相连，信号调理与采集模块和数字处理分析模块相连。本发明实时获取变压器油箱本体多个测点瞬态加速度特征信息，计算表征变压器本体振动幅度的动作加速度值，通过与预设过振门槛值、准过振门槛值的比较，判断被测变压器是否发生本体异常过振。本发明装置独立于电力网络，具有构成简单、易于实现、可靠准确等优点。该发明的应用对于变压器运行人员实时、准确、可靠获取变压器本体瞬态加速度数据。

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种基于瞬态加速度特征的变压器在线监测装置及方法，用于测量、记录、分析油浸式电力变压器本体瞬态加速度特征，并以此评估变压器运行状态。

背景技术

作为一种关键的电力主设备，变压器在电力系统中占有举足轻重的地位，它的稳定运行是保证整个电力系统电能可靠传输、灵活分配且安全使用的重要前提。随着电力系统容量、电压等级的不断提高，对电力变压器的可靠性、安全性提出了更高的要求。然而，在夏季用电高峰时期，因内部故障引起的变压器本体爆炸、起火事故时有发生。尤其对于高电压等级、大容量的枢纽变压器，由于自身造价昂贵、结构复杂，且带有大量负荷，一旦爆炸起火将导致严重的经济损失。此外，大型变压器内部含有数十吨可燃性绝缘油，爆炸起火势必导致热油飞溅、火光冲天，严重威胁站内运行人员乃至周围居民生命财产安全，严重影响社会稳定。

早在上世纪50～60年代，大型油浸式电力变压器油箱爆炸、起火事故就引起各国学者的广泛关注。国际大电网会议变压器工作组统计了自1965年至1986年的22年间发生在加拿大魁北克地区的120kV及以上电压等级变压器、电抗器年故障率及起火率。根据调查统计，变压器内部故障导致油箱爆炸、起火事故的概率达到5％～15％，变压器年爆炸、火灾事故概率约为0.04％～0.25％。在2013年的国际大电网会议上，变压器工作组在统计报告中指出，当电力变压器内部发生低阻值电弧短路故障时，约有54％的变压器油箱开裂、爆炸事故最终引起火灾。

当油浸式电力变压器发生内部故障时，电弧的产生将使故障点处绝缘油瞬间汽化形成油蒸汽气泡，由于周围绝缘油存在膨胀惰性，气泡内压强随故障的持续而剧增，其产生的压力波在变压器内部构件的折反射传播导致油箱内部压力的骤升，同时导致变压器本体结构上的形变与振动。鉴于变压器本体的瞬态应变特征难以获取，因此实时监测其振动加速度特征便可以评估变压的形变或损坏程度。此外，由于变压器铁芯、绕组均与本体存在物理结构上的连接，铁芯和绕组的振动特征同样会在本体的加速度特征上表现出来。针对变压器本体加速度进行实时测量、记录、运算、分析对于变压器运维人员评估变压器本体、铁芯以及绕组的安全运行状态具有重要的参考价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于瞬态加速度特征的电力变压器在线监测装置及方法，用于测量、记录、分析油浸式电力变压器本体瞬态加速度特征，并以此评估变压器运行状态。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于瞬态加速度特征的变压器在线监测装置，包括瞬态加速度特征量测量模块、信号调理与采集模块以及数字处理分析模块；瞬态加速度特征量测量模块和信号调理与采集模块相连，信号调理与采集模块和数字处理分析模块相连；

瞬态加速度特征量测量模块用于测量变压器本体瞬态加速度变化特征，并输出与之相对应的模拟电压/电流信号；

信号调理与采集模块用于接收瞬态加速度特征量测量模块输出的模拟电压/电流信号，并将其转换为数字处理分析模块能够识别的标准数字信号，再输出标准数字信号；

数字处理分析模块用于接收到的标准数字信号后执行监测运算，完成标准数字信号处理任务，从而实现对本体瞬态加速度的在线监测与变压器运行状态评估功能。