[发明专利]变压器多尺度故障诊断与监测系统

说明书

本发明提出了一种基于全息电气量(稳态和暂态电压、电流)的变压器故障诊断与监测系统。本发明以变压器各端子的稳态或暂态电压、电流的录波数据为信号源，以变压器总能量变化量和变化率为第一判据；以一定时段内变压器异常能量变化的概率为第二判据；以变压器能量变化量和变化率对应的极性效应为第三个判据；构造基于第一、第二、第三判据的综合隶属度(Membership Degree MD)矩阵；根据综合隶属度矩阵MD各元素的取值，实施变压器多尺度故障或绝缘缺陷的诊断与监测，辨识变压器的过热性故障、电弧、局放、绕组变形、匝间短路等故障或缺陷的位置和严重程度。

技术领域

本发明属于变压器故障或绝缘缺陷诊断与监测领域。本发明提出了一种基于全息电气量(稳态和暂态电压、电流)的变压器故障诊断与监测系统。本发明以变压器各端子电压、电流的稳态和暂态故障录波数据为信号源，以变压器总能量变化量和变化率为第一判据；以一定时段内变压器异常能量变化的概率为第二判据；以变压器能量变化量和变化率对应的极性效应为第三个判据；构造基于第一、第二、第三判据的综合隶属度(MembershipDegree MD)矩阵；根据综合隶属度矩阵MD各元素的取值，实施变压器多尺度故障或绝缘缺陷的诊断与监测，辨识变压器的过热性故障、电弧、局放、绕组变形、匝间短路等故障或缺陷的位置和严重程度。

技术背景

电力系统是当今世界各国国民经济和人们日常生活的基础，变压器是电力系统的枢纽设备，变压器故障或绝缘缺陷的诊断与监测，不仅具有重要的理论意义和工程实用价值，而且具有重要的经济效益和社会效益。

国内外现有变压器故障或绝缘缺陷诊断与监测方法主要有，低压脉冲法、短路电抗法、超声波法和局放法，这些方法都是基于单一物理现象诊断与监测单一类型的故障或绝缘缺陷，它们促进了变压器故障诊断与监测技术的发展。迄今为止，DGA法是惟一能够对变压器进行较全面故障诊断与监测的方法。DGA 法可以追溯到1928年，是充油变压器潜伏性故障最有效的诊断方法，受到了国内、外专家、学者和工程技术人员的普遍关注。IEC统计数据表明，DGA法有效地解决了世界各国充油变压器50％潜伏性故障的诊断问题。但DGA法也存在一些缺陷，(1)对发展较快的故障无效；(2)产气具有后效性和累积效应，即使瞬时性故障已经消失了，而气体组分和编码仍会存在一段时间；(3)不能诊断故障所的在芯柱和绕组； (4)不能诊断常见的绕组变形故障或缺陷。

国内外曾多次发生过因变压器故障诱发的大范围停电事故，可见变压器故障或绝缘缺陷诊断与监测的严峻性和紧迫性。针对变压器故障或绝缘缺陷诊断与监测存在的问题和研究现状，开发一种有效地诊断和监测变压器故障或绝缘缺陷的方法与系统，仍然是一个亟需解决的难题。

发明内容

本发明——变压器多尺度故障诊断与监测系统，是由硬件和软件构成的故障诊断与监测系统，可对变压器进行多尺度故障诊断与监测。本发明提出了一种以变压器全息电气量(稳态、暂态电压和电流)为信号源，以变压器总能量变化量和变化率、异常能量变化的概率和能量变化量(变化率)对应的极性效应为判据，构造综合隶属度(Membership DegreeMD)矩阵，实施变压器多尺度故障或绝缘缺陷的诊断与监测。该诊断、监测方法与系统，可靠、实用、经济、便捷，可操作性强，在目前检索到的参考文献中，未见相关报道。

1.本发明的主要内容

(1)本发明以变压器总能量变化量和变化率为故障诊断与监测的第一个判据。任何工程实际系统的状态变化，在物质、能量系统中都是守恒的。电弧、过热、局放、绕组变形等故障或绝缘缺陷的能量，最终要由电力系统承担。无论正常还是故障状态，都与电力系统确定的能量状态相对应。能量的变化量和变化率，是辨识变压器故障或绝缘缺陷的重要依据。

(2)本发明以一定时段内变压器异常能量变化的概率为故障诊断的第二个判据。任何工程实际系统，本质上都有一定的非线性和不确定性，变压器的故障或绝缘缺陷都有一定的随机性。一定时段内异常能量变化的概率，是辨识变压器故障或绝缘缺陷的重要依据。