卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器技术方案

本发明专利技术涉及一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器，属于电气技术领域。本在线监测方法包括：通过滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量构建绕组热点温度模型，以获得绕组热点温度。本发明专利技术构建了基于绕组热点温度模型，通过测量环境温度、顶层油温和底层油温及绕组热点对油温的温度梯度，在由定义的绕组热点温度计算模型得出最终绕组热点温度；并且还提出了利用故障模型分析振动特征参数并最终实现变压器振动在线监测与故障判别，以为及时发现故障提前预警做出数据支撑。支撑。支撑。

【技术实现步骤摘要】
卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器


[0001]本专利技术属于电气
，涉及一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器。

技术介绍

[0002]节能型变压器的核心技术是采用卷铁心技术。卷铁心是采用硅钢片带料，连续卷制成的封闭形铁心，相比叠铁心没有接缝，磁阻小、损耗低，经过高温退火消除应力，空载损耗和空载电流得到大幅度降低。卷铁心由于其结构特殊性，其所需的折线开料机、卷绕机、退火炉、绕线机及其相关的工装设备与传统叠片式铁心所需设备完全不同，电气化铁路是用电大户，牵引变压器是电气化铁路牵引供电系统最重要的关键设备，能够为铁路前行的高速列车提供持续动力，被誉为电气化铁路的“心脏”，因此行业对该类项目产品的研发高度重视，为了提高卷铁芯变压器智能化水平。
[0003]在现有技术中构建绕组热点温度模型，往往会考虑采用环境瞬时温度，但是在考虑瞬时温度时会忽略温度波动，造成整体绕组热点温度模型数据不准的情况时有发生。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器，通过声振传感器、温升传感器对变压器本体振动信号、变压器绕组热点温度进行监测，以便及时发现故障提前预警。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法，包括：通过滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量构建绕组热点温度模型，以获得绕组热点温度；构建绕组热点温度模型的方法包括：绕组热点温度为，；其中、、分别为滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量；以及滞后环境温度的计算方法包括：；式中为环境瞬时温度，温度随时间的变化值。
[0006]第二方面，本专利技术还提供了一种卷铁芯变压器综合参数在线监测系统，包括：温升传感器，用于测量环境温度、顶层油温及绕组热点对油温的温度梯度；和/或声振传感器，贴合在油箱上，以采集获得相应振动值；处理器模块，与温升传感器、声振传感器电性连接，并通过通讯模块将温升传感器和/或声振传感器采集的相应信号发送至服务器；以及
服务器，通过滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量构建绕组热点温度模型，以获得绕组热点温度；和/或建立振动故障分析模型，通过获取振动值与相应振动信号特征参数相比获得故障结果。
[0007]第三方面，本专利技术还提供了一种卷铁芯变压器综合参数在线监测系统用服务器，所述服务器采用卷铁芯变压器综合参数在线监测方法实现绕组热点温度计算和/或获得故障结果。
[0008]本专利技术的有益效果是，本专利技术的卷铁芯变压器综合参数在线监测方法、系统及服务器，其构建了引入滞后环境温度的绕组热点温度模型，通过测量环境温度、顶层油温及绕组热点对油温的温度梯度，在由定义的绕组热点温度计算模型得出最终绕组热点温度；并且还提出了利用故障模型分析振动特征参数并最终实现变压器振动在线监测与故障判别，以为及时发现故障提前预警做出数据支撑。
附图说明
[0009]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0010]图1为油浸式电力变压器器件振动传递方式图；图2为卷铁芯变压器综合参数在线监测系统的原理框图。
具体实施方式
[0011]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0012]本专利技术的一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法的具体实施如下：受变压器制造工艺、热传递水平等因素影响，导致变压器内部温度分布不均匀，因此，导致的老化程度也不同，但变压器绕组是温度最高的位置，因此，绕组部分的绝缘老化程度也是最严重的，对于绕组热点温度（HST）,一般分布在绕组上，靠近冷却油的上层，由于大部分已装备的变压器未安装先进的分布温度传感器，后期植入传感器也较难实现，只能采取检测油箱不同位置的温度来进行绕组热点温度确定。因此，如何通过测量环境温度、顶层油温及绕组热点对油温的温度梯度，在由定义的绕组热点温度计算模型得出最终绕组热点温度是有待解决的技术难题。
[0013]可选的，对于卷铁芯变压器综合参数在线监测方法可以进行韦布尔分布分析，具体如下：本实施例是通过选取合适的分布规律模型来模拟设备老化机理，通过历史数据的验证来实现故障预测，即设置故障率表达式对油浸式电力变压器绝缘性能曲线进行模拟；其中所述故障率表达式为；其中式中为尺度参数，为形状参数，且>0，>0，t>0，形状参数的存在使得韦布尔分布的灵活性很好，通过对不同的取值，简化为指数分布或瑞利分布。因此，选用该故障率表达式对油浸式电力变压器绝缘性能曲线进行模拟，参数和的值可通过最大似然估计得到。
[0014]对于本实施例，变压器绝缘老化故障率与绕组热点温度有着密切关系，而绕组热
点温度由环境温度和变压器负荷决定，即计算顶层油温相对于环境温度的温升；；；如果忽略温度变化过程中的动态过程，即令，则。
[0015]式中是冷却油顶部相对于环境温度的最终温升，是在额定负载下冷却油顶部相对于环境温度的温升，为变压器实际负荷与额定负荷的比值，为额定负荷状态下的负荷损耗与空载损耗之间的比值，是变压器油的时间常数，可以通过以下两种方式获得：1、依据IEEE Std C57.12.90
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1993进行实际的测试；2、由设备制造厂家在测试报告中提供。
[0016]计算绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量；；；若忽略温度变化过程中的动态变化，则：；式中是最高温度点相对于顶部油温的最终增量，是最高温度点相对于额定负载下的油温的温升，是在温度点位置的时间常数，和是取决于冷却方式的经验常数，和的值与变压器冷却方式的定义关系如表1所示。
[0017]表1 变压器冷却方式经验常数参数表冷却方式mn油浸自冷0.80.8风扇冷却0.80.9强迫油循环风冷（FOW）0.80.9强迫油循环水冷（FOW）0.80.9间接强迫油循环风冷（FOA）11间接强迫油循环水冷（FOA）11
[0018]在现有技术中构建绕组热点温度模型，往往会考虑采用环境瞬时温度，但是在考虑瞬时温度时会忽略温度波动，造成整体绕组热点温度模型数据不准的情况时有发生。因此，本专利技术创造性的设置了条件充分考虑滞后环境温度对绕组热点温度模型的影响，提高了整体预测精度。
[0019]计算滞后环境温度如下所示；式中为环境瞬时温度，温度随时间的变化值；设定滞后环境温度介入条件，即当环境瞬时温度的变化温度率大于1℃/
min时，以将滞后环境温度作为必要数据加入到绕组热点温度模型中参与计算，以获得较准确绕组热点温度。
[0020]最后构建绕组热点温度模型的方法包括：绕组热点温度为，；其中，，分别为滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卷铁芯变压器综合参数在线监测方法，其特征在于，包括：通过滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量构建绕组热点温度模型，以获得绕组热点温度；构建绕组热点温度模型的方法包括：绕组热点温度为，；其中、、分别为滞后环境温度、顶层油温相对于环境温度的温升、绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量；以及滞后环境温度的计算方法包括：；式中为环境瞬时温度，温度随时间的变化值。2.根据权利要求1所述的卷铁芯变压器综合参数在线监测方法，其特征在于，顶层油温相对于环境温度的温升的计算方法包括：设；若忽略温度变化过程中的动态过程，即令，则有
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，以及，以获得温升；上式中是冷却油顶部相对于环境温度的最终温升，是在额定负载下冷却油顶部相对于环境温度的温升,为变压器实际负荷与额定负荷的比值，为额定负荷状态下的负荷损耗与空载损耗之间的比值，是变压器油的时间常数。3.根据权利要求1所述的卷铁芯变压器综合参数在线监测方法，其特征在于，绕组热点温度HST相对于变压器顶部油温的增量的计算方法包括：设；；若忽略温度变化过程中的动态变化，则；上式中是最高温度点相对于顶部油温的最终增量，是最高温度点相对于额定负载下的油温的温升，是在温度点位置的时间常数,和是取决于冷却方式的经验常数。4.根据权利要求1所述的卷铁芯变压器综合参数在线监测方法，其特征在于，还包括：设置故障率表达式对油浸式电力变压器绝缘性能曲线进行模拟；其中所述故障率表达式为；其中式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：高旻东，张金波，吴健，
申请(专利权)人：常州太平洋变压器有限公司，
类型：发明
国别省市：