【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力设备状态监测与故障诊断，具体为一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统及方法。
技术介绍
1、变压器作为现代电力系统中的关键设备，其运行状态直接影响电力系统的安全和稳定，随着电力系统容量的增加和负载的日益复杂，变压器在长期运行过程中会出现的局部放电现象，变压器局部放电已成为影响变压器绝缘状态的关键因素之一，是绝缘材料劣化的重要表现，通常发生在绝缘缺陷、气泡和杂质处，并会引起局部高温、机械应力以及化学效应，最终会导致绝缘击穿和变压器故障。
2、然而，现有的变压器局放监测的监测数据分析存在以下问题：首先，变压器局放信号往往较为微弱，并且在复杂的电力环境中，容易受到电磁干扰和工频噪声外部因素的影响，这些噪声干扰会导致采集到的局放信号失真或掩盖真实的放电信号，从而影响监测数据的准确性和可靠性，其次，局部放电不仅引发电气信号，还会伴随产生热效应和机械应力效应，现有的监测方法通常仅对局部放电的电气信号进行分析，忽略了热效应和机械应力耦合因素，导致对绝缘劣化程度的评估不够全面和准确。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，所述系统包括：数据采集模块、数据集成与规范化模块、数据存储模块、数据分析模块和风险评估模块；所述数据采集模块的输出端连接数据存储模块的输入端；所述数据存储模块的输
3、进一步的，所述数据采集模块包括热效应数据采集单元和机械应力数据采集单元；所述热效应数据采集模块用于采集变压器局部放电引起的热效应数据，包括局部放电功率和环境温度；所述机械应力数据采集单元用于采集变压器局部放电引起的机械应力数据，包括机械应力、裂纹长度和疲劳寿命，将采集到的所有数据传输到所述数据存储模块中。
4、进一步的，所述数据集成与规范化模块包括数据集成单元和数据标准化单元，所述数据集成单元通过多通道数据采集卡获取采集的数据；所述数据标准化单元应用滤波和平滑处理技术，包括带通滤波、小波去噪和低通滤波，去除变压器局部放电引起的热效应和机械应力信号中的噪声，然后，通过min-max normalization技术，将处理后的数据线性缩放到[0,1]范围。
5、进一步的，所述数据分析模块包括热效应分析单元、机械应力分析单元和耦合效应分析单元，所述热效应分析单元用于分析热效应对绝缘劣化程度的影响；所述机械应力分析单元用于分析机械应力对绝缘劣化程度的影响；所述耦合效应分析单元用于建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响。
6、进一步的，所述风险评估模块包括风险等级划分单元和风险预警单元，所述风险等级划分单元用于根据热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响，并将风险划分为低、中和高等级；所述风险预警单元用于监测风险，当检测到中高等级风险时，提示运维人员注意并采取措施。
7、一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，包括以下步骤：
8、s1:采集变压器局部放电引起的热效应数据和机械应力数据；
9、s2:分析热效应对绝缘劣化程度的影响；
10、s3:分析机械应力对绝缘劣化程度的影响；
11、s4:建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响；
12、s5:对待评估的电力设备进行风险评估，并在完成风险等级划分后实施预警。
13、进一步的，在步骤s1中：采集由变压器局部放电引起的热效应和机械应力数据，包括局部放电功率数据集合pdtotal＝{pd1,pd2,…,pdn}，温度数据集合t＝{t0,t1,…,tn}，机械应力数据集合σ＝{σ1,σ2,…,σn}，裂纹长度数据集合a＝{a1,a2,…,an}，疲劳循环次数n＝{n1,n2,…,nn}，对采集到的数据通过应用滤波和平滑处理技术，包括带通滤波、小波去噪和低通滤波，去除变压器局部放电引起的热效应和机械应力信号中的噪声，然后，通过min-max normalization技术，将处理后的数据线性缩放到[0,1]范围，消除了单位和量级差异带来的影响，确保了输入数据的一致性，为后续的分析和模型处理奠定了基础，从而提升了对变压器绝缘劣化程度评估的精度。
14、进一步的，在步骤s2中：基于采集到的热效应数据，通过下列公式计算热效应对绝缘劣化程度的影响参数te：
15、
16、其中，c1表示与热效应相关的比例常数，pdi表示变压器在第i时刻的局部放电功率，t表示局部放电的持续时间，m表示变压器绝缘材料质量，cp表示变压器绝缘材料比热容，ea表示活化能，r表示气体常数，t0表示变压器初始温度，δt表示温度的上升量，αe表示变压器绝缘材料随温度变化的膨胀趋势，γ表示非线性指数，通过公式计算热效应对变压器绝缘劣化程度的影响参数te，实现了将热效应影响量化为具体数据的目的，公式中综合考虑了局部放电因子、温度上升量和绝缘材料比热容因素，并引入了非线性指数和材料膨胀趋势，能够捕捉热效应中的非线性行为，能够反映热效应对绝缘材料的影响，在步骤s3中：基于采集到的机械应力数据，通过下列公式计算机械应力对绝缘劣化程度的影响参数me：
17、
18、其中，c2表示与机械应力相关的比例常数，σi表示变压器绝缘材料在第i时刻运行过程中承受的机械应力，σy表示变压器绝缘材料在外力作用下开始发生塑性变形的屈服强度，m表示机械应力对绝缘材料劣化影响的指数，ai表示变压器绝缘材料在第i时刻的裂纹长度，a0表示变压器绝缘材料中初始裂纹长度，n表示裂纹对绝缘劣化影响的指数，ni表示变压器绝缘材料在第i时刻所承受的疲劳循环次数，nf表示绝缘材料的疲劳寿命，通过公式计算机械应力对绝缘劣化程度的影响参数me，实现了机械应力影响的量化，综合考虑了机械应力、屈服强度、裂纹长度和疲劳循环次数因素，并引入机械应力对劣化影响的指数和裂纹影响指数，能够捕捉机械应力对绝缘材料劣化过程中的非线性效应，反映机械应力对绝缘材料劣化的作用。
19、进一步的，在步骤s4中：基于热效应与机械应力的相互作用，建立耦合模型，将计算得出的热效应影响参数te和机械应力影响参数me进行归一化处理，将数据线性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、数据集成与规范化模块、数据存储模块、数据分析模块和风险评估模块；所述数据采集模块的输出端连接数据存储模块的输入端；所述数据存储模块的输出端连接数据集成与规范化模块的输入端；所述数据集成与规范化模块的输出端连接数据分析模块的输入端；所述数据分析模块的输出端连接风险评估模块的输入端；所述数据采集模块通过传感器采集热效应数据和机械应力效应数据；所述数据集成与规范化模块用于获取采集的数据并进行标准化处理；所述数据存储模块用于存储采集到的所有数据；所述数据分析模块用于评估热效应和机械应力对绝缘劣化程度的影响，并通过建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响；所述风险评估模块用于对待评估的电力设备进行风险评估。
2.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据采集模块包括热效应数据采集单元和机械应力数据采集单元；所述热效应数据采集模块用于采集变压器局部放电引起的热效应数据，包括局部放电功率和环境温度；所述机械应力数据采集单元用
3.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据集成与规范化模块包括数据集成单元和数据标准化单元，所述数据集成单元通过多通道数据采集卡获取采集的数据；所述数据标准化单元应用滤波和平滑处理技术，包括带通滤波、小波去噪和低通滤波，去除变压器局部放电引起的热效应和机械应力信号中的噪声，然后，通过Min-Max Normalization技术，将处理后的数据线性缩放到[0,1]范围。
4.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据分析模块包括热效应分析单元、机械应力分析单元和耦合效应分析单元，所述热效应分析单元用于分析热效应对绝缘劣化程度的影响；所述机械应力分析单元用于分析机械应力对绝缘劣化程度的影响；所述耦合效应分析单元用于建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响。
5.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述风险评估模块包括风险等级划分单元和风险预警单元，所述风险等级划分单元用于根据热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响，并将风险划分为低、中和高等级；所述风险预警单元用于监测风险，当检测到中高等级风险时，提示运维人员注意并采取措施。
6.一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，其特征在于：在步骤S1中：采集由变压器局部放电引起的热效应和机械应力数据，包括局部放电功率数据集合PDtotal＝{PD1,PD2,…,PDn}，温度数据集合T＝{T0,T1,…,Tn}，机械应力数据集合σ＝{σ1,σ2,…,σn}，裂纹长度数据集合a＝{a1,a2,…,an}，疲劳循环次数数据集合N＝{N1,N2,…,Nn}，对采集到的数据通过应用滤波和平滑处理技术，包括带通滤波、小波去噪和低通滤波，去除变压器局部放电引起的热效应和机械应力信号中的噪声，然后，通过Min-MaxNormalization技术，将处理后的数据线性缩放到[0,1]范围。
8.根据权利要求6所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，其特征在于：在步骤S2中：基于采集到的热效应数据，通过下列公式计算热效应对绝缘劣化程度的影响参数TE：
9.根据权利要求8所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，其特征在于：在步骤S4中：基于热效应与机械应力的相互作用，建立耦合模型，将计算得出的热效应影响参数TE和机械应力影响参数ME进行归一化处理，将数据线性缩放到[0,1]范围，得到归一化后的热效应影响参数TE’和归一化后的机械应力影响参数ME’，随后，通过下列公式计算两者相互作用下对绝缘劣化程度的影响参数D:
10.根据权利要求6所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析方法，其特征在于：在步骤S5中：对待评估的电力设备进行风险评估，根据热效应与机械应力耦合模型下影响参数D进行风险等级划分为低、中和高三类，具体风险等级划分标准：当D小于等于0.5时为低风险，介于0.5到0.7之间时为中风险，D大于等于0.7时为高风险，根据风险等级，采取相应的措施：当处于低风险时监控设备状态并定期检查，当处于中风险时加强监测并准备预防性维护，当处于...
【技术特征摘要】
1.一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、数据集成与规范化模块、数据存储模块、数据分析模块和风险评估模块；所述数据采集模块的输出端连接数据存储模块的输入端；所述数据存储模块的输出端连接数据集成与规范化模块的输入端；所述数据集成与规范化模块的输出端连接数据分析模块的输入端；所述数据分析模块的输出端连接风险评估模块的输入端；所述数据采集模块通过传感器采集热效应数据和机械应力效应数据；所述数据集成与规范化模块用于获取采集的数据并进行标准化处理；所述数据存储模块用于存储采集到的所有数据；所述数据分析模块用于评估热效应和机械应力对绝缘劣化程度的影响，并通过建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响；所述风险评估模块用于对待评估的电力设备进行风险评估。
2.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据采集模块包括热效应数据采集单元和机械应力数据采集单元；所述热效应数据采集模块用于采集变压器局部放电引起的热效应数据，包括局部放电功率和环境温度；所述机械应力数据采集单元用于采集变压器局部放电引起的机械应力数据，包括机械应力、裂纹长度和疲劳寿命，将采集到的所有数据传输到所述数据存储模块中。
3.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据集成与规范化模块包括数据集成单元和数据标准化单元，所述数据集成单元通过多通道数据采集卡获取采集的数据；所述数据标准化单元应用滤波和平滑处理技术，包括带通滤波、小波去噪和低通滤波，去除变压器局部放电引起的热效应和机械应力信号中的噪声，然后，通过min-max normalization技术，将处理后的数据线性缩放到[0,1]范围。
4.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述数据分析模块包括热效应分析单元、机械应力分析单元和耦合效应分析单元，所述热效应分析单元用于分析热效应对绝缘劣化程度的影响；所述机械应力分析单元用于分析机械应力对绝缘劣化程度的影响；所述耦合效应分析单元用于建立热效应与机械应力的耦合模型，分析两者相互作用下对绝缘劣化程度的综合影响。
5.根据权利要求1所述的一种用于变压器局放监测的监测数据分析系统，其特征在于：所述风险...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱荣，恽曜源，秦保林，冯德，
申请(专利权)人：江苏久创电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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