一种基于自激振荡的油浸式互感器形变诊断方法

1.本发明属于有油浸式互感器的性能评估领域，具体涉及一种基于自激振荡的油浸式互感器的形变诊断方法。


背景技术：

2.随着现代电力系统技术的发展，油浸式互感器的使用更加频繁。然而在运输或者装置运行的过程中，互感器内部的绕组可能会发生形变，而绕组位于油浸式互感器内部，无法直接观察到形变的发生，绕组形变会引起绝缘材料的损伤，导致绝缘强度下降，还会使得油浸式互感器的机械性能下降，互感器故障增多，严重时会影响电力系统的正常运行，常用的绕组形变诊断方法有短路阻抗法，电容量变化法，频率响应法等，但短路阻抗法的检测时间较长，需要离线测试，无法在运行时对绕组的形变状况做出判断，电容量变化法操作简单，但这种方法只对形变剧烈的情况能做出判断，频率响应法对于对绕组轻微变形的检测不灵敏，现需要一种能在线检测油浸式互感器轻微形变的方法。


技术实现要素：

3.为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种油浸式互感器形变诊断的方法，该方法能有效准确的评估油浸式互感器的形变程度，其方法步骤如下：
4.第一步，测量油浸式互感器的振荡波信号
5.搭建测试振荡波信号的实验平台，主要包括(1)高压直流电源、(2)保护电阻、(3) 高频开关、(4)电感、(5)油浸式互感器、其中包括(6)瓷套管、(7)绕组、(8)铁芯，末端连接(9)终端机，(10)电阻，(11)电容，(10)电阻和(11)电容构成阻容分压电路，(1)高频直流电源(2)保护电阻，(4)电感串联后连接信号检测装置(5)油浸式互感器，(5)油浸式互感器和(4)电感形成lc阻尼振荡回路，(3)高频开关从(2)保护电阻和(4)电感中引出并接地，(5)油浸式互感器先与(10)电阻和(11)电容构成阻容分压电路相连，再与信号收集设备(9)终端机相连；测试开始时，关闭(1)高压直流电源，先将(5)油浸式互感器通过(3)高频开关接地使之充分放电，待充分放电后，让(3)高频开关处于断开的状态，打开(1)高压直流电源，(1)高压直流电源将电信号通过(2)保护电阻和(4)电感传输进(5)油浸式互感器，从0v开始逐渐升高(1)高压直流电源的电压，待施加的电压至额定电压，产生的电信号传输进装置(5)油浸式互感器的(7)绕组，再通过另一端的(7)绕组通过由(10)电阻，(11)电容构成的保护电路将电信号输出到(9) 终端机，得到无振荡的电信号；然后将(3)高频开关闭合，(3)高频开关接地，(9)终端机上采集振荡波电压信号；
6.第二步，将振荡波信号转换为时频图
7.对采集到的振荡波信号进行归一化处理，归一化后的信号f(t)与原信号x(t)之间计算式如下：
8.9.使用短时傅里叶变换将信号图转化为时频图，并将时频图进行灰度转换，得到振荡波信号灰度频谱图y(i,j)，图象大小256
×
256，y(i,j)是振荡波信号灰度频谱图像素值；
10.第三步，提取油浸式互感器形变的特征参数
11.灰度转换后的256
×
256的像素矩阵为y(i,j)，采用灰度空间校正法对输入图像进行灰度空间的标准化，首先对像素矩阵进行归一化校正，得到的矩阵为h(i,j)，满足计算式：
[0012][0013]
i，j为像素矩阵的坐标，max(h(i,j)为灰度频谱图像素值最大值，min(h(i,j)为灰度频谱图像素值最小值；
[0014]
对矩阵进行预补偿处理后的得到矩阵g(i,j)计算式如下：
[0015][0016]
g(i,j)为预补偿处理后的矩阵，η为预补偿系数，取η＝2.2,g(i,j)的式子如下：
[0017][0018]
计算特征矩阵，表达式如下：
[0019][0020]
令|λe-g
i,j
|＝0，经矩阵变换后得到矩阵的特征值λ1，λ2，λ3，
…
，λ
256
；
[0021]
将特征值构成的矩阵记为l，计算式如下：
[0022]
l＝(λ1,λ2,λ3...λ
256
)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0023]
计算加权矩阵m，计算式如下：
[0024][0025]
m＝(m1,m2,m3...m
256
)
t
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0026]
计算油浸式互感器形变特征参数γ，计算式如下：
[0027]
γ＝l
t
·mꢀꢀ
(9)
[0028]
计算油浸式互感器形变评估系数ε，计算式如下：
[0029][0030]
γn为检测到的油浸式互感器形变特征参数，γ0为正常时的油浸式互感器形变特征参数；
[0031]
第四步，评估油浸式互感器的形变程度
[0032]
由计算得到的油浸式互感器形变评估系数ε对油浸式互感器的形变程度进行评估，若 0.8《ε《1.25，则说明油浸式互感器中绕组的没有形变或形变不明显，对油浸式互感器的功能无影响，若ε》1.25或者ε《0.8，则说明油浸式互感器中绕组的形变较严重，会对电力系统的运作产生重大的影响，需要立刻进行维修或者更换。
附图说明
[0033][0034]
图1一种基于自激振荡的油浸式互感器的形变诊断方法流程图
[0035]
图2油浸式互感器振荡波信号的试验平台示意图
具体实施方式
[0036]
下面结合附图进一步详述，具体方法步骤如下：
[0037]
第一步，测量油浸式互感器的振荡波信号
[0038]
搭建测试振荡波信号的实验平台，主要包括(1)高压直流电源、(2)保护电阻、(3) 高频开关、(4)电感、(5)油浸式互感器、其中包括(6)瓷套管、(7)绕组、(8)铁芯，末端连接(9)终端机，(10)电阻，(11)电容，(10)电阻和(11)电容构成阻容分压电路，(1)高频直流电源(2)保护电阻，(4)电感串联后连接信号检测装置(5)油浸式互感器，(5)油浸式互感器和(4)电感形成lc阻尼振荡回路，(3)高频开关从(2)保护电阻和(4)电感中引出并接地，(5)油浸式互感器先与(10)电阻和(11)电容构成阻容分压电路相连，再与信号收集设备(9)终端机相连；测试开始时，关闭(1)高压直流电源，先将(5)油浸式互感器通过(3)高频开关接地使之充分放电，待充分放电后，让(3)高频开关处于断开的状态，打开(1)高压直流电源，(1)高压直流电源将电信号通过(2)保护电阻和(4)电感传输进(5)油浸式互感器，从0v开始逐渐升高(1)高压直流电源的电压，待施加的电压至额定电压，产生的电信号传输进装置(5)油浸式互感器的(7)绕组，再通过另一端的(7)绕组通过由(10)电阻，(11)电容构成的保护电路将电信号输出到(9) 终端机，得到无振荡的电信号；然后将(3)高频开关闭合，(3)高频开关接地，(9)终端机上采集振荡波电压信号；
[0039]
第二步，将振荡波信号转换为时频图
[0040]
对采集到的振荡波信号进行归一化处理，归一化后的信号f(t)与原信号x(t)之间计算式如下：
[0041][0042]
使用短时傅里叶变换将信号图转化为时频图，并将时频图进行灰度转换，得到振荡波信号灰度频谱图y(i,j)，图象大小256
×
256，y(i,j)是振荡波信号灰度频谱图像素值；
[0043]
第三步，提取油浸式互感器形变的特征参数
[0044]
灰度转换后的256
×
256的像素矩阵为y(i,j)，采用灰度空间校正法对输入图像进行灰度空间的标准化，首先对像素矩阵进行归一化校正，得到的矩阵为h(i,j)，满足计算式：
[0045]
[0046]
i，j为像素矩阵的坐标，max(h(i,j)为灰度频谱图像素值最大值，min(h(i,j)为灰度频谱图像素值最小值；
[0047]
对矩阵进行预补偿处理后的得到矩阵g(i,j)计算式如下：
[0048][0049]
g(i,j)为预补偿处理后的矩阵，η为预补偿系数，取η＝2.2,g(i,j)的式子如下：
[0050][0051]
计算特征矩阵，表达式如下：
[0052][0053]
令|λe-g
i,j
|＝0，经矩阵变换后得到矩阵的特征值λ1，λ2，λ3，
…
，λ
256
；
[0054]
将特征值构成的矩阵记为l，计算式如下：
[0055]
l＝(λ1,λ2,λ3...λ
256
)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0056]
计算加权矩阵m，计算式如下：
[0057][0058]
m＝(m1,m2,m3...m
256
)
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0059]
计算油浸式互感器形变特征参数γ，计算式如下：
[0060]
γ＝l
t
·mꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0061]
计算油浸式互感器形变评估系数ε，计算式如下：
[0062][0063]
γn为检测到的油浸式互感器形变特征参数，γ0为正常时的油浸式互感器形变特征参数；
[0064]
第四步，评估油浸式互感器的形变程度
[0065]
由计算得到的油浸式互感器形变评估系数ε对油浸式互感器的形变程度进行评估，若 0.8《ε《1.25，则说明油浸式互感器中绕组的没有形变或形变不明显，对油浸式互感器的功能无影响，若ε》1.25或者ε《0.8，则说明油浸式互感器中绕组的形变较严重，会对电力系统的运作产生重大的影响，需要立刻进行维修或者更换。