本發(fā)明涉及電力電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及變壓器直流偏置檢測(cè)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)：

變壓器是電力系統(tǒng)最重要的設(shè)備之一，其安全運(yùn)行與否已與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密的聯(lián)系了起來(lái)。如果變壓器出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致大面積停電，這樣不僅影響了工廠的生產(chǎn)，也影響了民眾的生活。因此，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器的事故隱患，避免突發(fā)事故，提高變壓器運(yùn)行的可靠性，開展變壓器故障診斷方法的研究具有十分重要的意義。

變壓器鐵心材料的尺寸大小會(huì)隨著磁化強(qiáng)度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱之為磁致伸縮。變壓器半波飽和引起鐵心材料磁化強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)致變壓器鐵心磁致伸縮加劇，引起變壓器振動(dòng)噪聲增大，造成變壓器內(nèi)部緊固件松動(dòng)，對(duì)變壓器的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。變壓器受直流偏置影響下振動(dòng)增強(qiáng)可能使得變壓器的結(jié)構(gòu)件松動(dòng)，危害變壓器的安全運(yùn)行，增加了發(fā)生事故的隱患。

因此，有必要對(duì)變壓器進(jìn)行直流偏置檢測(cè)。一般變壓器直流偏置檢測(cè)是在變壓器中性點(diǎn)加裝直流監(jiān)測(cè)裝置，該裝置雖然能夠進(jìn)行直流偏置檢測(cè)，但該裝置檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)一般變壓器直流偏置檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)單且高效的變壓器直流偏置檢測(cè)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備。

一種變壓器直流偏置檢測(cè)方法，包括步驟：

獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)；

根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波；

根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比；

根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

一種變壓器直流偏置檢測(cè)裝置，包括：

振動(dòng)獲取模塊，用于獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)；

諧波獲取模塊，用于根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波；

奇偶比獲取模塊，用于根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比；

檢測(cè)模塊，用于根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法與裝置，獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比，根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。整個(gè)過(guò)程中，無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算與處理過(guò)程，基于振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比簡(jiǎn)單且高效確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)。

另，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

另，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

上述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)與計(jì)算機(jī)設(shè)備，其中變壓器直流偏置檢測(cè)方法無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算與處理過(guò)程，基于振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比簡(jiǎn)單且高效確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法第一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法第二個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)裝置第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)裝置第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法與裝置其中一個(gè)應(yīng)用實(shí)例中的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

在實(shí)際應(yīng)用中，變壓器繞組及鐵心的振動(dòng)通過(guò)變壓器器身和油傳遞到變壓器的油箱，引起油箱的振動(dòng)。變壓器油箱表面的振動(dòng)與變壓器繞組及鐵心的振動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，因此可以通過(guò)測(cè)量電力變壓器的油箱表面振動(dòng)來(lái)檢測(cè)內(nèi)部狀態(tài)。

如圖1所示，一種變壓器直流偏置檢測(cè)方法，包括以下步驟：

s200：獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)。

變壓器的振動(dòng)信號(hào)可以是實(shí)時(shí)采集方式獲取的，或者，還可以是直接獲取(導(dǎo)入)之前已經(jīng)采集好的變壓器的振動(dòng)信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集方式獲取時(shí)，可以通過(guò)振動(dòng)傳感器獲取，即將振動(dòng)傳感器設(shè)置于變壓器，振動(dòng)傳感器采集變壓器在工作過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，振動(dòng)傳感器可以設(shè)置變壓器油箱表面，盡量避開變壓器內(nèi)部設(shè)置的加強(qiáng)筋，通過(guò)振動(dòng)傳感器采集變壓器在不同工況下油箱箱體的振動(dòng)信號(hào)。

s400：根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波。

振動(dòng)信號(hào)中攜帶有基波信號(hào)和諧波信號(hào)。在這里，需要將兩種信號(hào)進(jìn)行分離，提取振動(dòng)信號(hào)中諧波。

s600：根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

對(duì)步驟s400提取的振動(dòng)信號(hào)中諧波進(jìn)行處理，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。具體來(lái)說(shuō)，奇偶次諧波比可以是一定頻率范圍內(nèi)奇次諧波總功率與偶次諧波總功率之間的比值。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取諧波頻率以及幅值對(duì)應(yīng)關(guān)系，即獲取各頻率下對(duì)應(yīng)的振幅，計(jì)算不同頻率下諧波功率，再積分求和獲得一定頻率范圍內(nèi)諧波總功率。針對(duì)需要計(jì)算奇偶次諧波總功率，可以根據(jù)獲取的各頻率下對(duì)應(yīng)的振幅，計(jì)算在一定頻率范圍內(nèi)奇次諧波總功率和該頻率范圍內(nèi)偶次諧波總功率。具體的，上述一定頻率范圍可以為1000赫茲。

s800：根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

變壓器在不同工況下振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比，可以準(zhǔn)確表征變壓器直流偏置程度。具體來(lái)說(shuō)，奇偶次諧波比與變壓器直流偏置程度成正相關(guān)，即奇偶次諧波比越大，變壓器直流偏置程度越嚴(yán)重，對(duì)變壓器損害越大。變壓器直流偏置程度的等級(jí)具體分為不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作三種。

本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法，獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比，根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。整個(gè)過(guò)程中，無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算與處理過(guò)程，基于振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比簡(jiǎn)單且高效確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)的步驟包括：

通過(guò)設(shè)置于變壓器中油箱表面的振動(dòng)傳感器獲取變壓器在不同工況下的振動(dòng)信號(hào)。

變壓器繞組及鐵心的振動(dòng)通過(guò)變壓器器身和油傳遞到變壓器的油箱，引起油箱的振動(dòng)，變壓器油箱表面的振動(dòng)與變壓器繞組及鐵心的振動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)，因此可以通過(guò)測(cè)量電力變壓器的油箱表面振動(dòng)來(lái)檢測(cè)變壓器直流偏置情況。變壓器在不同工況下的振動(dòng)信號(hào)可能不同(頻率不同、幅值不同)，通過(guò)設(shè)置于變壓器油箱表面的振動(dòng)傳感器來(lái)采集這部分?jǐn)?shù)據(jù)。優(yōu)選的，振動(dòng)傳感器可以采用振動(dòng)加速度傳感器。在實(shí)際應(yīng)用中，振動(dòng)傳感器設(shè)置于變壓器油箱表面，且應(yīng)當(dāng)盡量避開加強(qiáng)筋，避免其他環(huán)境因此對(duì)振動(dòng)信號(hào)采集的影響。

如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s600包括：

s620：對(duì)振動(dòng)信號(hào)中諧波進(jìn)行快速傅立葉變換處理，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波的頻率和幅值。

快速傅立葉變換(fft)的基本思想是把原始的n點(diǎn)序列，依次分解成一系列的短序列。充分利用離散傅里葉變換(dft)計(jì)算式中指數(shù)因子所具有的對(duì)稱性質(zhì)和周期性質(zhì)，進(jìn)而求出這些短序列相應(yīng)的離散傅里葉變換(dft)并進(jìn)行適當(dāng)組合，達(dá)到刪除重復(fù)計(jì)算，減少乘法運(yùn)算和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的目的。在這里，對(duì)步驟s400獲得的振動(dòng)信號(hào)中諧波進(jìn)行快速傅立葉變換(fft)，獲得振動(dòng)信號(hào)中諧波各頻率對(duì)應(yīng)的幅值。

s640：根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波在各頻率下對(duì)應(yīng)的幅值，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

根據(jù)諧波在各頻率下對(duì)應(yīng)的幅值，計(jì)算振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。具體來(lái)說(shuō)，可以積分求和奇次諧波不同頻率的下功率，獲得奇次諧波總功率，積分求和偶次諧波不同頻率的下功率，獲得偶次諧波總功率，再將奇次諧波總功率比上偶次諧波總功率，獲得振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

更具體來(lái)說(shuō)，在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s640具體包括：

步驟一：根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波在各頻率下對(duì)應(yīng)的幅值，獲取頻率在1000赫茲以內(nèi)的奇次諧波總功率，獲取頻率在1000赫茲以內(nèi)的偶次諧波總功率；

步驟二：獲取頻率在1000赫茲以內(nèi)的奇次諧波總功率與頻率在1000赫茲以內(nèi)的偶次諧波總功率的比值，得到振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)中交流電頻率為50赫茲，即以50赫茲的頻率區(qū)間為一個(gè)完整的諧波，即頻率與50的比值為奇數(shù)對(duì)應(yīng)的諧波為奇數(shù)諧波，頻率與50的比值為偶數(shù)對(duì)應(yīng)的諧波為偶數(shù)諧波。在本實(shí)施例中，選擇1000赫茲以內(nèi)(包括1000赫茲)作為求奇偶次諧波比的頻率區(qū)間，其具體計(jì)算公式如下：

式中，r為奇偶次諧波比、a為幅值、f為頻率。由上式可以看出，其分子為1000hz以內(nèi)奇次諧波總功率，分母為1000hz以內(nèi)偶次諧波總功率。

如圖2所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟s800包括：

s820：當(dāng)奇偶次諧波比小于或等于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為不存在直流偏置；

s840：當(dāng)奇偶次諧波比大于第一預(yù)設(shè)值且小于或等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為存在直流偏置但不影響變壓器正常工作；

s860：當(dāng)奇偶諧波大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

具體來(lái)說(shuō)，第一預(yù)設(shè)值可以為1，第二預(yù)設(shè)值可以10。

當(dāng)0＜r≤1時(shí)，判定變壓器不存在直流偏置情況；

當(dāng)1＜r≤10時(shí)，判定變壓器存在直流偏置情況，但是當(dāng)前直流偏置情況并不影響變壓器正常工作，不會(huì)對(duì)變壓器性能以及使用壽命造成過(guò)大的影響，可以不進(jìn)行檢修處理；

當(dāng)r≥10時(shí)，判定變壓器存在直流偏置情況，并且當(dāng)前直流偏置程度已經(jīng)嚴(yán)重影響變壓器正常工作，即嚴(yán)重影響變壓器性能以及使用壽命，必須立即進(jìn)行停機(jī)檢修處理。需要指出的是，上述實(shí)例中，合理選擇第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值，能夠?qū)ψ儔浩髦绷髌们闆r進(jìn)行更準(zhǔn)備的判定。

如圖3所示，一種變壓器直流偏置檢測(cè)裝置，包括：

振動(dòng)獲取模塊200，用于獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)；

諧波獲取模塊400，用于根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波；

奇偶比獲取模塊600，用于根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比；

檢測(cè)模塊800，用于根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)裝置，振動(dòng)獲取模塊200獲取變壓器不同工況下的振動(dòng)信號(hào)，諧波獲取模塊400根據(jù)振動(dòng)信號(hào)，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波，奇偶比獲取模塊600根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比，檢測(cè)模塊800根據(jù)奇偶次諧波比，確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)，變壓器直流偏置程度的等級(jí)包括不存在直流偏置、存在直流偏置但不影響變壓器正常工作以及存在直流偏置且影響變壓器正常工作。整個(gè)過(guò)程中，無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算與處理過(guò)程，基于振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比簡(jiǎn)單且高效確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)。

如圖4所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，奇偶比獲取模塊600包括：

處理單元620，用于對(duì)振動(dòng)信號(hào)中諧波進(jìn)行快速傅立葉變換處理，獲取振動(dòng)信號(hào)中諧波的頻率和幅值；

獲取單元640，用于根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波在各頻率下對(duì)應(yīng)的幅值，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，振動(dòng)獲取模塊200還用于通過(guò)設(shè)置于變壓器中油箱表面的振動(dòng)傳感器獲取變壓器在不同工況下的振動(dòng)信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，獲取單元640具體用于：

根據(jù)振動(dòng)信號(hào)中諧波在各頻率下對(duì)應(yīng)的幅值，獲取頻率在1000赫茲以內(nèi)的奇次諧波總功率，獲取頻率在1000赫茲以內(nèi)的偶次諧波總功率；

將頻率在1000赫茲以內(nèi)的奇次諧波總功率比上頻率在1000赫茲以內(nèi)的偶次諧波總功率，獲取振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比。

如圖4所示，在其中一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)模塊800包括：

第一判定單元820，用于當(dāng)奇偶次諧波比小于或等于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為不存在直流偏置；

第二判定單元840，用于當(dāng)奇偶次諧波比大于第一預(yù)設(shè)值且小于或等于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為存在直流偏置但不影響變壓器正常工作；

第三判定單元860，用于當(dāng)奇偶諧波大于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，判定變壓器直流偏置程度的等級(jí)為存在直流偏置且影響變壓器正常工作。

非必要的，第一預(yù)設(shè)值為1，第二預(yù)設(shè)值為10。

為更進(jìn)一步詳細(xì)解釋本發(fā)明變壓器直流偏置檢測(cè)方法與裝置的技術(shù)方案及其帶來(lái)的效果，下面將采用具體應(yīng)用實(shí)例并結(jié)合圖5進(jìn)行說(shuō)明。整個(gè)方案具體包括如下步驟：

1.將振動(dòng)加速度傳感器安裝于變壓器油箱表面，盡量避開加強(qiáng)筋，通過(guò)振動(dòng)加速度傳感器測(cè)量變壓器在不同工況下油箱箱體的振動(dòng)信號(hào)；

2、對(duì)步驟1得到的變壓器在不同工況下油箱箱體的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變化fft，得到各頻率f處所對(duì)應(yīng)的幅值af；

3.利用步驟2中得到的各頻率下振動(dòng)的幅值求取振動(dòng)信號(hào)奇偶次諧波比，具體公式如下：

式中分子為1000hz以下奇次諧波總功率，分母為1000hz以下偶次諧波總功率；

4.根據(jù)步驟3中得到的不同振動(dòng)信號(hào)奇偶次諧波比對(duì)電力變壓器直流偏置進(jìn)行判斷，具體為：

當(dāng)0＜r≤1時(shí)，不存在直流偏置；

當(dāng)1＜r≤10時(shí)，存在輕微直流偏置；

當(dāng)r≥10時(shí)，直流偏置嚴(yán)重。

另，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

另，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述方法的步驟。

上述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)與計(jì)算機(jī)設(shè)備，其中變壓器直流偏置檢測(cè)方法無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算與處理過(guò)程，基于振動(dòng)信號(hào)的奇偶次諧波比簡(jiǎn)單且高效確定變壓器直流偏置程度的等級(jí)。

以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。