一種基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷方法， 屬于電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 有載調(diào)壓變壓器是保證電網(wǎng)供電質(zhì)量的有效設(shè)備，可以聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、穩(wěn)定負(fù)荷中心 電壓、調(diào)節(jié)電網(wǎng)潮流分布，在有載調(diào)壓變壓器中，分接開關(guān)（OLTC)又是關(guān)鍵裝置，且故障發(fā) 生率較高。在有載調(diào)壓變壓器的運(yùn)行維護(hù)中，主要的工作量也集中在OLTC上。OLTC的性能 包含電氣性能和機(jī)械性能兩個(gè)方面，電氣性能主要指觸頭接觸電阻，當(dāng)觸頭接觸電阻增大 時(shí)，會(huì)引起觸頭過(guò)熱，甚至燒損；OLTC的機(jī)械性能指OLTC操作過(guò)程中選擇開關(guān)和切換開關(guān) 等部件的動(dòng)作順序和時(shí)間配合，以及切換過(guò)程中是否存在卡塞和觸頭切換不到位等，OLTC 的機(jī)械故障也能夠?qū)е掠|頭、過(guò)渡電阻甚至變壓器繞組燒損的嚴(yán)重故障。針對(duì)OLTC的故障 特性，如何在長(zhǎng)期運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)其故障或潛在故障，保證其正常運(yùn)行，是對(duì)有載調(diào)壓開關(guān) 進(jìn)行有效管控的重要問(wèn)題。
[0003] 目前針對(duì)OLTC的運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)主要通過(guò)停電測(cè)試其接觸電阻、過(guò)渡電阻、切換 時(shí)間來(lái)判斷其是否正常運(yùn)行，而針對(duì)日常運(yùn)行的管理則沒(méi)有有效的手段，尤其針對(duì)在線的 狀態(tài)。一種可行的方法是監(jiān)測(cè)變壓器有載調(diào)壓開關(guān)切換過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流 信號(hào)，在OLTC處于正常運(yùn)行、異常運(yùn)行、故障狀態(tài)時(shí)，從監(jiān)測(cè)信息中提取的重要指標(biāo)量具有 豐富的相關(guān)信息，對(duì)減少OLTC故障，保證有載調(diào)壓變壓器正常運(yùn)行具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于監(jiān)測(cè)指標(biāo)量相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變 壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài) 判斷方法，在對(duì)電力系統(tǒng)中有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)（OLTC)動(dòng)作過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信 號(hào)和動(dòng)作振動(dòng)信號(hào)的在線或離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中，選取能反映OLTC運(yùn)行狀態(tài)及反映 OLTC發(fā)生潛在故障或直接故障的指標(biāo)量，初選量值為驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間、驅(qū)動(dòng) 電機(jī)電流信號(hào)穩(wěn)定功率輸出階段的幅值、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中彈簧儲(chǔ)能階段的幅值、OLTC 振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中切換動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中切換動(dòng)作的振動(dòng)幅值；以已測(cè) 的至少10次同一臺(tái)設(shè)備相同檔位間正常切換動(dòng)作的歷史數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)期望值作為基準(zhǔn)值， 將監(jiān)測(cè)所得指標(biāo)量值除以各自對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值，得到指標(biāo)量不同量綱基于基準(zhǔn)值的相對(duì)值作 為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)量值；以每次監(jiān)測(cè)獲得的一組指標(biāo)量為一個(gè)樣本，通過(guò)采集樣本與正常 樣本間的相關(guān)性分析，或兩組以上的樣本中某兩個(gè)關(guān)注樣本之間的偏相關(guān)性分析，得到相 關(guān)系數(shù)或偏相關(guān)系數(shù)作為OLTC運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)，判斷設(shè)備運(yùn)行的正常與否及劣 化程度。
[0006] 具體步驟如下：
[0007] (1)在對(duì)電力系統(tǒng)中有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)（OLTC)切換動(dòng)作過(guò)程的監(jiān)測(cè)中，測(cè) 得電動(dòng)機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流信號(hào)和切換動(dòng)作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)并經(jīng)過(guò)處理形 成各自的包絡(luò)信號(hào)。從包絡(luò)信號(hào)中提取可以明顯反映OLTC運(yùn)行狀態(tài)及反映OLTC發(fā)生潛在 故障或直接故障的指標(biāo)量，根據(jù)相關(guān)研宄，初選量為顯著關(guān)聯(lián)OLTC運(yùn)行狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電 流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間、驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)穩(wěn)定功率輸出階段的幅值、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中彈 簧儲(chǔ)能階段的幅值、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中切換動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中切換 動(dòng)作的振動(dòng)幅值，指標(biāo)量個(gè)數(shù)可根據(jù)后續(xù)研宄并關(guān)聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)和故障及潛在故障增加。
[0008] (2)從同一臺(tái)有載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)動(dòng)作監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)中選擇至少10次相 同檔位間經(jīng)驗(yàn)證結(jié)果為正常切換動(dòng)作的指標(biāo)量數(shù)據(jù)，分別求取各個(gè)指標(biāo)量的數(shù)學(xué)期望值作 為對(duì)應(yīng)的檔位切換相關(guān)的單個(gè)指標(biāo)量的基準(zhǔn)值，將一次監(jiān)測(cè)結(jié)果中提取的指標(biāo)量值除以各 自對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值，得到指標(biāo)量不同量綱基于基準(zhǔn)值的相對(duì)值作為一組標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)量值 形成的一個(gè)樣本。相應(yīng)的樣本定義及計(jì)算公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷方法，其特征在于： 在對(duì)電力系統(tǒng)中有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)動(dòng)作過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和動(dòng)作振動(dòng)信號(hào) 的在線或離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中，選取能反映 OLTC運(yùn)行狀態(tài)及反映 OLTC發(fā)生潛在故障 或直接故障的指標(biāo)量；以已測(cè)的至少10次同一臺(tái)OLTC相同檔位間正常切換動(dòng)作的歷史數(shù) 據(jù)的數(shù)學(xué)期望值作為基準(zhǔn)值，對(duì)監(jiān)測(cè)所得指標(biāo)量值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到指標(biāo)量不同量綱基于 基準(zhǔn)值的相對(duì)值作為標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)量值；以每次監(jiān)測(cè)獲得的一組指標(biāo)量為一個(gè)樣本，通 過(guò)采集樣本與正常樣本間的相關(guān)性分析，及兩組以上的樣本中某兩個(gè)關(guān)注樣本之間的偏相 關(guān)性分析，得到相關(guān)系數(shù)或偏相關(guān)系數(shù)作為OLTC運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)，判斷設(shè)備運(yùn)行 的正常與否及劣化程度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷 方法，其特征在于具體步驟為： (1) 在對(duì)電力系統(tǒng)中有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)切換動(dòng)作過(guò)程的監(jiān)測(cè)中，測(cè)得電動(dòng)機(jī)構(gòu) 中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的A相電流信號(hào)和切換動(dòng)作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)并經(jīng)過(guò)處理形成各自的包 絡(luò)信號(hào)；從包絡(luò)信號(hào)中提取可以反映 OLTC運(yùn)行狀態(tài)及反映 OLTC發(fā)生潛在故障或直接故障 的指標(biāo)量，初選的指標(biāo)量為關(guān)聯(lián)OLTC運(yùn)行狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)的持續(xù)時(shí)間、驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電流信號(hào)穩(wěn)定功率輸出階段的幅值、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中彈簧儲(chǔ)能階段的幅值、OLTC振動(dòng) 包絡(luò)信號(hào)中切換動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間、OLTC振動(dòng)包絡(luò)信號(hào)中切換動(dòng)作的振動(dòng)幅值； (2) 從同一臺(tái)有載調(diào)壓變壓器的分接開關(guān)動(dòng)作監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)中選擇至少10次相同檔 位間經(jīng)驗(yàn)證結(jié)果為正常切換動(dòng)作的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容為步驟（1)中定義的5個(gè)指標(biāo)量，分別求 取各個(gè)指標(biāo)量的數(shù)學(xué)期望值作為對(duì)應(yīng)的檔位切換相關(guān)的單個(gè)指標(biāo)量的基準(zhǔn)值，將一次監(jiān)測(cè) 結(jié)果中提取的指標(biāo)量值除以各自對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值，得到指標(biāo)量不同量綱基于基準(zhǔn)值的相對(duì)值 作為一組標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)量值形成的一個(gè)樣本，相應(yīng)的樣本定義及計(jì)算公式如下：
其中，Xn為監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)中正常運(yùn)行的任意一個(gè)指標(biāo)量樣本，E(Xn)是Xn的數(shù)學(xué)期望 值，？1是X u的分布概率，X ^為某次測(cè)量的一個(gè)指標(biāo)量樣本，X#為指標(biāo)量基于基準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)化 后無(wú)量綱的相對(duì)值樣本，Xp .<(./ = m4,5)為依次對(duì)應(yīng)步驟（1)中的監(jiān)測(cè)指標(biāo)量； (3) 以步驟（2)中標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)量形成樣本X，以一組正常運(yùn)行的相對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)化樣本為 Y，計(jì)算其相關(guān)系數(shù)，以新采集樣本和正常運(yùn)行樣本之間的相關(guān)關(guān)系的密切程度，即相關(guān)系 數(shù)評(píng)價(jià)OLTC的運(yùn)行狀態(tài)的安全與否及其安全程度；相關(guān)系數(shù)越大，即表示OLTC越接近已知 的正常運(yùn)行狀態(tài)；相關(guān)系數(shù)越小，則表示OLTC運(yùn)行異常或存在彈簧老化、觸頭磨損等相關(guān) 潛在故障或直接故障，相應(yīng)的計(jì)算公式如下：
(公式中X為一標(biāo)準(zhǔn)化后的正常樣本，Y 為標(biāo)準(zhǔn)化后的待評(píng)價(jià)樣本） 其中P1為相關(guān)系數(shù)，I P J彡1，當(dāng)I P1I的值越大，說(shuō)明X和Y之間的相關(guān)程度越大 或稱越相似，即OLTC運(yùn)行趨于正常；當(dāng)I P1I的值越小，說(shuō)明X和Y越不相關(guān)或稱越不相似， 即OLTC運(yùn)行狀態(tài)為異常或故障。 利用相關(guān)系數(shù)P i判斷相關(guān)關(guān)系的密切程度標(biāo)準(zhǔn)定義如下： 若相關(guān)系數(shù)I P i I = 〇,則相關(guān)程度為完全不相關(guān)； 若相關(guān)系數(shù)0 < I P i I < 0. 5,則相關(guān)程度為低度相關(guān)； 若相關(guān)系數(shù)0. 5 < I P i I < 0. 9,則相關(guān)程度為顯著相關(guān)； 若相關(guān)系數(shù)〇. 9 < I P i I < 1，則相關(guān)程度為高度相關(guān)； 若相關(guān)系數(shù)I P」=1，則相關(guān)程度為完全相關(guān)； (4)在對(duì)OLTC的運(yùn)行管控中，需要對(duì)OLTC的相同檔位切換在一年內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)趨勢(shì)變 化進(jìn)行比較分析，則選取這一時(shí)期內(nèi)的同一檔位切換的多組樣本，進(jìn)行偏相關(guān)性分析，即應(yīng) 用最近一次的樣本和之前某一時(shí)間點(diǎn)的一個(gè)樣本，求取它們之間的偏相關(guān)系數(shù)作為評(píng)價(jià)這 兩個(gè)檔位之間切換動(dòng)作的狀態(tài)變化趨勢(shì)的標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)系數(shù)越小，表示跟這一時(shí)期內(nèi)其它樣 本相關(guān)的兩個(gè)樣本間的相關(guān)密切程度越低，則相關(guān)檔位切換動(dòng)作的狀態(tài)變化較大；相關(guān)系 數(shù)越大，表示跟這一時(shí)期內(nèi)其它樣本相關(guān)的兩個(gè)樣本間的相關(guān)密切程度越高，則相關(guān)檔位 切換動(dòng)作的狀態(tài)變化較小；相應(yīng)的計(jì)算公式如下：
其中S為樣本組Y1, Y2, X1, X2, Λ，樣本協(xié)方差矩陣的分塊矩陣形式，Y 1為樣本組 中的兩個(gè)關(guān)注變量，XpX2, Λ ,Xp為樣本組中除Y1, Y2的其余樣本，P 2為Y 1與YJg樣本組 中其余樣本相關(guān)聯(lián)的偏相關(guān)系數(shù)，I P2I彡1，當(dāng)I P2I越小，表示1與￥2的相關(guān)密切程度 越低，則相關(guān)檔位切換動(dòng)作的狀態(tài)變化較大；當(dāng)I P2I越大，表示￥:與Y2的相關(guān)密切程度越 高，則相關(guān)檔位切換動(dòng)作的狀態(tài)變化較小。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于相關(guān)性分析的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)判斷方法，屬于電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。在對(duì)電力系統(tǒng)中有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)動(dòng)作過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流信號(hào)和動(dòng)作振動(dòng)信號(hào)的在線或離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中，選取能反映有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)量，對(duì)不同量綱的指標(biāo)量進(jìn)行基于數(shù)學(xué)期望值的標(biāo)準(zhǔn)化；以每次監(jiān)測(cè)獲得的一組指標(biāo)量為一個(gè)樣本，通過(guò)采集樣本與正常樣本間的相關(guān)性分析，及兩組以上的樣本中某兩個(gè)關(guān)注樣本之間的偏相關(guān)性分析，得到相關(guān)系數(shù)及偏相關(guān)系數(shù)作為有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)，判斷設(shè)備運(yùn)行的正常與否及劣化程度。
【IPC分類】G01M13-00, G01R31-327
【公開號(hào)】CN104749519
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510107805
【發(fā)明人】王開明, 束洪春, 董俊, 曹立平, 蘇應(yīng)敢, 何天金, 黃天義, 崔政, 劉楠, 彭玉林, 王浩兵
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)公司西雙版納供電局, 昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日