一种分布式绕组变形在线监测系统及方法与流程

本发明涉及变压器绕组监测，具体是指一种分布式绕组变形在线监测系统及方法。

背景技术：

1、电力系统中，变压器承担着电能转换的重要作用，它的运行状态影响着整个电力系统运行的安全性与稳定性。据统计，绕组故障率占变压器故障比例较高且呈增长趋势。绕组变形包括轴向和辐向的尺寸变化，绕组位移、扭曲、鼓包等。绕组变形通常是由于短路冲击或长期运行老化及过载造成，严重时会导致变压器故障，影响系统的正常运行，甚至可能危及人身安全。因此，对变压器绕组变形进行在线监测具有重要意义。

2、现有集中式的缺点：

3、1、不能同时监测多台变压器；

4、2、集中式的结构对于那些距离较远的采集点而言远距离布线比较麻烦；

5、3、单个采集通道的故障可能会影响整个采集功能的正常运行。

6、分布式的优点：

7、1、分布式采集单元可以方便扩展接口，支持接入多台变压器数据；

8、2、分布式采集单元可以方便就近安装，只需考虑安装分布式采集单元到主机的通讯传输线即可；

9、3、分布式采集单元可以提高装置运行的可靠性，各个分布式采集单元之间互不干扰，只通过传输线与主机进行通信；同时分布式采集单元可独立进行维护，故障时不会影响到其他单元；

10、分布式的核心在于数据的同步采集。在实际的同步采集过程中，由于分布式采集单元距离的远近，使得同步信号在经过传输线传输的过程中会存在延时的问题，因此需采用一定的同步误差补偿。

11、所以，一种分布式绕组变形在线监测系统及方法成为人们亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种分布式绕组变形在线监测系统及方法，基于bp神经网络算法进行同步补偿，实现各分布式采集单元的高精度同步采样，有利于提高数据分析的准确性；同时分布式的结构可以便于使用及拓展方便，提高了系统运行的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种分布式绕组变形在线监测方法，包括以下步骤，

3、s1、主机基于bp 神经网络模型进行各分布式采集单元之间的同步补偿，调制同步采样信号；

4、s2、分布式采集单元通过互感器采集变压器三相绕组的电压、电流数据；

5、s3、主机接收并存储来自各分布式采集单元的采样数据；

6、s4、主机将采样数据输入对应的变压器模型中，经过模型的分析计算提取可表示变压器绕组变形的特征参数；

7、s5、对特征参数进行横向和纵向的对比分析，并结合其他的监测数据进行综合判断变压器绕组变形的情况；

8、s6、根据主机的分析结果产生告警提示，为运维提供参考意见。

9、进一步地，在s1中对传输延时进行同步补偿方法如下：

10、a）在初始化阶段，主机在同时向各分布式采集单元发出预同步命令；

11、b）各分布式采集单元收到主机发出的预同步命令后，生成特制的时间序列脉冲发送给主机；

12、c）主机发出预同步命令到各分布式采集单元接收到预同步命令所用时间与各分布式采集单元发出脉冲信号到主机接收到该脉冲信号所用时间是相同的，且各分布式采集单元fpga处理信号的时间是相同的，其中，x代表某一分布式采集单元；

13、即：；

14、为主机发出预同步命令到分布式采集单元a接收到预同步命令所用时间；

15、为分布式采集单元a发出脉冲信号到主机接收到该脉冲信号所用时间；

16、为主机发出预同步命令到分布式采集单元b接收到预同步命令所用时间；

17、为分布式采集单元b发出脉冲信号到主机接收到该脉冲信号所用时间；

18、为主机发出预同步命令到分布式采集单元c接收到预同步命令所用时间；

19、为分布式采集单元c发出脉冲信号到主机接收到该脉冲信号所用时间；

20、d）主机接收到各分布式采集单元发出的特制脉冲信号的时刻为，得到主机与各分布式采集单元之间的传输延时；

21、e）重复步骤a）-d）过程n次，得到n组样本测试数据；

22、f）将n组样本测试数据输入经过训练的 bp 神经网络模型，输出预测的下一次传输延时；

23、g）主机同时向各分布式采集单元发出时钟同步命令；

24、h）各分布式采集单元接收到时钟同步命令后，按照步骤f）所得的传输延时的最大值对采样时钟进行同步。

25、进一步地，在s1中bp 神经网络模型的建立方法如下：

26、bp 神经网络模型包括输入层、隐含层、输出层；其中，

27、输入层：所得到的n组样本数据，即前n次测试所得的传输延时数据；为了提高bp 神经网络的训练速度，需要对样本数据进行归一化处理，即选定第一个样本数据为参考值，将所有的输入归一化为[-1，1]范围内，作为输入层的输入；

28、隐含层：根据经验法，其中，m为隐含层的节点数，n为输入的节点数；由此，隐含层的节点数设置为m；

29、输出层：预测的下一次传输延时；

30、训练样本：预先测试获得s组样本数据，以平均绝对误差mad作为模型评价的标准，不断优化模型训练函数的权重和阈值和隐含层的节点数目，以达到最优的训练效果；

31、设为预测的传输延时值，为每一次对应的实际测试值，则预测精度序列

32、

33、利用bp神经网络模型进行运算，在每一次计算时用最新一次的测试样本数据替换最老的样本数据，形成滚动时序，不断更新测试样本，以获得最新的预测传输延时。

34、进一步地，在s1中调制同步采样方法如下：

35、1）主机在时刻同时向各分布式采集单元发出同步采集命令；

36、2）各分布式采集单元接收到同步采集命令后，按照 bp 神经网络模型输出的预测传输延时的最大值进行延时计算，分别延时后，向adc发出采样控制命令开始采样；

37、3）延时计算：假定分布式采集单元c的预测传输延时最大，

38、则分布式采集单元a对应的延时为；

39、分布式采集单元b对应的延时为；

40、分布式采集单元c对应的延时为；

41、4）各分布式采集单元按照主机的采样时间和采样精度完成一次采样过程后，将采样数据缓存在fpga中，向主机发送采样完成的信号；

42、5）主机接收到采样完成信号后读取各分布式采集单元的缓存数据并按照采样开始的时刻打上时间戳，以供后续分析。

43、本发明还提供了一种分布式绕组变形在线监测系统，包括分布式采集单元与主机，所述布式采集单元设置在变压器绕组的不同位置，通过光纤与主机之间通信；

44、所述分布式采集单元通过互感器采集变压器三相绕组的电压、电流数据；

45、所述主机基于bp 神经网络进行各分布式采集单元之间的同步补偿，调制同步采集信号；接收来自各分布式采集单元的数据，通过模型分析当前变压器的绕组变形情况，为运维提供参考数据。

46、本发明与现有技术相比的优点在于：

47、1、本发明可以提高分布式单元采样的同步性，增强数据分析的准确性；

48、2、本发明利用分布式采集单元可以提高系统运行的可靠性，降低故障率；

49、3、本发明便于扩展接口，增强使用的便捷性。

技术特征：

1.一种分布式绕组变形在线监测方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种分布式绕组变形在线监测方法，其特征在于：所述互感器还采集铁心及夹件接地电流、母联电流。

3.根据权利要求1所述的一种分布式绕组变形在线监测方法，其特征在于：在s1中对传输延时进行同步补偿方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种分布式绕组变形在线监测方法，其特征在于：在s1中bp神经网络模型的建立方法如下：

5.根据权利要求4所述的一种分布式绕组变形在线监测方法，其特征在于：在s1中调制同步采样方法如下：

6.一种分布式绕组变形在线监测系统，其特征在于：包括分布式采集单元与主机，所述布式采集单元设置在变压器绕组的不同位置，通过光纤与主机之间通信；

7.根据权利要求6所述的一种分布式绕组变形在线监测系统，其特征在于：所述分布式采集单元基于主机的同步采集信号，实现不同分布式采集单元的同步采集。

8.根据权利要求7所述的一种分布式绕组变形在线监测系统，其特征在于：所述分布式采集单元具备采集铁心及夹件接地电流、母联电流的接口。

技术总结
本发明公开了一种分布式绕组变形在线监测系统及方法，涉及变压器绕组监测技术领域，主机基于BP神经网络模型进行各分布式采集单元之间的同步补偿，调制同步采样信号；分布式采集单元通过互感器采集变压器三相绕组的电压、电流数据；主机接收并存储来自各分布式采集单元的采样数据；主机将采样数据输入对应的变压器模型中，经过模型的分析计算提取可表示变压器绕组变形的特征参数；对特征参数进行横向和纵向的对比分析，并结合其他的监测数据进行综合判断变压器绕组变形的情况；本发明可以提高分布式单元采样的同步性，增强数据分析的准确性；本发明可以提高系统运行的可靠性，降低故障率；本发明便于扩展接口，增强使用的便捷性。

技术研发人员：黄华林,马继春,杜刘森,段亮,胡奎,曾清竹,徐昆,唐可,梅富国,杨超,杨志敏,孙元,罗耀东,聂成松
受保护的技术使用者：成都工百利自动化设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23