数字式变压器保护装置测量回路的隐藏故障诊断方法

摘要

本发明提供的一种数字式变压器保护装置测量回路的隐藏故障诊断方法，属于电力二次设备故障诊断技术领域。该隐藏故障诊断方法包括以下步骤：1)隐藏故障诊断计算机实时采集数字式变压器差动保护装置高、低压侧的电流测量值幅值和后备保护装置(1)、(2)的电流和电压测量值；2)根据差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)输入信息的相关性分别对采集的电流和电压测量值运用方差分析法进行分析比较；3)隐藏故障诊断结果分析及输出。该方法能实时监测数字式变压器差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)的电流、电压测量值是否正常，并据此判断差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)的测量回路是否存在隐藏故障。

主权项

1、一种数字式变压器保护装置测量回路的隐藏故障诊断方法，其特征在于：所述的隐藏故障诊断方法包括以下步骤：1)隐藏故障诊断计算机实时采集数字式变压器差动保护装置高、低压侧的电流测量值幅值和后备保护装置(1)、(2)的电流和电压测量值；2)根据差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)输入信息的相关性分别对采集的电流测量值和电压测量值运用方差分析法进行分析比较，并分别对电流测量回路和电压测量回路进行诊断；其中：电流测量回路的隐藏故障诊断，用在k时刻采集的差动保护装置高、低压侧的电流测量值幅值和后备保护装置(1)、后备保护装置(2)的电流测量值计算k时刻的三相电流测量值的均值，它们分别为：${\bar{I}}_a^{\left(k\right)}=\frac{1}{4}(I_{1a}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{2a}^{\left(k\right)}+I_{\mathrm{Ha}}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{\mathrm{La}}^{\left(k\right)})---(3-1)$${\bar{I}}_b^{\left(k\right)}=\frac{1}{4}(I_{1b}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{2b}^{\left(k\right)}+I_{\mathrm{Hb}}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{\mathrm{Lb}}^{\left(k\right)})---(3-2)$${\bar{I}}_c^{\left(k\right)}=\frac{1}{4}(I_{1c}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{2c}^{\left(k\right)}+I_{\mathrm{Hc}}^{\left(k\right)}+K_I{I}_{\mathrm{Lc}}^{\left(k\right)})---(3-3)$式中I_1a^(k)、I_1b^(k)、I_1c^(k)——k时刻采集的后备保护装置(1)的三相电流测量值；I_2a^(k)、I_2b^(k)、I_2c^(k)——k时刻采集的后备保护装置(2)的三相电流测量值；I_Ha^(k)、I_Hb^(k)、I_Hc^(k)——k时刻采集的差动保护装置高压侧的三相电流测量值幅值；I_La^(k)、I_Lb^(k)、I_Lc^(k)——k时刻采集的差动保护装置低压侧的三相电流测量值幅值；K_I——变压器两侧二次电流之间的平衡系数；将每一相电流测量回路的m个电流测量值作为一个样本，m取10，以式中(3-1，3-2，3-3)计算的k时刻的对应相电流均值作为k时刻的样本均值，计算k时刻样本的标准差，它们分别为：$S_{1a}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{1a}^{(k-i)}-{\bar{I}}_a^{(k-i)})}^2}---(4-1)$$S_{1b}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{1b}^{(k-i)}-{\bar{I}}_b^{(k-i)})}^2}---(4-2)$$S_{1c}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{1c}^{(k-i)}-{\bar{I}}_c^{(k-i)})}^2}---(4-3)$$S_{2a}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{({K_{I}I}_{2a}^{(k-i)}-{\bar{I}}_a^{(k-i)})}^2}---(4-4)$$S_{2b}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{({K_{I}I}_{2b}^{(k-i)}-{\bar{I}}_b^{(k-i)})}^2}---(4-5)$$S_{2c}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{({K_{I}I}_{2c}^{(k-i)}-{\bar{I}}_c^{(k-i)})}^2}---(4-6)$$S_{3a}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{\mathrm{Ha}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_a^{(k-i)})}^2}---(4-7)$$S_{3b}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{\mathrm{Hb}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_b^{(k-i)})}^2}---(4-8)$$S_{3c}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(I_{\mathrm{Hc}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_c^{(k-i)})}^2}---(4-9)$$S_{4a}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(K_I{I}_{\mathrm{La}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_a^{(k-i)})}^2}---(4-10)$$S_{4b}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{({K_{I}I}_{\mathrm{Lb}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_b^{(k-i)})}^2}---(4-11)$$S_{4c}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(K_I{I}_{\mathrm{Lc}}^{(k-i)}-{\bar{I}}_c^{(k-i)})}^2}---(4-12)$式中S_1a^(k)、S_1b^(k)、S_1c^(k)——k时刻后备保护装置(1)的三相电流测量值的标准差；S_2a^(k)、S_2b^(k)、S_2c^(k)——k时刻后备保护装置(2)的三相电流测量值的标准差；S_3a^(k)、S_3b^(k)、S_3c^(k)——k时刻差动保护装置高压侧三相电流测量值幅值的标准差；S_4a^(k)、S_4b^(k)、S_4c^(k)——k时刻差动保护装置低压侧三相电流测量值幅值的标准差；将式中(4-1，4-2，4-3，4-4，4-5，4-6，4-7，4-8，4-9，4-10，4-11，4-12)计算的结果分别与差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)电流测量回路的隐藏故障报警门槛值S_zd比较后重新赋值：$S_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}=1$(5-1)$S_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}=0$$S_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}=1$(5-2)$S_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}=0$$S_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}=1$(5-3)$S_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}},$$S_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}=0$式中j——j的取值范围为1≤j≤4，j为1代表后备保护装置(1)，j为2代表后备保护装置(2)，j为3代表差动保护装置高压侧，j为4代表差动保护装置低压侧；计算差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)电流测量回路的隐藏故障函数，由式中(5-1，5-2，5-3)经赋值以后的标准差值，对连续n个标准差值求积，取n≥3，$f_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{ja}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{ja}}^{(k-n+1)}---(6-1)$$f_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{jb}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{jb}}^{(k-n+1)}---(6-2)$$f_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{jc}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{jc}}^{(k-n+1)}---(6-3)$根据式中(6-1，6-2，6-3)计算的隐藏故障函数值确定差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)电流测量回路的隐藏故障范围，假定g_ja(b、c)为最终确定的差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)电流测量回路的隐藏故障范围，g_ja(b、c)等于1表示j对应的差动保护装置或后备保护装置(1)、(2)对应相电流测量回路存在隐藏故障，g_ja(b、c)等于0表示j对应差动保护装置或后备保护装置(1)、(2)对应相电流测量回路正常；$f_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}=1,$g_ja＝1                (7-1)$f_{\mathrm{ja}}^{\left(k\right)}=0,$g_ja＝0$f_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}=1,$g_jb＝1                (7-2)$f_{\mathrm{jb}}^{\left(k\right)}=0,$g_jb＝0$f_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}=1,$g_jc＝1                (7-3)$f_{\mathrm{jc}}^{\left(k\right)}=0,$g_jc＝0其中：电压测量回路的隐藏故障诊断，将后备保护装置(1)的m个a(b、c)相电压测量值作为一组数据，后备保护装置(2)的m个a(b、c)相电压测量值作为另一组数据，m取10，计算k时刻这两组数据之间的均方差，它们定义为：$S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(U_{\mathrm{Ha}}^{(k-i)}-K_U{U}_{\mathrm{La}}^{(k-i)})}^2}---(9-1)$$S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(U_{\mathrm{Hb}}^{(k-i)}-K_U{U}_{\mathrm{Lb}}^{(k-i)})}^2}---(9-2)$$S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=\sqrt{\frac{1}{m}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{(U_{\mathrm{Hc}}^{(k-i)}-K_U{U}_{\mathrm{Lc}}^{(k-i)})}^2}---(9-3)$式中U_Ha^(k)、U_Hb^(k)、U_Hc^(k)——k时刻后备保护装置(1)的三相电压测量值；U_La^(k)、U_Lb^(k)、U_Lc^(k)——k时刻后备保护装置(2)的三相电压测量值；K_U——变压器两侧二次电压之间的平衡系数；将式中(9-1，9-2，9-3)计算结果与后备保护装置(1)、(2)电压测量回路的隐藏故障报警门槛值S_zd-U比较后重新赋值：$S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=1$(10-1)$S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=0$$S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=1$(10-2)$S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=0$$S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}>S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=1$(10-3)$S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}<S_{\mathrm{zd}-U},$$S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=0$计算后备保护装置(1)、(2)电压测量回路的隐藏故障函数，由式中(10-1，10-2，10-3)经赋值后的均方差值，对连续n个均方差值求积，取n≥3，$f_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{Ua}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{Ua}}^{(k-n+1)}---(11-1)$$f_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{Ub}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{Ub}}^{(k-n+1)}---(11-2)$$f_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=S_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}·S_{\mathrm{Uc}}^{(k-1)}······S_{\mathrm{Uc}}^{(k-n+1)}---(11-3)$根据式中(11-1，11-2，11-3)计算的隐藏故障函数值确定后备保护装置(1)、(2)电压测量回路的隐藏故障范围，假定g_Ua(b、c)为最终确定的后备保护装置(1)、(2)电压测量回路的隐藏故障范围，g_Ua(b、c)等于1表示后备保护装置(1)、(2)对应相电压测量回路存在隐藏故障，g_Ua(b、c)等于0表示后备保护装置(1)、(2)对应相电压测量回路正常；$f_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=1,$g_Ua＝1            (12-1)$f_{\mathrm{Ua}}^{\left(k\right)}=0,$g_Ua＝0$f_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=1,$g_Ub＝1            (12-2)$f_{\mathrm{Ub}}^{\left(k\right)}=0,$g_Ub＝0$f_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=1,$g_Uc＝1            (12-3)$f_{\mathrm{Uc}}^{\left(k\right)}=0,$G_Uc＝03)隐藏故障诊断结果输出，隐藏故障诊断计算机将诊断的对应差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)测量回路的隐藏故障信息发送至监控主机，监控主机发出对应差动保护装置和后备保护装置(1)、(2)测量回路存在隐藏故障的报警信号。