一种变压器基础噪声水平评估方法

摘要

本发明公开了一种变压器基础噪声水平评估方法，包括如下步骤：步骤1：计算出变压器的初始噪声水平，变压器的初始噪声水平是指变压器在首次使用时对应的噪声；步骤2：基于变压器的工作年限，计算出变压器在对应工作年限时的噪声水平。本发明的优点在于：通过变压器不同运行时间计算出对应的运行时间造成后的变压器的基础噪声水平，可以做到快速方便的计算出变压器的运行年限对应的基础噪声水平，为变压器基于噪声判断变压器的故障状态提供准确的基础噪声水平。

权利要求

1.一种变压器基础噪声水平评估方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：计算出变压器的初始噪声水平，变压器的初始噪声水平是指变压器在首次使用时对应的噪声；

步骤2：基于变压器的工作年限，计算出变压器在对应工作年限时的噪声水平；

初始噪声水平的计算方法包括：

获取变压器的额定功率、运行功率、短路阻抗数据，根据如下公式计算出变压器的初始噪声水平E0为：E0＝17.5log10(Sr·uk)+2.7log10Sb+15其中，额定功率的是单位是MVA，Sb为变压器的运行功率，Sr是变压器的额定功率，uk是变压器的短路阻抗；

步骤2中，基于变压器使用时间计算变压器的负载噪声水平E(t)，负载噪声水平E(t)采用如下公式计算：其中，E0是变压器出厂时初始噪声水平；t为变压器的使用时间，单位为年；T为衰减时间常数。

2.如权利要求1所述的一种变压器基础噪声水平评估方法，其特征在于：衰减时间常数T通过预先标定的方式计算。

3.如权利要求2所述的一种变压器基础噪声水平评估方法，其特征在于：所述衰减时间常数T的标定方法包括：对同种型号的变压器进行噪声测量，得到相同变压器不同使用时间下的噪声水平，将噪声水平、变压器的使用时间带入到公式 中，从而计算得到该型号变压器的衰减时间常数T。

4.如权利要求1所述的一种变压器基础噪声水平评估方法，其特征在于：通过计算得到的变压器使用t年后的噪声水平E(t)，并将E(t)与实地测量的变压器噪声Ec进行对比，根据两者噪声差异评估变压器的噪声状态。

说明书

一种变压器基础噪声水平评估方法

技术领域

[0001] 本发明涉及变压器运行状态检测领域，特别涉及一种变压器基础噪声水平评估方法。

背景技术

[0002] 在电力系统中，变压器作为重要的电力设备之一，数量大、运行时间长且规格种类多，因此故障率较高。故对变压器运行状态监控及故障快速诊断，提高变压器运行可靠性具有重要意义。变压器正常运行时，噪声水平强度稳定。1、变压器运行状况出现异常时，噪声强度将有不同程度的波动；2、随着变压器使用年限的增加，变压器噪声强度也随之发生变化。变压器使用年限增加对于变压器噪声的影响以及异常产生的噪声影响是不同，如果能够对变压器的正常工作时的基础噪声进行评价，则可以为变压器的噪声判断是否出现异常提供基础参数。为快速预判变压器的运行状况，需要对变压器基础噪声水平进行评估。随着变压器声学诊断技术不断发展，目前应用较多的主要为噪声分析法、声发射分析技术和超声波分析法。这些方法虽然对于变压器的基础噪声评估较为准确，但是计算方式实现方案都相对来说较为复杂，基于此本文提出一种干式变压器基于铭牌参数的基础噪声水平评估方法，该方法可快速评估变压器的基础噪声水平并可以根据变压器基础噪声水平评估运行状态是否异常，并且考虑了变压器的使用年限，适用性好。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变压器基础噪声水平评估方法，用于快速的评估判断出变压器的基础噪声水平，并进一步的可以根据该噪声评估水平评估出变压器运行状态。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种变压器基础噪声水平评估方法，包括如下步骤：

[0005] 步骤1：计算出变压器的初始噪声水平，变压器的初始噪声水平是指变压器在首次使用时对应的噪声；

[0006] 步骤2：基于变压器的工作年限，计算出变压器在对应工作年限时的噪声水平。

[0007] 初始噪声水平的计算方法包括：

[0008] 获取变压器的额定功率、运行功率、短路阻抗数据，根据如下公式计算出变压器的初始噪声水平E0为：

[0009] E0＝17.5log10(Sr·uk)+2.7log10Sb+15

[0010] 其中，额定功率的是单位是MVA，Sb为变压器的运行功率，Sr是变压器的额定功率，Uk是变压器的短路阻抗。

[0011] 步骤2中，基于变压器使用时间计算变压器的负载噪声水平E(t)，负载噪声水平E(t)采用如下公式计算：

[0012]

[0013] 其中，E0是变压器出厂时初始噪声水平；t为变压器的使用时间，单位为年；T为衰减时间常数。

[0014] 衰减时间常数T通过预先标定的方式计算。

[0015] 所述衰减时间常数T的标定方法包括：对同种型号的变压器进行噪声测量，得到相同变压器不同使用时间下的噪声水平，将噪声水平、变压器的使用时间带入到公式中，从而计算得到该型号变压器的衰减时间常数T。

[0016] 通过计算得到的变压器使用t年后的噪声水平E(t)，并将E(t)与实地测量的变压器噪声Ec进行对比，根据两者噪声差异评估变压器的噪声状态。

[0017] 本发明的优点在于：通过变压器不同运行时间计算出对应的运行时间造成后的变压器的基础噪声水平，可以做到快速方便的计算出变压器的运行年限对应的基础噪声水平，为变压器基于噪声判断变压器的故障状态提供准确的基础噪声水平。而且计算结果准确可靠，可以预估变压器正常工作下的基于噪声水平，而且根据基础噪声水平以及实时测量的噪声水平，可以方便从噪声角度判断变压器的运行状态是否异常。

具体实施方式

[0018] 下面通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0019] 现有技术中，变压器正常运行时，噪声水平强度稳定，当变压器异常时，噪声会发生不同程度波动，基于这种波动现有技术可以判断变压器的运行异常，然而变压器会随着工作时间其基础噪声水平会发生改变，基础噪声水平代表该变压器在运行一定时间后正常工作下的噪声状态，如果可以准确可靠的计算评估出该基础噪声水平，则可以基于该计算的噪声水平以及实际测量的噪声水平进行比较，从而判断出变压器工作是否异常。

[0020] 变压器运行一段时间后的基础噪声的评估方法包括如下步骤：

[0021] 步骤1：计算出变压器的初始噪声水平，变压器的初始噪声水平是指变压器在首次使用时对应的噪声；

[0022] 步骤2：基于变压器的工作年限，计算出变压器在对应工作年限时的噪声水平。

[0023] 初始噪声水平的计算方法包括：

[0024] 获取变压器的额定功率、运行功率、短路阻抗数据，根据如下公式计算出变压器的初始噪声水平E0为：

[0025] E0＝17.5log10(Sr·uk)+2.7log10Sb+15

[0026] 其中，额定功率的是单位是MVA，Sb为变压器的运行功率，Sr是变压器的额定功率，Uk是变压器的短路阻抗。

[0027] 步骤2中，基于变压器使用时间计算变压器的负载噪声水平E(t)，负载噪声水平E(t)采用如下公式计算：

[0028]

[0029] 其中，E0是变压器出厂时初始噪声水平；t为变压器的使用时间，单位为年；T为衰减时间常数。

[0030] 衰减时间常数T通过预先标定的方式计算。

[0031] 衰减时间常数T的标定方法包括：对同种型号的变压器进行噪声测量，得到相同变压器不同使用时间下的噪声水平，将噪声水平、变压器的使用时间带入到公式中，从而计算得到该型号变压器的衰减时间常数T。

[0032] 变压器的基础噪声水平是指变压器在工作一定时间后，其仍处于正常工作时，其应当的噪声水平；基础噪声水平就是变压器的正常工作时的噪声水平，而该噪声水平与时间t有关，通过本申请计算处与时间t相关的基础噪声水平，通过计算得到的变压器使用t年后的基础噪声水平E(t)，并将E(t)与实地测量的变压器噪声Ec进行对比，根据两者噪声差异评估变压器的噪声状态。使用t年后计算变压器的基础噪声水平为E(t)，而实时通过声音信号采集得到的实时噪声Ec，当Ec偏离E(t)大于一定阈值时，则认为变压器出现了工作异常，否则认为变压器正常。由此可以引出基于变压器的噪声水平判断的变压器异常评估方法。

[0033] 变压器基础噪声水平就是变压器的一个工作属性，本申请通过基于时间的方式计算出该属性，变压器正常时，该基础噪声水平就是变压器的噪声，当然会有一定的波动，设置波动阈值，当在基于噪声水平允许的波动阈值内，则判断变压器属于正常工作，否则，认为变压器异常。

[0034] 本发明的技术方案是，一种干式变压器基于铭牌参数的基础噪声水平评估方法。本发明的有益效果是结合变压器一致的铭牌参数和变压器投用年限对变压器的噪声水平进行评估。

[0035] 变压器基础噪声水平评估，就是结合变压器的投用年限确定变压器的运行状况。一种变压器基于铭牌参数的基础噪声水平评估方法具体实施步骤如下：

[0036] 步骤1：基于变压器的出厂参数计算变压器的初始噪声水平E0；

[0037] 由Reiplinger提出的变压器预测负载噪声与变压器额定功率Sr、短路阻抗uk的关系，标准公式如下所示：

[0038] E0＝17.5log10(Sr·uk)+2.7log10Sb+15

[0039] 式中，额定功率的是单位是MVA，Sb为变压器的运行功率，将变压器的额定功率和短路阻抗代入上述公式，计算出变压器的负载噪声。

[0040] 步骤2：干式变压器噪声衰减时间常数的估计方法：

[0041] 在步骤二中衰减时间常数T未知，需要进行试验计算，具体步骤如下：对同种型号不同使用时间的变压器噪声进行测试，得到相同变压器不同使用时间的噪声水平代入步骤二的公式中得：

[0042]

[0043] 由变压器出厂参数可得变压器初始噪声水平E0已知；t1、t2、...tn为已知的变压器使用时间。对公式进行指数变换：

[0044]

[0045] 使用最小二乘法求解上述方程计算出衰减时间常数T。

[0046] 步骤3：考虑变压器运行时间的噪声估计E(t)；

[0047] 由于变压器运行时间不同，导致变压器的机械结构稍有改变，其噪声水平也会有所变化。为减少变压器运行状态判断误差，提出了基于变压器使用时间噪声估计的方法：

[0048]

[0049] 式中，E0是变压器出厂时预估的噪声水平；t为变压器的使用时间，单位为年；T为衰减时间常数。将变压器的使用时间带入式中，即可得出考虑变压器使用时间的基础噪声评估。

[0050] 一下采用ABB型号为SF9‑120000‑220的变压器来进行说明，具体如下:

[0051] 1、基于干式变压器的铭牌参数预估变压器的初始噪声

[0052] 选取的变压器型号为ABB型号SF9‑120000‑220,已知该种型号变压器的铭牌参数为:额定功率为120000kVA,短路阻抗为11.35％，按照其额定状态运行，则E0为：

[0053] E0＝40.46(dB)

[0054] 2、根据测试数据计算考虑变压器运行时间的衰减时间常数T

[0055] 对ABB型号SF9‑120000‑220的变压器进行现场运行声信号采集，并对不同运行时间的变压器进行运行声信号记录，本例采用同一台但不同运行时间的变压器进行声信号采集，且都在额定功率下运行。变压器的运行时间分别为2年、3年和4年，其中两台作为衰减系数计算，一台作为方法验证。

[0056] 对现场录制的音频进行处理，由于声音是波动的，直接求取平均值结果将不严谨，故需要对数据进行处理，最后得出这三台变压器的平均分贝如表1所示：

[0057] 表1变压器运行分贝

[0058]

[0059] 根据步骤三的公式，对变压器的衰减时间常数求解为(保留一位小数)：

[0060] T＝‑18.5

[0061] 3、考虑变压器运行时间的基础噪声水平估计E(t)

[0062] 将T带入噪声估计公式中，计算变压器3的基础噪声水平预估结果为：

[0063] E(3)＝50.23(dB)

[0064] 与验证变压器相比较，在表1中可以看出变压器3实际声音测量得到的数值为51.026，考虑变压器的运行状态并不完全处于额定状态和一些相对误差等因素，实测结果与估计结果之间的误差为1.5％、0.796dB，准确率较高，也就是说本申请通过计算得到的变压器基础噪声水平与实际测量的基础噪音水平相差在允许的范围内。这样就可以通过该方法计算的基础噪音水平来评价变压器的工作状态，当变压器实时声音测量得到的噪音水平与计算得到的基础噪音水平相差差值过大，则可以根据此判断变压器的工作异常。

[0065] 显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。