本发明属于变压器技术领域，公开了一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，收集受直流偏磁影响变压器的参数，设定变压器中性点直流偏磁预警值，并在距受直流偏磁影响变压器表面空间域内设置噪声信号测试点进行声压级测试；记录直流偏磁前变压器正常运行时间和直流偏磁持续时间；根据噪声信号计算直流偏磁严重度系数；计算变压器历史直流偏磁工况下累积产生的风险系数；根据当前变压器直流偏磁风险系数对直流偏磁治理措施动态调整和修正。本发明结合噪声信号准确判断直流偏磁严重度，有助于变压器直流偏磁风险系数计算和治理策略调整，降低变压器直流偏磁运行风险。
1.一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、数据采集与变压器中性点直流偏磁预警值设置：收集受直流偏磁影响变压器的铁芯主芯柱数、变压器铁芯旁路数、投运年限、设计年限、额定电流，设定变压器中性点直流偏磁预警值，并在距受直流偏磁影响变压器表面空间域内设置噪声信号测试点进行声压级测试；
步骤二、直流偏磁监测：当变压器中性点通过直流电流超过变压器中性点直流偏磁预警值时，判定变压器经历直流偏磁运行状态，记录第p次直流偏磁前变压器正常运行时间TACp和第p次直流偏磁持续时间TDCp；
步骤三、计算直流偏磁严重度系数：对变压器噪声信号测试点采集的噪声信号进行本征模态识别和分解，提取噪声信号特征值，计算当前直流偏磁状态下直流偏磁严重度系数；
步骤四、计算变压器历史直流偏磁工况下累积产生的风险系数；
变压器经历p次直流偏磁运行累积产生的风险系数αp为 ，
TACp表示第p次直流偏磁前变压器正常运行时间，TDCp表示第p次直流偏磁持续时间，表示变压器振动阻尼系数，kp表示直流偏磁严重度系数；
步骤五、根据当前变压器直流偏磁风险系数对直流偏磁治理措施动态调整和修正。
2.根据权利要求1所述的一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，其特征在于，步骤三中，对变压器噪声信号测试点捕捉的噪声信号采用希尔伯特‑黄变换对噪声信号进行自适应时频分析，将噪声信号经过经验模态分解成本征模态分量，统计各本征模态分量的能量占比之和；各本征模态分量能量占比Qi用本征模态分量的欧几里得范数表示：其中， 为第i个本征模态分量，n为本征模态分量数量；
本征模态分量包含基态分量和次态分量，随着变压器偏磁程度的增加，还有附加态分量，采用本征模态分量的能量占比来提取第p次直流偏磁运行时变压器噪声信号特征值FSp，以Qif为第i个本征模态分量能量，当i=1，记为Qf，表示基态分量能量，当i=2，记为Q2f，表示次态分量能量，当i=3～n，记为 ，表示附加态分量能量，则有：其中，kp为直流偏磁严重度系数，f为基态分量频率，直流偏磁严重度系数按下式计算：。
3.根据权利要求1所述的一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，其特征在于，步骤五中，变压器经历p次直流偏磁运行累积产生的风险系数αp超过治理时刻变压器直流偏磁风险系数设定倍率时,则该变压器较直流偏磁治理时刻相比风险系数增大超过阈值，对变压器偏磁治理措施进行调整，变压器中性点直流偏磁治理装置动态调节电阻为，R0为变压器原治理方案中性点串联阻抗，Z为变压器高压侧对低压侧短路阻抗。
4.根据权利要求3所述的一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，其特征在于，变压器中性点直流偏磁治理装置动态电阻调节完毕后，重新计算直流偏磁严重度系数kp；当直流偏磁严重度系数kp<2时，对变压器直流偏磁风险系数重置为0并对该变压器累积效应重新计算；当直流偏磁严重度系数kp≥2时，变压器偏磁治理策略动态调节为电容型隔直装置，中性点串入电容 ，该变压器不再进行直流偏磁累积效应计算。
5.根据权利要求1所述的一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，其特征在于，所述变压器中性点直流偏磁预警值按下式：式中，ID为变压器中性点直流偏磁预警值，t为变压器投运年限，T为设计年限，M为变压器铁芯主芯柱数，q为变压器铁芯旁路数，IN为变压器额定电流。
基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力工程技术领域，具体涉及一种基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法。
背景技术
[0002] 电力变压器发生直流偏磁时会出现空载损耗、振动、噪声、温升增加等问题，对变压器的安全稳定运行产生了十分不利的影响，进而可能对整个电力系统产生极大的危害。单次短时直流偏磁产生变压器的异常振动、温升会对变压器绝缘老化、螺栓禁锢松动产生风险累积，考虑变压器历史运行状态下直流偏磁累积效应，对提高变压器运行可靠性具有重要意义。
[0003] 现有技术主要通过噪声测量，对比直流偏磁前后变压器声压级增量判断变压器直流偏磁运行风险。但该技术未考虑变压器直流偏磁的累积效应，且未对变压器所测量特征成分作分析，而变压器直流偏磁下噪声声压级变化不够明显，因此通过运行期间噪声声压级大小无法准确判断直流偏磁严重度。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于IMF（本征模态函数）的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，结合噪声信号判断直流偏磁严重度，以此为依据计算直流偏磁累积效应并进行直流偏磁治理。
[0005] 本发明采用的技术方案是：基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，步骤如下：
[0006] 步骤一、数据采集与变压器中性点直流偏磁预警值设置：收集受直流偏磁影响变压器的铁芯主芯柱数、变压器铁芯旁路数、投运年限、设计年限、额定电流，设定变压器中性点直流偏磁预警值，并在距受直流偏磁影响变压器表面空间域内设置噪声信号测试点进行声压级测试；
[0007] 步骤二、直流偏磁监测：当变压器中性点通过直流电流超过变压器中性点直流偏磁预警值时，判定变压器经历直流偏磁运行状态，记录第p次直流偏磁前变压器正常运行时间TACp和第p次直流偏磁持续时间TDCp；
[0008] 步骤三、计算直流偏磁严重度系数：对变压器噪声信号测试点采集的噪声信号进行本征模态识别和分解，提取噪声信号特征值，计算当前直流偏磁状态下直流偏磁严重度系数；
[0009] 步骤四、计算变压器历史直流偏磁工况下累积产生的风险系数；
[0010] 变压器经历p次直流偏磁运行累积产生的风险系数αp为
[0011] ，
[0012] TACp表示第p次直流偏磁前变压器正常运行时间，TDCp表示第p次直流偏磁持续时间， 表示变压器振动阻尼系数，kp表示直流偏磁严重度系数；
[0013] 步骤五、根据当前变压器直流偏磁风险系数对直流偏磁治理措施动态调整和修正。
[0014] 进一步优选，步骤三中，对变压器噪声信号测试点捕捉的噪声信号采用希尔伯特‑黄变换对噪声信号进行自适应时频分析，将噪声信号经过经验模态分解成本征模态分量，统计各本征模态分量的能量占比之和；各本征模态分量能量占比Qi用本征模态分量的欧几里得范数表示：
[0015]
[0016] 其中， 为第i个本征模态分量的能量占比，n为本征模态分量数量；
[0017] 本征模态分量包含基态分量和次态分量，随着变压器偏磁程度的增加，还有附加态分量，采用本征模态分量的能量占比来提取第p次直流偏磁运行时变压器噪声信号特征值FSp，以Qif为第i个本征模态分量能量，当i=1，记为Qf，表示基态分量能量，当i=2，记为Q2f，表示次态分量能量，当i=3～n，记为 ，表示附加态分量能量，则有：
[0018]
[0019] 其中，kp为直流偏磁严重度系数，f为基态分量频率，直流偏磁严重度系数按下式计算：
[0020] 。
[0021] 进一步优选，步骤五中，变压器经历p次直流偏磁运行累积产生的风险系数αp超过治理时刻变压器直流偏磁风险系数设定倍率时,则该变压器较直流偏磁治理时刻相比风险系数增大超过阈值，对变压器偏磁治理措施进行调整，变压器中性点直流偏磁治理装置动态调节电阻为 ，R0为变压器原治理方案中性点串联阻抗，Z为变压器高压侧对低压侧短路阻抗。
[0022] 进一步优选，变压器中性点直流偏磁治理装置动态电阻调节完毕后，重新计算直流偏磁严重度系数kp；当直流偏磁严重度系数kp<2时，对变压器直流偏磁风险系数重置为0并对该变压器累积效应重新计算；当直流偏磁严重度系数kp≥2时，变压器偏磁治理策略动态调节为电容型隔直装置，中性点串入电容 ，该变压器不再进行直流偏磁累积效应计算。
[0023] 进一步优选，所述变压器中性点直流偏磁预警值按下式：
[0024]
[0025] 式中，ID为变压器中性点直流偏磁预警值，t为变压器投运年限，T为设计年限，M为变压器铁芯主芯柱数，q为变压器铁芯旁路数，IN为变压器额定电流。
[0026] 本发明通过噪声信号进行直流偏磁严重度系数计算，并据此计算变压器历史直流偏磁工况下累积产生的风险系数，然后根据变压器直流偏磁风险系数和直流偏磁严重度系数制定直流偏磁治理策略，有利于降低变压器直流偏磁运行风险。
附图说明
[0027] 图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图进一步详细阐明本发明。
[0029] 参照图1，基于IMF的变压器直流偏磁累积效应动态计算方法，步骤如下：
[0030] 步骤一、数据采集与变压器中性点直流偏磁预警值设置：收集受直流偏磁影响变压器的铁芯主芯柱数、变压器铁芯旁路数、投运年限、设计年限、额定电流，设定变压器中性点直流偏磁预警值ID，并在距受直流偏磁影响变压器表面空间域内设置噪声信号测试点进行声压级测试；变压器噪声信号测试点分别在距变压器表面0.3 m与2.0 m处的空间域内；
[0031] 变压器中性点直流偏磁预警值ID为：
[0032]
[0033] 式中，t为变压器投运年限，T为设计年限，M为变压器铁芯主芯柱数，q为变压器铁芯旁路数，IN为变压器额定电流。
[0034] 步骤二、直流偏磁监测：当变压器中性点通过直流电流超过变压器中性点直流偏磁预警值ID时，判定变压器经历直流偏磁运行状态，记录第p次直流偏磁前变压器正常运行时间TACp和第p次直流偏磁持续时间TDCp；
[0035] 步骤三、计算直流偏磁严重度系数：对变压器噪声信号测试点采集的噪声信号进行本征模态识别和分解，提取噪声信号特征值，计算当前直流偏磁状态下直流偏磁严重度系数；
[0036] 针对噪声信号的复杂特性，对变压器噪声信号测试点捕捉的噪声信号采用希尔伯特‑黄变换对噪声信号进行自适应时频分析，将噪声信号经过经验模态分解成本征模态分量，统计各本征模态分量的能量占比之和。各本征模态分量信号平稳，能表征出非平稳振动信号，将各本征模态分量能量占比Qi用本征模态分量的欧几里得范数表示：
[0037]
[0038] 其中， 为第i个本征模态分量的能量占比，n为本征模态分量数量。
[0039] 本征模态分量包含基态分量和次态分量，随着变压器偏磁程度的增加，还会出现附加态分量。在变压器正常工作到直流偏磁情况下，本征模态分量中次态分量、附加态分量明显增加，而基态分量比重降低。附加态分量为低频分量，频率远低于次态分量频率。因此，采用本征模态分量的能量占比来提取第p次直流偏磁运行时变压器噪声信号特征值FSp，以Qif为第i个本征模态分量能量，当i=1，记为Qf，表示基态分量能量，当i=2，记为Q2f，表示次态分量能量，当i=3～n，记为 ，表示附加态分量能量，则有：
[0040]
[0041] 其中，kp为直流偏磁严重度系数，f为基态分量频率，直流偏磁严重度系数按下式计算：
[0042]
[0043] 变压器正常工作时，次态分量和附加态分量能量占比很小，此时FSp≈0。FSp越大，kp＞1，噪声信号复杂度越高，直流偏磁越严重；反之，FSp越小，kp越接近1，直流偏磁程度越低。
[0044] 步骤四、计算变压器历史直流偏磁工况下累积产生的风险系数；
[0045] 变 压 器 经 历 p 次 直 流 偏 磁 运 行 累 积 产 生 的 风 险 系 数αp 为[0046] TACp表示第p次直流偏磁前变压器正常运行时间，TDCp表示第p次直流偏磁持续时间， 表示变压器振动阻尼系数。
[0047] 步骤五、根据当前变压器直流偏磁风险系数对直流偏磁治理措施动态调整和修正。
[0048] 变压器经历p次直流偏磁运行累积产生的风险系数αp超过治理时刻变压器直流偏磁风险系数1.6倍时(αp>1.6α1)，α1为治理时刻变压器直流偏磁风险系数,则该变压器较直流偏磁治理时刻相比风险系数增大超过阈值，需对该变压器偏磁治理措施进行调整，变压器中性点直流偏磁治理装置动态调节电阻为 ，R0为变压器原治理方案中性点串联阻抗，Z为变压器高压侧对低压侧短路阻抗。
[0049] 变压器中性点直流偏磁治理装置动态电阻调节完毕后，重新计算直流偏磁严重度系数kp；当直流偏磁严重度系数kp<2时，对变压器直流偏磁风险系数重置为0并对该变压器累积效应重新计算；当直流偏磁严重度系数kp≥2时，变压器偏磁治理策略动态调节为电容型隔直装置，中性点串入电容 ，该变压器不再进行直流偏磁累积效应计算。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
