1.一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1:监测变压器一次侧和二次侧的输出电压,根据输出电压计算输出电压波动率,依据输出电压波动率分析变压器的运行稳定状态,运行稳定状态异常时,统计异常状态的持续时长;步骤S2:基于持续时长判断是否进入温升分析模式,进入温升分析模式时,检测变压器的油温数据和绕组温度数据并计算温度差值,调取冷却系统的启停指令信号,根据启停指令信号获取冷却响应值,结合温度差值计算冷却系统的响应滞后速率;步骤S3:采集变压器的油中溶解气体数据并计算油中气体异常比,结合响应滞后速率分析变压器的热电协同异常特征,通过历史维护数据库获取变压器的绝缘老化等级和油品更换周期;步骤S4:根据绝缘老化等级和油品更换周期评估变压器的绝缘退化系数,结合热电协同异常特征分析变压器的健康状态,根据健康状态选择运行优化机制或停运维护机制。
2.根据权利要求1所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S1中,通过安装在变压器一次侧和二次侧的电压互感器连续采集变压器一次侧和二次侧的输出电压信号;通过模数转换器将变压器一次侧和二次侧的输出电压信号转换为数字信号作为变压器一次侧和二次侧的输出电压;将变压器一次侧和二次侧的输出电压按照采样时间顺序分别整合成变压器一次侧的输出电压序列和变压器二次侧的输出电压序列;对变压器一次侧的输出电压序列进行平均值计算获得变压器一次侧的基准电压水平;遍历变压器一次侧的输出电压序列,对各输出电压与基准电压水平的差值作为各输出电压与基准电压水平的偏差;将各输出电压与基准电压水平的偏差进行平方求和计算,并取平均值作为变压器一次侧的输出电压波动率;重复上述步骤,计算得到变压器二次侧的输出电压波动率。
3.根据权利要求2所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:将变压器一次侧和二次侧的输出电压波动率相加作为变压器的状态特征;若变压器的状态特征大于或等于预设状态特征阈值,则判定变压器的运行稳定状态为异常状态;若变压器的状态特征小于预设状态特征阈值,则判定变压器的运行稳定状态为正常状态;当变压器的运行稳定状态为异常状态时,记录异常状态开始的时间戳,并持续监测,当变压器的运行稳定状态由异常状态变为正常状态时,记录异常状态结束的时间戳;将异常状态结束的时间戳与异常状态开始的时间戳相减得到异常状态的持续时长。
4.根据权利要求1所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S2中,若异常状态的持续时长大于或等于预设异常状态持续时长阈值,则判定进入温升分析模式;当进入温升分析模式时,通过安装于变压器油箱外壁的油温传感器获得变压器的油温数据;通过布设于变压器绕组表面的温度传感器获得变压器的绕组温度数据;将同一采集时刻的变压器的油温数据与绕组温度数据的差值作为温差特征值;对各采集时刻的温差特征值取平均值作为温度差值;通过Modbus通讯协议调取冷却系统的启停指令信号;针对冷却系统的启停指令信号,记录冷却系统发出启停指令信号的时间戳。
5.根据权利要求4所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S2中,通过安装在冷却风机主转轴上的旋转编码器获得冷却风机的转速;若冷却风机的转速大于或等于预设冷却风机启动转速,则判定冷却风机启动;若冷却风机的转速小于预设冷却风机启动转速,则判定冷却风机停止;冷却系统发出启停指令信号后,记录冷却风机执行响应动作时的时间戳;将冷却风机执行响应动作时的时间戳与冷却系统发出启停指令信号的时间戳的差值作为冷却响应值;将温度差值与冷却响应值相除作为冷却系统的响应滞后速率。
6.根据权利要求1所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S3中,通过气体分析仪采集变压器的油中溶解气体浓度作为油中溶解气体数据;将变压器的油中溶解气体数据与标准气体浓度参考值相除作为油中气体异常比;对油中气体异常比与响应滞后速率进行标准化处理得到异常比因子与滞后速率因子;采用加权求和法综合异常比因子与滞后速率因子计算变压器的热电协同异常特征;将变压器编号与历史维护数据库匹配得到变压器的绝缘老化等级和油品更换周期。
7.根据权利要求1所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S4中,将变压器编号与历史维护数据库匹配得到变压器上一次油品更换时间戳;将当前时刻时间戳与变压器上一次油品更换时间戳的差值除以变压器的油品更换周期得到油品老化因子;综合油品老化因子与绝缘老化因子计算变压器的绝缘退化系数,计算公式为: ,其中, 为油品老化因子, 为绝缘老化因子, 为变压器的绝缘退化系数。
8.根据权利要求7所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S4中,对变压器的热电协同异常特征与绝缘退化系数进行标准化处理得到异常特征因子与退化系数因子;综合异常特征因子与退化系数因子计算变压器的健康状态特征,计算公式为: ,其中, 为异常特征因子, 为退化系数因子, 为变压器的健康状态特征;若变压器的健康状态特征大于或等于预设健康状态特征阈值,则判定变压器的健康状态为安全运行状态,进入运行优化机制;若变压器的健康状态特征小于预设健康状态特征阈值,则判定变压器的健康状态为风险预警状态,进入停运维护机制。
9.根据权利要求8所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:在步骤S4中,运行优化机制是指当变压器健康状态特征大于或等于预设健康状态特征阈值时,对变压器的冷却系统、负载分配、温度控制和运行工况进行优化;停运维护机制是指通过健康状态特征判断变压器存在运行风险时,在停运状态下完成风险隔离、退化修复与安全恢复。
10.一种实时检测变压器健康状态的系统,用于实现权利要求1-9任意一项所述的一种实时检测变压器健康状态的方法,其特征在于:包括电压稳定监测模块、温升响应分析模块、热电异常识别模块以及健康状态评估模块;电压稳定监测模块用于监测变压器一次侧和二次侧的输出电压,根据输出电压计算输出电压波动率,并依据输出电压波动率分析变压器的运行稳定状态,当运行稳定状态出现异常时,统计异常状态的持续时长;温升响应分析模块基于异常持续时长判断是否进入温升分析模式,当进入温升分析模式时,检测变压器的油温数据和绕组温度数据,计算两者的温度差值,并调取冷却系统的启停指令信号,根据启停指令信号获取冷却响应值,结合温度差值计算冷却系统的响应滞后速率;热电异常识别模块用于采集变压器油中溶解气体数据并计算油中气体异常比,结合冷却系统的响应滞后速率分析变压器的热电协同异常特征,通过访问历史维护数据库,获取变压器的绝缘老化等级和油品更换周期;健康状态评估模块根据绝缘老化等级和油品更换周期评估变压器的绝缘退化系数,结合热电协同异常特征分析变压器的整体健康状态,根据健康状态评估结果,选择执行运行优化机制或停运维护机制。