变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统及评估方法与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统及评估方法。


背景技术：

2.变压器套管头部出线装置(如将军帽)的紧固状态对套管安全运行至关重要。当出现连接松动时，极易导致接触电阻过大引起发热。此外，连接松动还会增大密封失效概率，外界水分容易进入套管，进而增大套管运行安全风险。
3.目前，红外图像法可以检测出线装置连接处的发热状态，但只能做到定期巡视，无法做到在线监测，且该方法无法判别连接位置是否发生松动。振动监测技术应用广泛，但由于套管的外护套为瓷瓶或复合材料，且为伞裙结构，振动加速度传感器无法布置在外护套上，若布置在头部出线装置区域，受高电位影响，振动加速度传感器内部电子元器件易受电磁干扰，且信号传输电缆也无法在高电位处布置。而激光多普勒测振仪常应用于单目标或单测点的微幅高频振动测量，对测试环境要求较高，设备体积及功耗较大，成本较高。
4.因此，亟需设计一种可以实时监测变压器套管头部出线装置连接紧固状态的系统及紧固状态的评估方法。


技术实现要素：

5.本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中缺少一种可以实时监测变压器套管头部出线装置连接紧固状态的系统及紧固状态的评估方法的技术缺陷。
6.本技术提供了一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，所述系统包括：雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置；
7.所述雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接；
8.所述毫米波雷达射频发射装置用于向所述雷达反射器发射信号，并接收所述雷达反射器的反射信号；
9.所述数据采集装置用于同步采集所述毫米波雷达射频发射装置接收的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至所述紧固状态评估装置；
10.所述紧固状态评估装置用于根据所述反射信号和所述负荷电流信号对所述管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果。
11.可选地，所述雷达反射器采用角发射器；
12.所述角发射器是由经抛光处理的不锈钢面构成的任意形状。
13.可选地，所述角发射器的各边角处经倒角处理，以降低各边角处的电场强度。
14.可选地，所述数据采集装置按照预设的数据采样率采集所述毫米波雷达射频发射装置接收到的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号；
15.其中，所述预设的数据采样率不低于4khz。
16.可选地，所述数据采集装置在采集所述变压器的负荷电流信号时，通过变压器套管电流互感器进行采集，或者通过所述变压器母线上的电流互感器进行采集。
17.本技术还提供了一种变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，应用于上述实施例中任一项所述的变压器套管头部出线装置紧固状态的监测系统中的紧固状态评估装置，所述方法包括：
18.获取变压器额定负荷电流、数据采集装置当前采集的反射信号以及变压器的负荷电流信号，其中，所述反射信号为毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号；
19.根据所述变压器额定负荷电流和所述负荷电流信号计算目标负荷率，并确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间；
20.确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，并获取预设历史时段内所述目标负荷率区间下相应的特征对应的历史特征值；
21.将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态。
22.可选地，所述确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间，包括：
23.按照预设的区间划分方式将变压器负荷率划分为多个负荷率区间；
24.将所述目标负荷率与各个负荷率区间进行比对，确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间。
25.可选地，所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征包括振幅响应、相位响应、特定频段的信号功率占比以及各自的相对标准偏差；
26.所述确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，包括：
27.确定所述反射信号在第一特定频率下的第一幅值和第一相位，以及所述负荷电流信号在第二特定频率下的第二幅值和第二相位，并根据所述第一幅值和所述第二幅值计算当前振幅响应以及当前振幅响应偏差，根据所述第一相位和所述第二相位计算当前相位响应以及当前相位响应偏差；其中，所述第一特定频率为所述第二特定频率的两倍；
28.计算所述反射信号的信号功率谱，并确定所述信号功率谱中特定频段的当前信号功率占比以及当前功率占比偏差，其中，所述特定频段为1000hz以上频段。
29.可选地，所述确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值之前，还包括：
30.将所述反射信号与所述负荷电流信号进行对齐，以使所述负荷电流信号的相位角为0
°
。
31.可选地，所述将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态，包括：
32.将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对后，确定各个特征的特征增量；
33.判断各个特征的特征增量是否超出各个特征的预设增量阈值；
34.若所有特征的特征增量均超出各自的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为异常状态；
35.若至少一个特征的特征增量不超过对应的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为正常状态。
36.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
37.本技术提供的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统及评估方法，该系统包括雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置；由于套管头部出线装置的材料特性会导致反射信号效果差，大部分能量会被吸收掉，因此，本技术将雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接，这样毫米波雷达射频发射装置便可以向雷达反射器发射信号，并接收雷达反射器的反射信号，另外，本技术还通过数据采集装置来同步采集毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号，以及变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至紧固状态评估装置，这样紧固状态评估装置便可以根据数据采集装置实时传送的反射信号和负荷电流信号来对管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果；其中，本技术通过连续波微波雷达技术原理实现套管头部出线装置振动位移测量与连接紧固状态评估，无需布置信号电缆，无需考虑电磁干扰问题，即可做到实时在线监测与评估。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
39.图1为本技术实施例提供的一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统的结构示意图；
40.图2为本技术实施例提供的一种变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法的流程示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.目前，红外图像法可以检测出线装置连接处的发热状态，但只能做到定期巡视，无法做到在线监测，且该方法无法判别连接位置是否发生松动。振动监测技术应用广泛，但由于套管的外护套为瓷瓶或复合材料，且为伞裙结构，振动加速度传感器无法布置在外护套上，若布置在头部出线装置区域，受高电位影响，振动加速度传感器内部电子元器件易受电磁干扰，且信号传输电缆也无法在高电位处布置。而激光多普勒测振仪常应用于单目标或单测点的微幅高频振动测量，对测试环境要求较高，设备体积及功耗较大，成本较高。基于此，本技术提出如下技术方案，具体参见下文：
43.在一个实施例中，如图1所示，图1为本技术实施例提供的一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统的结构示意图；本技术提供了一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，所述系统包括：雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置。
44.所述雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接。
45.所述毫米波雷达射频发射装置用于向所述雷达反射器发射信号，并接收所述雷达反射器的反射信号。
46.所述数据采集装置用于同步采集所述毫米波雷达射频发射装置接收的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至所述紧固状态评估装置。
47.所述紧固状态评估装置用于根据所述反射信号和所述负荷电流信号对所述管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果。
48.本实施例中，由于毫米波雷达射频发射装置具有发送天线和接收天线，可发射77ghz-81ghz频段的毫米波。因此，本技术可以通过连续波微波雷达技术原理实现套管头部出线装置振动位移测量与连接紧固状态评估，无需布置信号电缆，无需考虑电磁干扰问题，即可做到实时在线监测与评估。
49.具体地，由于变压器套管头部出线装置的材料特性会导致反射信号效果差，大部分能量会被吸收掉，因此，本技术在通过连续波微波雷达技术原理实现套管头部出线装置振动位移测量与连接紧固状态评估时，可以将雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接，这样毫米波雷达射频发射装置便可以向雷达反射器发射信号，并接收雷达反射器的反射信号，从而避免直接向套管头部出线装置发射信号后被其吸收，导致无法准备测量其紧固状态的情况发生。
50.进一步地，本技术在通过连续波微波雷达技术原理实现套管头部出线装置振动位移测量与连接紧固状态评估时，可以通过数据采集装置来同步采集毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号，并且，数据采集装置还可以采集变压器的负荷电流信号，这样便可以将两者一并发送至紧固状态评估装置，以使紧固状态评估装置根据反射信号和负荷电流信号对管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果。
51.可以理解的是，本技术的毫米波雷达射频发射装置可以放置在地面、挂在墙壁等任意位置，只要能向固定在套管头部出线装置上的雷达反射器发射信号即可；而本技术的雷达反射器主要是将金属板材根椐不同用途做成的不同规格的雷达波反射器。
52.上述实施例中，该系统包括雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置；由于套管头部出线装置的材料特性会导致反射信号效果差，大部分能量会被吸收掉，因此，本技术将雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接，这样毫米波雷达射频发射装置便可以向雷达反射器发射信号，并接收雷达反射器的反射信号，另外，本技术还通过数据采集装置来同步采集毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号，以及变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至紧固状态评估装置，这样紧固状态评估装置便可以根据数据采集装置实时传送的反射信号和负荷电流信号来对管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果；其中，本技术通过连续波微波雷达技术原理实现套管头部出线装置振动位移测量与连接紧固状
态评估，无需布置信号电缆，无需考虑电磁干扰问题，即可做到实时在线监测与评估。
53.在一个实施例中，所述雷达反射器采用角发射器；所述角发射器是由经抛光处理的不锈钢面构成的任意形状。
54.本实施例中，雷达反射器可以采用角发射器，角发射器的种类从材料上划分，主要有金属型和涂层型，从形状上划分，主要有有四角型、八角型、六角型、多角型等，从放置方法上划分，又可分为固定型和吊挂型。本技术可以采用固定型的角发射器，该角发射器可以采用经抛光处理的不锈钢面构成的任意形状，如方形、三角形、扇形等各类形状，具体可视实际情况进行设置，在此不做限制。
55.在一个实施例中，所述角发射器的各边角处经倒角处理，以降低各边角处的电场强度。
56.在一个实施例中，所述数据采集装置按照预设的数据采样率采集所述毫米波雷达射频发射装置接收到的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号；其中，所述预设的数据采样率不低于4khz。
57.本实施例中，数据采集装置可以同步采集毫米波雷达射频发射装置接收到的雷达反射器的反射信号、以及变压器的负荷电流信号，并根据需求将数据传输至紧固状态评估装置中，在此过程中，数据采集装置可以根据需求设置数据采样率fs，通常不低于4khz。
58.在一个实施例中，所述数据采集装置在采集所述变压器的负荷电流信号时，通过变压器套管电流互感器进行采集，或者通过所述变压器母线上的电流互感器进行采集。
59.本实施例中，数据采集装置在采集变压器的负荷电流信号时，可以通过变压器管套电流互感器进行采集，也可以通过变压器母线上的电流互感器进行采集，具体可视实际情况进行选择，在此不做限制。
60.在一个实施例中，如图2所示，图2为本技术实施例提供的一种变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法的流程示意图；本技术还提供了一种变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，应用于上述实施例中任一项所述的变压器套管头部出线装置紧固状态的监测系统中的紧固状态评估装置，所述方法可以包括：
61.s110：获取变压器额定负荷电流、数据采集装置当前采集的反射信号以及变压器的负荷电流信号，其中，所述反射信号为毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号。
62.s120：根据所述变压器额定负荷电流和所述负荷电流信号计算目标负荷率，并确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间。
63.s130：确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，并获取预设历史时段内所述目标负荷率区间下相应的特征对应的历史特征值。
64.s140：将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态。
65.本实施例中，在对变压器管套头部出线装置的紧固状态进行评估时，可以先获取变压器额定负荷电流，并通过数据采集装置来获取当前采集的反射信号和变压器的负荷电流信号，其中，该反射信号为数据采集装置对毫米波雷达射频发射装置采集的其接收到的雷达反射器的反射信号；接着，紧固状态评估装置便可以根据该变压器额定负荷电流和当
前的负荷电流信号来计算目标负荷率，并确定该目标负荷率所在的目标负荷率区间，然后本技术可以计算反射信号和负荷电流信号在该目标负荷率区间下所有影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征对应的当前特征值，并获取预设历史时段内该目标负荷率区间下相应的特征对应的历史特征值，最后本技术可以将各个特征对应的当前特征值和历史特征值来进行对比，并根据对比结果来评估变压器套管头部出线装置的紧固状态。
66.可以理解的是，本技术在获取到反射信号以及负荷电流信号后，可以先确定反射信号以及负荷电流信号中所有影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征，如振幅、相位、状态异常的套管头部出线装置其振动频谱所在的频段等，并将当前获取到的当前特征值与预设历史时段内获取到的历史特征值进行比对，即可确定套管头部出线装置在一段时间内的振幅、相位、状态异常的套管头部出线装置其振动频谱所在的频段等的变化情况，接着再根据该变化情况来判断变压器套管头部出线装置的紧固状态，即可得到较为准确的评估结果。
67.进一步地，本技术在计算反射信号和负荷电流信号在该目标负荷率区间下所有影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征对应的当前特征值之前，可以先根据变压器额定负荷电流和当前的负荷电流信号来计算目标负荷率，并确定该目标负荷率所在的目标负荷率区间，这样既可以将当前特征值的计算结果划分到该目标负荷率区间，又可以通过该目标负荷率区间来获取预设历史时段内相应的特征对应的历史特征值，从而有利于将当前特征值与历史特征值进行比较后得出较为准确的评估结果。
68.在一个实施例中，s120中确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间，可以包括：
69.s121：按照预设的区间划分方式将变压器负荷率划分为多个负荷率区间。
70.s122：将所述目标负荷率与各个负荷率区间进行比对，确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间。
71.本实施例中，在确定目标负荷率所在的目标负荷率区间时，可以先按照预设的区间划分方式来将变压器负荷率划分为多个负荷率区间，接着再将目标负荷率依次与各个负荷率区间进行比对，从而确定目标负荷率所在的目标负荷率区间。
72.在一种具体的实现方式中，本技术中的变压器负荷率一般设置100％，接着本技术可以将负荷率按5％补偿，从0～100％划分为20个区间，然后将目标负荷率与每一区间进行比对，确定其所在的目标负荷率区间。当然，本技术还可以将负荷率按10％补偿，从0～100％划分为10个区间等，具体可视实际情况进行设置，在此不做限制。
73.在一个实施例中，所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征包括振幅响应、相位响应、特定频段的信号功率占比以及各自的相对标准偏差。
74.s130中确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，可以包括：
75.s131：确定所述反射信号在第一特定频率下的第一幅值和第一相位，以及所述负荷电流信号在第二特定频率下的第二幅值和第二相位，并根据所述第一幅值和所述第二幅值计算当前振幅响应以及当前振幅响应偏差，根据所述第一相位和所述第二相位计算当前相位响应以及当前相位响应偏差；其中，所述第一特定频率为所述第二特定频率的两倍。
76.s132：计算所述反射信号的信号功率谱，并确定所述信号功率谱中特定频段的当
前信号功率占比以及当前功率占比偏差，其中，所述特定频段为1000hz以上频段。
77.本实施例中，在计算反射信号和负荷电流信号在该目标负荷率区间下所有影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征对应的当前特征值时，可以依次计算影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征，该特征包括但不限于振幅响应、相位响应、特定频段的信号功率占比以及各自的相对标准偏差。
78.具体地，本技术在计算反射信号和负荷电流信号的振幅响应、相位响应以及各自的相对标准偏差时，可以先确定反射信号在第一特定频率下的第一幅值和第一相位，以及负荷电流信号在第二特定频率下的第二幅值和第二相位，并根据第一幅值和第二幅值计算当前振幅响应以及当前振幅响应偏差，根据第一相位和所述第二相位计算当前相位响应以及当前相位响应偏差，其中，本技术中第一特定频率为第二特定频率的两倍。
79.举例来说，本技术可以对反射信号、负荷电流信号进行傅里叶变换，提取反射信号100hz频率的幅值v
100
和相角
ɑ
100
，以及提取负荷电流信号50hz频率幅值i
50
和相角θ
50
，并通过以下公式计算当前振幅响应和当前相位响应，具体如下：
[0080][0081]
接着，本技术可以获取当前采集的多个振幅响应和相位响应，并计算当前振幅响应对应的相对标准偏差，即当前振幅响应偏差，以及当前相位响应对应的相对标准偏差，即当前相位响应偏差。
[0082]
可以理解的是，由于反射信号反映的是机械振动信号，是电磁力激发的，而电磁力是电流频率的2倍，因此本技术在计算反射信号的幅值与相角时取100hz，在计算负荷电流信号的幅值与相角时取50hz。
[0083]
进一步地，本技术还可以计算反射信号的信号功率谱，并确定所述信号功率谱中特定频段的当前信号功率占比以及当前功率占比偏差。例如，本技术在计算反射信号的信号功率谱后，可以计算1000hz～fs/2频段的信号功率积分p1，以及计算0～fs/2段的信号功率积分p0，最后计算1000hz～fs/2频段的当前信号功率占比r3以及当前功率占比偏差，计算公式如下：
[0084][0085]
可以理解的是，状态良好的套管振动频谱都在低频段，1000hz以上的频段会比较少，所以计算1000hz以上频段的信号功率占比可以用于评估管套头部出线装置的紧固状态。
[0086]
在一个实施例中，s130中确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值之前，还可以包括：
[0087]
将所述反射信号与所述负荷电流信号进行对齐，以使所述负荷电流信号的相位角为0
°
。
[0088]
本实施例中，在确定反射信号和负荷电流信号在目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值之前，可以先将反射信号与负荷电
流信号进行对齐，以使负荷电流信号的相位角为0
°
。
[0089]
具体地，当本技术接收到反射信号和负荷电流信号后，可以先将负荷电流信号平移为零相角，接着再将反射信号按照负荷电流信号的平移相位进行同步平移，这样便可以将反射信号与负荷电流信号进行对齐。
[0090]
在一个实施例中，s140中将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态，可以包括：
[0091]
s141：将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对后，确定各个特征的特征增量。
[0092]
s142：判断各个特征的特征增量是否超出各个特征的预设增量阈值。
[0093]
s143：若所有特征的特征增量均超出各自的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为异常状态。
[0094]
s144：若至少一个特征的特征增量不超过对应的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为正常状态。
[0095]
本实施例中，在将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对时，可以先确定各个特征的特征增量，然后判断各个特征的特征增量是否超出各个特征的预设增量阈值，若所有特征的特征增量均超出各自的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为异常状态，若至少一个特征的特征增量不超过对应的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为正常状态。
[0096]
具体地，本技术在获取到当前振幅响应、当前振幅响应偏差、当前相位响应、当前相位响应偏差，以及当前信号功率占比和当前功率占比偏差后，可以获取相邻两天同一目标负荷率区间下的历史振幅响应、历史振幅响应偏差、历史相位响应、历史相位响应偏差，以及历史信号功率占比和历史功率占比偏差，这样便可以将其作差后，得到当前振幅响应、当前振幅响应偏差、当前相位响应、当前相位响应偏差，以及当前信号功率占比和当前功率占比偏差的特征增量，接着，本技术可以判断各个特征增量是否随时间在各自的预设增量阈值范围内变化，若是，则诊断变压器套管头部出线装置的紧固状态为正常状态，当至少一个特征增量随时间超出对应的预设增量阈值范围时，则诊断变压器套管头部出线装置的紧固状态为异常状态，表明连接处有松动迹象，此时可以给出提醒指示。
[0097]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0098]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
[0099]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，其特征在于，所述系统包括：雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置；所述雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接；所述毫米波雷达射频发射装置用于向所述雷达反射器发射信号，并接收所述雷达反射器的反射信号；所述数据采集装置用于同步采集所述毫米波雷达射频发射装置接收的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至所述紧固状态评估装置；所述紧固状态评估装置用于根据所述反射信号和所述负荷电流信号对所述管套头部出线装置的紧固状态进行评估，并输出状态评估结果。2.根据权利要求1所述的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，其特征在于，所述雷达反射器采用角发射器；所述角发射器是由经抛光处理的不锈钢面构成的任意形状。3.根据权利要求2所述的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，其特征在于，所述角发射器的各边角处经倒角处理，以降低各边角处的电场强度。4.根据权利要求1所述的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，其特征在于，所述数据采集装置按照预设的数据采样率采集所述毫米波雷达射频发射装置接收到的所述雷达反射器的反射信号，以及所述变压器的负荷电流信号；其中，所述预设的数据采样率不低于4khz。5.根据权利要求1或4所述的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统，其特征在于，所述数据采集装置在采集所述变压器的负荷电流信号时，通过变压器套管电流互感器进行采集，或者通过所述变压器母线上的电流互感器进行采集。6.一种变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，应用于上述权利要求1-5中任一项所述的变压器套管头部出线装置紧固状态的监测系统中的紧固状态评估装置，其特征在于，所述方法包括：获取变压器额定负荷电流、数据采集装置当前采集的反射信号以及变压器的负荷电流信号，其中，所述反射信号为毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号；根据所述变压器额定负荷电流和所述负荷电流信号计算目标负荷率，并确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间；确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，并获取预设历史时段内所述目标负荷率区间下相应的特征对应的历史特征值；将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态。7.根据权利要求6所述的变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，其特征在于，所述确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间，包括：按照预设的区间划分方式将变压器负荷率划分为多个负荷率区间；将所述目标负荷率与各个负荷率区间进行比对，确定所述目标负荷率所在的目标负荷率区间。
8.根据权利要求6所述的变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，其特征在于，所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的特征包括振幅响应、相位响应、特定频段的信号功率占比以及各自的相对标准偏差；所述确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值，包括：确定所述反射信号在第一特定频率下的第一幅值和第一相位，以及所述负荷电流信号在第二特定频率下的第二幅值和第二相位，并根据所述第一幅值和所述第二幅值计算当前振幅响应以及当前振幅响应偏差，根据所述第一相位和所述第二相位计算当前相位响应以及当前相位响应偏差；其中，所述第一特定频率为所述第二特定频率的两倍；计算所述反射信号的信号功率谱，并确定所述信号功率谱中特定频段的当前信号功率占比以及当前功率占比偏差，其中，所述特定频段为1000hz以上频段。9.根据权利要求6或8所述的变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，其特征在于，所述确定所述反射信号和所述负荷电流信号在所述目标负荷率区间下影响变压器套管头部出线装置紧固状态的不同特征对应的当前特征值之前，还包括：将所述反射信号与所述负荷电流信号进行对齐，以使所述负荷电流信号的相位角为0
°
。10.根据权利要求6或8所述的变压器套管头部出线装置紧固状态评估方法，其特征在于，所述将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对，并根据比对结果评估变压器套管头部出线装置的紧固状态，包括：将各个特征对应的当前特征值与历史特征值进行比对后，确定各个特征的特征增量；判断各个特征的特征增量是否超出各个特征的预设增量阈值；若所有特征的特征增量均超出各自的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为异常状态；若至少一个特征的特征增量不超过对应的预设增量阈值，则确定变压器套管头部出线装置的紧固状态为正常状态。

技术总结
本申请提供的变压器套管头部出线装置紧固状态监测系统及评估方法，该系统包括雷达反射器、毫米波雷达射频发射装置、数据采集装置、紧固状态评估装置；由于套管头部出线装置的材料特性会导致反射信号效果差，大部分能量会被吸收掉，因此，本申请将雷达反射器与变压器的套管头部出线装置固定连接，这样毫米波雷达射频发射装置便可以向雷达反射器发射信号，并接收雷达反射器的反射信号，另外，本申请还通过数据采集装置来同步采集毫米波雷达射频发射装置接收的雷达反射器的反射信号，以及变压器的负荷电流信号，并将采集到的反射信号和负荷电流信号发送至紧固状态评估装置，以便紧固状态评估装置对管套头部出线装置的紧固状态进行评估。行评估。行评估。


技术研发人员：袁耀 杨家辉 杨燕妮 喇元 赵林杰 张曦 钱海 黄克捷 黎文浩 朱俊霖 鲍连伟 雷园园
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/9