CN102997838A - 一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法 - Google Patents

一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法 Download PDF

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本发明涉及一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法，其包括以下步骤：1）在变压器停电的状态下，经测试设备测取变压器三相绕组的扫频短路阻抗数据；2）获取步骤1）中测取的三相绕组扫频短路阻抗数据的三条差异度曲线；3）将步骤2）中计算得到的三条差异度曲线DAB、DBC、DCA都与标准差异度曲线进行比较，若其中任意一条差异度曲线超过标准差异度曲线的注意值曲线，则诊断为绕组存在轻微变形，否则诊断为绕组没有变形；若超过标准差异度曲线的警示值曲线，则诊断为绕组存在明显变形。本发明诊断准确、灵敏，易于实施，现场可操作性强。本发明可以广泛应用于变压器绕组变形的故障诊断中。

Description

一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法
技术领域
本发明涉及一种变压器绕组变形故障诊断方法，特别是关于一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法。
背景技术
绕组是大型电力变压器的重要部件，也是变压器事故的重点，绕组发生变形后，会给大型电力变压带来严重的故障隐患，若此时变压器遭受短路电流冲击，往往会引起严重的变压器事故和停电事故，造成重大的社会经济损失，对变压器绕组变形的检测和诊断对保证电网安全和供电可靠性意义重大。
扫频短路阻抗测试是检测变压器绕组变形的新方法，其原理是：变压器绕组发生变形后，绕组在不同频率下的阻抗值将发生变化，因此，可通过检测变压器绕组30Hz～1kHz的扫频短路阻抗曲线是否发生明显变化来判断变压器绕组是否发生变形。扫频短路阻抗测试结合了以往频率响应分析法和工频短路阻抗法的优点，但在测量接线和故障诊断方法上存在较大差异。现阶段变压器绕组的扫频短路阻抗测试技术已经日趋成熟，但却缺乏扫频短路阻抗数据的分析方法、特征提取方法和通过扫频短路阻抗特征判断绕组变形的故障诊断方法，尤其是缺乏判断准确、可操作性强、易于推广和应用的量化故障诊断方法，使得该技术很难得到应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种判断准确、灵敏有效、易于实施的扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法，其包括以下步骤：1）在变压器停电的状态下，经测试设备测取变压器三相绕组的扫频短路阻抗数据；2）获取步骤1）中测取的三相绕组扫频短路阻抗数据的三条差异度曲线，差异度曲线的获取方法为：假设测取的变压器三相绕组扫频短路阻抗数据序列分别为A（n）、B（n）和C（n），A（n）和B（n）之间的差异度曲线数据序列为DAB（n），B（n）和C（n）间的差异度曲线为DBC（n），C（n）和A（n）间的差异度曲线为DCA（n），则：
DAB（k）=（A（k）-B（k））/min（A（k），B（k））×100%；
DBC（k）=（B（k）-C（k））/min（B（k），C（k））×100%；
DCA（k）=（C（k）-A（k））/min（C（k），A（k））×100%；
其中k=1，2，3……n；3）将步骤2）中计算得到的三条差异度曲线DAB、DBC、DCA都与标准差异度曲线进行比较，若其中任意一条差异度曲线超过标准差异度曲线的注意值曲线，则诊断为绕组存在轻微变形，否则诊断为绕组没有变形；若超过标准差异度曲线的警示值曲线，则诊断为绕组存在明显变形。
所述步骤3）中标准差异度曲线的计算方法为：（1）计算至少100台不同容量、不同电压等级以及不同连接方式的全新变压器三相绕组扫频短路阻抗数据序列的差异度曲线数据，得到至少300条差异度曲线数据；（2）对步骤（1）中相同频率下的差异度曲线数据应用正态分布进行分布拟合后，将5%和95%分位点的值作为注意值、1%和99%分位点的值作为警示值，进而得到30Hz到1kHz不同频率下的注意值和警示值；（3）将所有频率下的注意值通过线性拟合构成标准差异度曲线的注意值曲线，所有频率下的警示值通过线性拟合构成标准差异度曲线的警示值曲线。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用扫频短路阻抗数据的差异度曲线，并将差异度曲线与标准差异度曲线进行比较的方法，作为有效判断大型电力变压器绕组变形的方法，其诊断准确、灵敏，易于实施。2、本发明由于采用通过对大量数据结果的线性拟合得到的标准差异度曲线作为绕组变形的量化评判标准，具有现场可操作性强，判断准确、反应灵敏、可量化判断、易于实施等优点。本发明可以广泛应用于变压器绕组变形的故障诊断中。
附图说明
图1是本发明的整体流程示意图；
图2是本发明的通过三相差异度曲线与标准差异度曲线比较判断绕组未变形示意图；
图3是本发明的通过三相差异度曲线与标准差异度曲线比较判断绕组存在明显变形示意图；
图4是本发明在50Hz频率下的分布拟合曲线及各分位点值；
图5是本发明的标准差异度曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明是根据变压器绕组扫频短路阻抗特征判断绕组是否存在变形故障隐患，当变压器绕组发生变形后，绕组在不同频率下的阻抗值将发生变化。本发明基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法是根据测得的三相扫频短路阻抗数据，得到差异度曲线，并与标准差异度曲线进行比较，若任意一条差异度曲线超过标准差异度曲线的注意值曲线，则诊断为绕组可能存在轻微变形，若超过标准差异度曲线的警示值曲线，则诊断为绕组可能存在明显变形，否则诊断为绕组没有变形。其具体步骤如下：
1）变压器运行一段时间后需要诊断绕组是否存在变形时，在变压器停电的状态下，经现有测试设备测取变压器三相绕组的扫频短路阻抗数据；
2）获取步骤1）中测取的三相绕组扫频短路阻抗数据的三条差异度曲线，差异度曲线的获取方法为：
假设测取的变压器三相绕组扫频短路阻抗数据序列分别为A（n）、B（n）和C（n），A（n）和B（n）之间的差异度曲线数据序列为DAB（n），B（n）和C（n）间的差异度曲线为DBC（n），C（n）和A（n）间的差异度曲线为DCA（n），则：
DAB（k）=（A（k）-B（k））/min（A（k），B（k））×100%；
DBC（k）=（B（k）-C（k））/min（B（k），C（k））×100%；
DCA（k）=（C（k）-A（k））/min（C（k），A（k））×100%；
其中k=1，2，3……n；
3）将步骤2）中计算得到的三条差异度曲线DAB、DBC、DCA都与标准差异度曲线进行比较，若其中任意一条差异度曲线超过标准差异度曲线的注意值曲线，则诊断为绕组可能存在轻微变形，否则诊断为绕组没有变形（如图2所示）；若超过标准差异度曲线的警示值曲线，则诊断为绕组可能存在明显变形（如图3所示）。
上述步骤3）中，标准差异度曲线的计算方法为：
（1）计算至少100台不同容量、不同电压等级以及不同连接方式的全新变压器（即刚出厂的变压器）三相绕组扫频短路阻抗数据序列的差异度曲线数据，得到至少300条差异度曲线数据；
（2）对步骤（1）中相同频率下的差异度曲线数据应用正态分布进行分布拟合，分布拟合完成后，5%和95%分位点的值作为注意值、1%和99%分位点的值作为警示值（如图4所示），进而得到30Hz到1kHz不同频率下的注意值和警示值，如表1所示；
表1各频率相应的差异度分位点标准值
频率（Hz） 5%分位点 95%分位点 1%分位点 99%分位点
30 -1.2448 1.2444 -1.7605 1.7601
50 -1.22021 1.219919 -1.7257 1.725414
70 -1.24114 1.24074 -1.75528 1.754885
90 -1.24473 1.244503 -1.7604 1.760171
100 -1.2085 1.2704 -1.722 1.7839
125 -1.26076 1.260279 -1.78302 1.782536
150 -1.26889 1.268437 -1.79452 1.794069
175 -1.27453 1.27399 -1.80248 1.801941
200 -1.28978 1.289217 -1.82405 1.823482
225 -1.30277 1.302149 -1.8424 1.841782
250 -1.29096 1.290442 -1.82572 1.825203
275 -1.30626 1.305781 -1.84737 1.846891
300 -1.32809 1.327543 -1.87823 1.877683
325 -1.33667 1.336089 -1.89036 1.889777
350 -1.35281 1.352182 -1.91318 1.912547
375 -1.28918 1.288674 -1.82321 1.8227
400 -1.3186 1.317921 -1.86478 1.864102
425 -1.3422 1.341614 -1.89818 1.897593
450 -1.38915 1.388454 -1.96456 1.963861
475 -1.4198 1.41909 -2.00791 2.007193
500 -1.40877 1.408171 -1.99232 1.991727
550 -1.38411 1.383162 -1.95737 1.956429
600 -1.49461 1.493406 -2.11361 2.112403
650 -1.39316 1.392106 -1.97015 1.969101
700 -1.59992 1.598295 -2.26245 2.260835
750 -1.49118 1.490325 -2.10883 2.107973
800 -1.82564 1.823896 -2.58167 2.579932
850 -1.55543 1.554071 -2.1996 2.198235
900 -1.63308 1.631751 -2.30942 2.308091
950 -1.39439 1.393689 -1.97197 1.971267
1000 -1.75916 1.759269 -2.48804 2.488145
（3）将所有频率下的注意值通过线性拟合构成标准差异度曲线的注意值曲线，所有频率下的警示值通过线性拟合构成标准差异度曲线的警示值曲线（如图5所示）。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法，其包括以下步骤：
1）在变压器停电的状态下，经测试设备测取变压器三相绕组的扫频短路阻抗数据；
2）获取步骤1）中测取的三相绕组扫频短路阻抗数据的三条差异度曲线，差异度曲线的获取方法为：
假设测取的变压器三相绕组扫频短路阻抗数据序列分别为A（n）、B（n）和C（n），A（n）和B（n）之间的差异度曲线数据序列为DAB（n），B（n）和C（n）间的差异度曲线为DBC（n），C（n）和A（n）间的差异度曲线为DCA（n），则：
DAB（k）=（A（k）-B（k））/min（A（k），B（k））×100%；
DBC（k）=（B（k）-C（k））/min（B（k），C（k））×100%；
DCA（k）=（C（k）-A（k））/min（C（k），A（k））×100%；
其中k=1，2，3……n；
3）将步骤2）中计算得到的三条差异度曲线DAB、DBC、DCA都与标准差异度曲线进行比较，若其中任意一条差异度曲线超过标准差异度曲线的注意值曲线，则诊断为绕组存在轻微变形，否则诊断为绕组没有变形；若超过标准差异度曲线的警示值曲线，则诊断为绕组存在明显变形。
2.如权利要求1所述的一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法，其特征在于：所述步骤3）中标准差异度曲线的计算方法为：
（1）计算至少100台不同容量、不同电压等级以及不同连接方式的全新变压器三相绕组扫频短路阻抗数据序列的差异度曲线数据，得到至少300条差异度曲线数据；
（2）对步骤（1）中相同频率下的差异度曲线数据应用正态分布进行分布拟合后，将5%和95%分位点的值作为注意值、1%和99%分位点的值作为警示值，进而得到30Hz到1kHz不同频率下的注意值和警示值；
（3）将所有频率下的注意值通过线性拟合构成标准差异度曲线的注意值曲线，所有频率下的警示值通过线性拟合构成标准差异度曲线的警示值曲线。
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