CN103558494A - 配电变压器匝间短路在线监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电变压器匝间短路在线监测系统及监测方法。本发明的目的是:实时监测配电变压器的匝间短路情况以及及时作出故障诊断。因此，本发明提供一种配电变压器匝间短路在线监测系统及监测方法，用电气信号采集装置采集配电变压器的电气参数，信号预处理单元将采集到的电气参数转换成数字信号，数字信号采集单元采集数字信号并通过无线发送终端传输到数据处理和诊断单元，数据处理和诊断单元对接收到的数字信号进行处理分析，并依据处理分析的结果进行故障诊断。本发明能够对配电变压器匝间短路故障进行实时在线监测，在故障早期就能及时发现故障，避免发生运行事故，延长配电变压器的实际使用寿命，提高供电可靠性。

Description

配电变压器匝间短路在线监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及配电变压器故障诊断，尤其涉及配电变压器匝间短路在线监测系统及监测方法。 

背景技术

配电变压器是电力系统中实现不同电压等级电能转换的高压电气设备，承担着转换电压和电流以及传输电功率的任务，因此配电变压器性能的好坏将直接影响电力系统的安全稳定运行，总而言之，变压器就像是电网的“心脏”一样重要。同样，配电变压器也是配电网的“心脏”，它的正常运行是整个配电网系统正常运行的关键。 

配电变压器发生匝间短路故障后,故障绕组会产生很大的短路电流，发热量等各种损耗加大，反过来破坏绝缘，引起变压器损坏。众所周知，对于轻微的匝间短路故障，往往能够继续送出满负荷电流，但是事故点已经被烧坏，如果不及时发现匝间短路，故障就会继续发展，最终导致变压器的烧毁，对用户产生极大影响，严重影响供电安全及供电可靠性。 

绕组是配电变压器中最重要、最复杂也是最容易出现故障的部件。据统计资料表明：绕组的损坏率约占整个变压器故障的70%～80%。而绕组故障发生的原因主要是变压器内部的绝缘失效造成的匝间短路。尤其对于10KV的配电变压器而言，其发生的故障90%以上都是匝间短路故障。在此情况下，就很有必要对变压器匝间短路的情况进 行研究，研制出行之有效的在线监测装置，在变压器发生轻微匝间短路之时就能发现，并产生故障信号上传至控制中心，将故障变压器退出运行，防止故障进一步发展造成变压器爆炸等损坏。 

发明内容

本发明的第一目的是:提供一种配电变压器匝间短路在线监测系统，其可以实时监测配电变压器的匝间短路情况以及及时作出故障诊断。 

为了解决上述技术问题，本发明提供一种配电变压器匝间短路在线监测系统，包括顺序电连接的电气信号采集装置、信号预处理单元、数字信号采集单元、无线发送终端、数据处理和诊断单元；所述电气信号采集装置设置在配电变压器上，用来采集配电变压器的电气参数，所述信号预处理单元将所述电气信号采集装置采集到的电气参数转换成数字信号，所述数字信号采集单元采集转换后的数字信号并通过所述无线发送终端传输到所述数据处理和诊断单元，所述数据处理和诊断单元对接收到的数字信号进行处理分析，并依据处理分析的结果进行故障诊断。 

优选的，所述配电变压器的原方绕组和复方绕组上均设置电气信号采集装置。 

优选的，所述电气信号采集装置为互感器。 

优选的，所述数据处理和诊断单元根据所接收到的信号对配电变压器故障程度进行判断，并分级预警。 

优选的，所述数据处理和诊断单元根据配电变压器故障程度分为极轻微匝间短路、轻微匝间短路、一般匝间短路、严重匝间短路和极其严重匝间短路五级预警。 

优选的，所述数据处理和诊断单元根据所述五级预警中不同级别 的预警对应作出运行1小时后停止变压器运行、运行10分钟后停止变压器运行、运行5分钟后停止变压器运行、运行1分钟后停止变压器运行、立即停止变压器运行五种故障处理方式。 

优选的，所述数据处理和诊断单元与配电变压器电连接，并控制配电变压器的运行方式。 

优选的，所述数据处理和诊断单元通过GSM以短信形式发出预警信号并且发送到指定手机。 

本发明的第二目的是:提供一种配电变压器匝间短路在线监测方法，可以实时监测配电变压器的匝间短路情况以及及时作出故障诊断。 

因此，本发明提供一种配电变压器匝间短路在线监测方法，包括以下步骤： 

S1设置配变电压器的电能损耗阀值ε及配变电压器的A相、B相、C相电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c； 

S2在线采集配变电压器每相的电气参数； 

S3根据步骤S2采集到的电气参数计算配变电压器的总电能损耗值δ； 

S4将总电能损耗值δ与电能损耗阀值ε进行比较：若δ<ε，则继续在线采集配变电压器每相的电气参数，若δ≥ε则说明配变电压器发生故障，则继续步骤S5； 

S5计算每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c； 

S6将每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c与每相的电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c分别进行比较：若某一相的的电能损耗值小于其对应的电能损耗阀值，则继续在线采集某一相的电气参数，若某一相的的电能损耗值大于其对应的电能损耗阀值，则说明某一相绕组发生故障； 

S7对发生故障的某一相绕组进行故障严重程度分析； 

S8输出诊断结果。 

相对于现有技术，本发明有如下优点： 

能够对配电变压器匝间短路故障进行实时在线监测，在故障早期就能及时发现故障，避免发生运行事故，延长配电变压器的实际使用寿命，提高供电可靠性。 

附图说明

图1所示为本发明配电变压器匝间短路在线监测系统的结构示意图。 

图2所示为本发明另一实施例的结构示意图。 

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步的详细描述。 

在下面的描述具体中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实现，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。 

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

如图1所示，本实施例配电变压器匝间短路在线监测系统，包括顺序电连接的电气信号采集装置10、信号预处理单元20、数字信号采集单元30、无线发送终端40、数据处理和诊断单元50；电气信号采集装置10设置在配电变压器A上，配电变压器的原方绕组和复方绕组上均设置电气信号采集装置，用来采集配电变压器A的电气参数（电压、电流、时间等参数），信号预处理单元20将电气信号采集装 置10采集到的电气参数转换成数字信号，数字信号采集单元30采集转换后的数字信号并通过无线发送终端40传输到数据处理和诊断单元50，数据处理和诊断单元50对接收到的数字信号进行处理分析，并依据处理分析的结果进行故障诊断。本实施例配电变压器匝间短路在线监测系统对应的在线监测软件能根据不同配电变压器变比不同在1～10000之间调节，使得其能应用于不同类型配电变压器。 

数据处理和诊断单元50根据所接收到的信号对配电变压器故障程度进行判断，并分级预警,根据配电变压器故障程度分为极轻微匝间短路、轻微匝间短路、一般匝间短路、严重匝间短路和极其严重匝间短路五级预警，并根据不同级别的预警对应作出运行1小时后停止变压器运行、运行10分钟后停止变压器运行、运行5分钟后停止变压器运行、运行1分钟后停止变压器运行、立即停止变压器运行五种故障处理方式。 

进一步的，数据处理和诊断单元50与配电变压器A电连接，并控制配电变压器的运行方式。 

进一步的，数据处理和诊断单元50通过GSM以短信形式发出预警信号并且发送到指定手机，从而实现无人值守的功能。 

下面介绍应用上述配电变压器匝间短路在线监测系统的检测方法，本实施例配电变压器匝间短路在线监测方法，包括以下步骤： 

S1设置配变电压器的电能损耗阀值ε及配变电压器的A相、B相、C相电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c； 

S2在线采集配变电压器每相的电气参数； 

S3根据步骤S2采集到的电气参数计算配变电压器的总电能损耗值δ； 

S4将总电能损耗值δ与电能损耗阀值ε进行比较：若δ<ε，则 继续在线采集配变电压器每相的电气参数，若δ≥ε则说明配变电压器发生故障，则继续步骤S5； 

S5计算每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c； 

S6将每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c与每相的电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c分别进行比较：若某一相的的电能损耗值小于其对应的电能损耗阀值，则继续在线采集某一相的电气参数，若某一相的的电能损耗值大于其对应的电能损耗阀值，则说明某一相绕组发生故障； 

S7对发生故障的某一相绕组进行故障严重程度分析； 

S8输出诊断结果。 

上述方法不仅可以实时监测配电变压器的匝间短路故障，还可以将故障精确定位。 

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。 

Claims (9)

1.配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：包括顺序电连接的电气信号采集装置、信号预处理单元、数字信号采集单元、无线发送终端、数据处理和诊断单元；所述电气信号采集装置设置在配电变压器上，用来采集配电变压器的电气参数，所述信号预处理单元将所述电气信号采集装置采集到的电气参数转换成数字信号，所述数字信号采集单元采集转换后的数字信号并通过所述无线发送终端传输到所述数据处理和诊断单元，所述数据处理和诊断单元对接收到的数字信号进行处理分析，并依据处理分析的结果进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述电气信号采集装置设置在配电变压器的原方绕组和复方绕组上。

3.根据权利要求1或2所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述电气信号采集装置为互感器。

4.根据权利要求2所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述数据处理和诊断单元根据所述处理分析的结果对配电变压器故障程度进行分级预警。

5.根据权利要求4所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述数据处理和诊断单元根据配电变压器故障程度分为极轻微匝间短路、轻微匝间短路、一般匝间短路、严重匝间短路和极其严重匝间短路五级预警。

6.根据权利要求5所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述数据处理和诊断单元根据所述五级预警中不同级别的预警对应作出运行1小时后停止变压器运行、运行10分钟后停止变压器运行、运行5分钟后停止变压器运行、运行1分钟后停止变压器运行、立即停止变压器运行五种故障处理方式。

7.根据权利要求6所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述数据处理和诊断单元与配电变压器电连接，并控制配电变压器的运行方式。

8.根据权利要求4～6任一所述的配电变压器匝间短路在线监测系统，其特征在于：所述数据处理和诊断单元通过GSM以短信形式发出预警信号并且发送到指定手机。

9.配电变压器匝间短路在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1设置配变电压器的电能损耗阀值ε及配变电压器的A相、B相、C相电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c；

S2在线采集配变电压器每相的电气参数；

S3根据步骤S2采集到的电气参数计算配变电压器的总电能损耗值δ；

S4将总电能损耗值δ与电能损耗阀值ε进行比较：若δ<ε，则继续在线采集配变电压器每相的电气参数，若δ≥ε则说明配变电压器发生故障，则继续步骤S5；

S5计算每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c；

S6将每相的电能损耗值δ_a、δ_b和δ_c与每相的电能损耗阀值ε_a、ε_b和ε_c分别进行比较：若某一相的的电能损耗值小于其对应的电能损耗阀值，则继续在线采集某一相的电气参数，若某一相的的电能损耗值大于其对应的电能损耗阀值，则说明某一相绕组发生故障；

S7对发生故障的某一相绕组进行故障严重程度分析；

S8输出诊断结果。

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