CN105137277A - 一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，包括以下步骤：1)获得变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号及电流信息；2)计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及电流信息的自相关函数R_i(τ)；3)根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i；4)计算变压器的传递函数；5)重复步骤1-4)，得两次变压器短路冲击时变压器的传递函数，根据两次变压器短路冲击时变压器的传递函数诊断变压器突发短路时绕组的机械状态。本发明可以准确的诊断出变压器突发短路时绕组的机械状态。

Description

一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，涉及一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法。

背景技术

变压器是电力系统最重要的设备之一，其安全运行与否已与国家经济发展紧密的联系了起来。如果变压器出现故障，将导致大面积停电，这样不仅影响了工厂的生产，也影响了民众的生活。由于传统的变压器检修方法一般为人工吊罩检查，所以其检修期很长，至少要半年以上。近年来，有关统计资料表明，变压器绕组和套管是电力变压器发生故障较多的两个部件，全国110kV及以上等级电力变压器因外部短路故障造成损坏的事故达到事故总数的50％。因此，为了及时发现变压器的事故隐患，避免突发事故，提高变压器运行的可靠性，开展变压器故障诊断方法的研究具有十分重要的意义。

在众多的变压器绕组机械状态的评估方法中，振动信号分析法通过贴在变压器箱体表面的加速度传感器对变压器的振动进行在线监测，实现对变压器机械状态的评估。

研究资料表明，实际运行中的电力变压器的振动主要来自于变压器铁芯和绕组的振动，其中，变压器铁芯振动的基频分量与电压的平方成正比，绕组振动的基频分量与电流的平方成正比。变压器在发生外部短路故障时，绕组中会流过较大的冲击电流，引起绕组强烈的振动，进而造成绕组变形、失稳等故障，影响变压器的安全稳定运行。

目前对于变压器短路冲击电流下的绕组机械状态的研究主要集中在变压器振动信号的时域分析法和时频分析法上，忽略了不同短路电流对于振动特性的影响，因此现有技术得到的绕组机械状态准确性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，该方法可以准确的诊断出变压器突发短路时绕组的机械状态。

为达到上述目的，本发明所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法包括以下步骤：

1)通过振动加速度传感器获得变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号，同时通过电流传感器获得变压器在发生短路冲击时的电流信息；

2)计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)；

3)根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i；

4)设变压器的传递函数为其中，H(ω)为本次变压器短路冲击时对应检测点的传递函数幅频特性；

5)重复步骤1)至步骤4)，得两次变压器短路冲击时变压器的传递函数，计算所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ，然后根据所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ诊断变压器突发短路时绕组的机械状态。

步骤1)中所述振动加速度传感器安装于变压器箱体表面的检测点上，所述电流传感器安装于变压器的外部回路中。

根据维纳-辛钦定理计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)。

根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)通过傅里叶变换分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i。

所述预设频带为0-600Hz。

当相关系数ρ≥1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态良好；当相关系数1.0<ρ<1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较少的故障；当ρ<1.0，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较多的故障。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法在诊断变压器突发短路时绕组的机械状态时，通过振动加速度传感器及电流传感器分别检测变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号及变压器的电流信号，再根据所述振动信号及电流信号计算出本次变压器发生短路冲击时传递函数幅频特性，然后再根据两次变压器发生短路冲击时传递函数的幅频特性对变压器突发短路时绕组机械状态进行判断，实用性极强。同时在判断变压器突发短路时绕组机械状态过程中考虑变压器在发生短路冲击时变压器的电流信号，从而获取的变压器突发短路时绕组机械状态准确、有效。

附图说明

图1为本发明中计算变压器的传递函数的流程图；

图2为本发明根据相关系数对绕组机械状态进行判断的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过振动加速度传感器获得变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号，同时通过电流传感器获得变压器在发生短路冲击时的电流信息；

2)计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)；

3)根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i；

4)设变压器的传递函数为其中，H(ω)为本次变压器短路冲击时对应检测点的传递函数幅频特性；

5)重复步骤1)至步骤4)，得两次变压器短路冲击时变压器的传递函数，计算所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ，然后根据所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ诊断变压器突发短路时绕组的机械状态。

步骤1)中所述振动加速度传感器安装于变压器箱体表面的检测点上，所述电流传感器安装于变压器的外部回路中。

根据维纳-辛钦定理计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)。

根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)通过傅里叶变换分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i。

所述预设频带为0-600Hz。

当相关系数ρ≥1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态良好；当相关系数1.0<ρ<1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较少的故障；当ρ<1.0，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较多的故障。

设有两个长度为N的传递函数幅值序列X(n)及Y(n)，n＝0,1，且序列中的数均为实数，首先用标准方差和协方差公式计算两个序列各自的标准方差D_x、D_y和协方差C_xy，则相关系数可以用ρ表示为： $\mathrm{\&rho;}=-log(1-C_{xy}/\sqrt{D_x{D}_y}).$

Claims (6)

1.一种变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过振动加速度传感器获得变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号，同时通过电流传感器获得变压器在发生短路冲击时的电流信息；

2)计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)；

3)根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i；

4)设变压器的传递函数为其中，H(ω)为本次变压器短路冲击时对应检测点的传递函数幅频特性；

5)重复步骤1)至步骤4)，得两次变压器短路冲击时变压器的传递函数，计算所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ，然后根据所述两个变压器的传递函数在预设频带上幅频特性的相关系数ρ诊断变压器突发短路时绕组的机械状态。

2.根据权利要求1所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，步骤1)中所述振动加速度传感器安装于变压器箱体表面的检测点上，所述电流传感器安装于变压器的外部回路中。

3.根据权利要求1所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，根据维纳-辛钦定理计算变压器在发生短路冲击时变压器箱体表面检测点的振动信号的自相关函数R_v(τ)、以及变压器在发生短路冲击时的电流信息的自相关函数R_i(τ)。

4.根据权利要求1所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，根据步骤2)得到的自相关函数R_v(τ)及自相关函数R_i(τ)通过傅里叶变换分别得变压器发生短路冲击时变压器箱体表面上检测点振动的功率谱密度PSD_v及电流功率谱密度PSD_i。

5.根据权利要求1所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，所述预设频带为0-600Hz。

6.根据权利要求1所述的变压器突发短路时绕组机械状态的诊断方法，其特征在于，当相关系数ρ≥1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态良好；当相关系数1.0<ρ<1.5，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较少的故障；当ρ<1.0，则变压器突发短路时绕组机械状态出现较多的故障。