CN106093737B - 一种变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法，该方法包括首先在变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接了电流采集装置，然后分别将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与所述绕组接触来模拟绕组的主绝缘放电，然后改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，并依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性，然后再分别将局部放电校准脉冲发生器的正负极接在绕组的相邻匝以及相邻层之间，再分别依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。可见，本发明对实际运行中变压器局部放电脉冲电流信号的在线监测具有重要指导意义。

Description

一种变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法

技术领域

本发明涉及变压器局部放电脉冲电流信号的传播特性研究技术领域，特别是涉及一种变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法。

背景技术

电场的作用下，导体之间部分绝缘区域被击穿的电气放电现象称为局部放电。局部放电是导致变压器绝缘过早失效的主要因素，也是变压器绝缘老化及劣化的标志，因此对变压器局部放电在线监测的试验研究具有重要的学术意义与应用价值。

局部放电过程中会产生一些电现象如电脉冲等，其对应的监测方法有脉冲电流法等。脉冲电流法是将电流传感器套接在变压器的铁心接地线、套管末屏接地线、中性点接地线或外壳接地线上，以检测局部放电产生的脉冲电流，从而得到局部放电的基本信息。对变压器内部局部放电进行检测时，放电点在绕组中的出现具有很强的随机性，且所测到的放电信号从放电源经过变压器绝缘介质、绕组到达外部的测量装置，必然受到绕组结构传播特性的多种影响，具体表现为造成信号幅值的衰减、波形的畸变、时延等现象，这些影响跟脉冲传播的距离和路径存在较强的关系，这就使得仅仅根据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的误差大，精度低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法，对实际运行中变压器局部放电脉冲电流信号的在线监测具有重要指导意义，可以提高后续依据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的准确性；本发明的另一目的是提供一种变压器故障诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法，基于真型变压器，包括：

步骤S101：将所述变压器吊罩，确定所述变压器的绕组的中性点的接地方式，并在所述变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接电流采集装置；

步骤S102：将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与所述绕组接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到所述脉冲信号的标准传播特性；

步骤S103:将所述局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与所述绕组的相邻匝接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性；

步骤S104:将所述局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与所述绕组的相邻层接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。

优选地，所述绕组包括高压绕组和中压绕组，中性点的接地方式包括中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地和中性点不接地，将所述绕组和所述中性点的接地方式两两组合后重复步骤S102-步骤S104。

优选地，所述电流采集装置为高频电流互感器。

优选地，所述电流采集装置为无感电阻。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种变压器的故障诊断方法，采用如上述所述得到的脉冲信号的标准传播特性，该方法包括：

连续采集预设时间内的所述变压器的放电信号；

确定变化规律与所述放电信号的变化规律相同的所述标准传播特性；

依据采集所述放电信号的位置、所述放电信号以及所述标准传播特性得到所述变压器的故障类型、故障严重程度以及故障位置。

本发明提供了一种变压器局放信号传播特性试验方法及故障诊断方法，该方法包括首先在变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接了电流采集装置，然后分别将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与所述绕组接触来模拟绕组的主绝缘放电，然后改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，并依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性，然后再分别将局部放电校准脉冲发生器的正负极接在绕组的相邻匝以及相邻层之间，再分别依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。可见，本发明基于真型变压器，与真实放电环境更加接近，更真实反映脉冲电流信号在绕组中的传播特性；另外，本发明充分考虑了主绝缘、匝间绝缘以及层绝缘局部放电的情况，并得到各个情况下脉冲信号的标准传播特性，对实际运行中变压器局部放电脉冲电流信号的在线监测具有重要指导意义，可以提高后续依据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验系统的原理图；

图3为本发明提供的另一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验系统的原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法，对实际运行中变压器局部放电脉冲电流信号的在线监测具有重要指导意义，可以提高后续依据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的准确性；本发明的另一核心是提供一种变压器故障诊断方法。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法的过程的流程图。

该方法基于真型变压器，包括：

步骤S101：将变压器吊罩，确定变压器的绕组的中性点的接地方式，并在变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接电流采集装置；

作为优选地，绕组包括高压绕组和中压绕组，中性点的接地方式包括中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地和中性点不接地，将绕组和中性点的接地方式两两组合后重复步骤S102-步骤S104。

具体地，变压器吊罩后，将每一相高中低压绕组的出线端悬空，将试验相绕组的中性点接地，试验相绕组的出线端与对应的电容式套管的导电杆相连，套管末屏接地(若不是电容式套管，则将试验相绕组的出线端通过耦合电容接地)。

可以理解的是，因为变压器的高压绕组和中压绕组一般采用Y形接法，而低压绕组一般采用△接法，因此，只有高中压绕组存在中性点，因此，本申请中的试验相绕组包括高压绕组也可以为中压绕组。

另外，因为中性点的接地方式包括中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地和中性点不接地，因此，为了更真实全面地研究局部放电脉冲电流信号在变压器绕组中的传播规律及影响因素，可以将绕组和中性点的接地方式进行两两组合，具体地，在绕组为高压绕组时，分别将中性点的接地方式改为中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地以及接地中性点不接地，并分别重复步骤S102-步骤S104。再将绕组改为中压绕组，再分别将中性点的接地方式改为中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地以及接地中性点不接地，并分别重复步骤S102-步骤S104，以此来研究中性点不同接地方式对脉冲电流信号传播特性的影响。

作为优选地，电流采集装置为高频电流互感器。

作为优选地，电流采集装置为无感电阻。

当然，这里的电流采集装置还可以为其他类型的电流采集装置，本发明在此不做特别的限定。

步骤S102：将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与绕组接触，改变脉冲信号在绕组上的注入位置，接收电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据注入位置以及对应的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性；

具体地，请参照图2，图2为本发明提供的一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验系统的原理图，其中图2中的Cd为变压器套管。

可以理解的是，本申请将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与绕组接触来模拟绕组的主绝缘放电。

具体地，局部放电校准脉冲发生器有正负两极，用针尖将绕组上的绝缘纸刺穿，将脉冲发生器负极与变压器接地端共地，正极与绕组金属部分可靠接触，模拟此处产生的主绝缘放电，局部放电校准脉冲发生器产生的脉冲频率可达20MHz左右，它的优点在于能够产生固定放电量的脉冲，且脉冲波形一致。

另外，电流采集装置用来采集局部放电信号，后续可以用示波器采集高频电流互感器或无感电阻信号，分析信号的幅值、频谱(脉冲信号的频率成分)的衰减变化情况，研究不同位置主绝缘局部放电对脉冲电流信号传播的影响。

步骤S103:将局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与绕组的相邻匝接触，改变脉冲信号在绕组上的注入位置，接收电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据注入位置以及对应的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性；

具体地，请参照图3，图3为本发明提供的另一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验系统的原理图，其中，图3中的Cd为变压器套管。

可以理解的是，本申请将局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与绕组的相邻匝接触来模拟绕组匝间的局部放电。

步骤S104:将局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与绕组的相邻层接触，改变脉冲信号在绕组上的注入位置，接收电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据注入位置以及对应的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。

具体地，本申请将局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与绕组的相邻层接触来模拟绕组层间的局部放电。

综上，本申请基于真型变压器试验平台，与真实放电环境更加接近，更真实地反映了脉冲电流信号在绕组中的传播特性。

由于试验方法的多样性，试验方法中包含了主绝缘、匝间绝缘和层绝缘局部放电的情况，并考虑了中性点不同的接地方式对脉冲电流信号传播的影响。

本发明提供了一种变压器局放信号传播特性试验方法，该方法包括首先在变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接了电流采集装置，然后分别将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与绕组接触来模拟绕组的主绝缘放电，然后改变脉冲信号在绕组上的注入位置，并依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性，然后再分别将局部放电校准脉冲发生器的正负极接在绕组的相邻匝以及相邻层之间，再分别依据注入位置以及对应采集到的脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。可见，本发明基于真型变压器，与真实放电环境更加接近，更真实反映脉冲电流信号在绕组中的传播特性；另外，本发明充分考虑了主绝缘、匝间绝缘以及层绝缘局部放电的情况，并得到各个情况下脉冲信号的标准传播特性，对实际运行中变压器局部放电脉冲电流信号的在线监测具有重要指导意义，可以提高后续依据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的准确性。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种变压器的故障诊断方法，采用如上述实施例得到的脉冲信号的标准传播特性，该方法包括：

步骤S201：连续采集预设时间内的变压器的放电信号；

步骤S202：确定变化规律与放电信号的变化规律相同的标准传播特性；

步骤S203：依据采集放电信号的位置、放电信号以及标准传播特性得到变压器的故障类型、故障严重程度以及故障位置。

对于本实施例中提到的脉冲信号的标准传播特性的具体获取过程请参照上一实施例，本发明在此不再赘述。

在实际应用中，在采集到变压器的局部放电信号后，对放电信号进行分析，得到局部放电信号的变化规律，然后可通过比较得到与采集到的放电信号的变化规律相同的预先已经得到的标准传播特性，然后依据采集放电信号的位置、放电信号以及标准传播特性得到变压器的故障类型、故障严重程度以及故障位置。

本发明提供了一种变压器的故障诊断方法，该方法利用上述实施例得到的脉冲信号的标准传播特性，在得到采集到的放电信号的变化规律后，确定与该变化规律相同的预先已经得到的标准传播特性，然后依据采集放电信号的位置、放电信号以及标准传播特性得到变压器的故障类型、故障严重程度以及故障位置。本申请不仅仅依据放电信号，还依据预先已经建立好的脉冲信号的标准传播特性，提高后续依据检测到的放电信号估算放电强度，进而判断故障类型、分析故障严重程度以及对故障进行定位的准确性。

需要说明的是，在本说明书中，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。

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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明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。

Claims (5)

1.一种变压器的局部放电脉冲电流信号传播特性的试验方法，基于真型变压器，其特征在于，包括：

步骤S101：将所述变压器吊罩，确定所述变压器的绕组的中性点的接地方式，并在所述变压器的套管末屏接地线、中性点接地线以及铁芯接地线上分别串接电流采集装置；

步骤S102：将局部放电校准脉冲发生器的负极接地、正极与所述绕组接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到所述脉冲信号的标准传播特性；

步骤S103:将所述局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与所述绕组的相邻匝接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性；

步骤S104:将所述局部放电校准脉冲发生器的正负两极分别与所述绕组的相邻层接触，改变脉冲信号在所述绕组上的注入位置，接收所述电流采集装置采集的脉冲电流信号并依据所述注入位置以及对应的所述脉冲电流信号得到脉冲信号的标准传播特性。

2.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述绕组包括高压绕组和中压绕组，中性点的接地方式包括中性点直接接地、中性点串接小电抗接地、中性点串接小电阻接地和中性点不接地，将所述绕组和所述中性点的接地方式两两组合后重复步骤S102-步骤S104。

3.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述电流采集装置为高频电流互感器。

4.如权利要求1所述的试验方法，其特征在于，所述电流采集装置为无感电阻。

5.一种变压器的故障诊断方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项得到的脉冲信号的标准传播特性，该方法包括：

连续采集预设时间内的所述变压器的放电信号；

确定变化规律与所述放电信号的变化规律相同的所述标准传播特性；

依据采集所述放电信号的位置、所述放电信号以及所述标准传播特性得到所述变压器的故障类型、故障严重程度以及故障位置。