CN106324354B - 一种变压器漏阻抗检测方法及装置、故障检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器漏阻抗检测方法及装置、故障检测方法及装置，其中，变压器漏阻抗检测方法，包括将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
Description
技术领域
本发明属于电力变压器领域，尤其涉及一种变压器漏阻抗检测方法及装置、故障检测方法及装置。
背景技术
电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备，承担着不同电压等级的电能之间相互交换的任务。原、副边的漏阻抗参数是变压器的重要参数，它们既是利用等效电路进行变压器稳态和动态分析的重要参数，也是变压器出厂检测及检修的重要依据。这些参数通常通过传统短路实验获得。然而，短路实验仅能得到短路阻抗，即原、副边的漏阻抗之和，通常认为原、副边漏阻抗(折算后)相等，将短路阻抗除以2可以近似得到原、副边漏阻抗。这种近似，有时会产生较大的误差，进而影响变压器运行分析及故障判断。
发明内容
为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种变压器漏阻抗检测方法及装置、故障检测方法及装置。本发明能够准确检测出变压器的原、副边漏阻抗的值，还能够提高变压器故障检测效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种变压器漏阻抗检测方法，包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
本发明通过构造实时采样值的正交分量建立起相量与实时采样值之间的联系；通过原边电压定向的坐标变换来创造性地构造起变压器原、副边漏阻抗参数与采样值之间的关系式，进而达到了准确地分别检测出变压器的原、副边漏阻抗的值的目的。
根据待测变压器的至少两个原边电压，求解待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式中的待测变压器漏阻抗参数。
这样通过改变原边电压，来构造出两组方程，即可求解得出待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式中的待测变压器漏阻抗参数。
一种变压器漏阻抗检测装置，包括：
电压施加模块，其用于将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
采集模块，其用于获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
正交分量计算模块，其用于在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
漏阻抗计算模块，其用于根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
所述变压器漏阻抗检测装置还包括显示模块，其用于显示计算得到的待测变压器漏阻抗参数。
所述变压器漏阻抗检测装置还包括信号调理模块，其输入端与采集模块相连，输出端与正交分量计算模块相连；所述信号调理模块用于将待测变压器的实时采集值进行滤波、比例调整和模/数转换，得到数字信号。
所述采集模块包括电压互感器和电流互感器。
一种变压器故障检测方法，基于预定的故障数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定的故障数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与故障数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
一种变压器故障检测装置，基于预定的故障数值范围，该装置包括所述的变压器漏阻抗检测装置，所述变压器漏阻抗检测装置的输出端与故障判定模块相连；所述故障判定模块用于判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
一种变压器故障检测方法，基于预定正常数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在正常数值范围内，若不在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定正常数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与预定正常数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
一种变压器故障检测装置，基于预定的故障数值范围，该装置包括所述的变压器漏阻抗检测装置，所述变压器漏阻抗检测装置的输出端与故障判定模块相连；所述故障判定模块用于判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过构造实时采样值的正交分量建立起相量与实时采样值之间的联系；通过原边电压定向的坐标变换来创造性地构造起变压器原、副边漏阻抗参数与采样值之间的关系式，进而达到了准确地分别检测出变压器的原、副边漏阻抗的值的目的。
(2)本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定的故障数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与故障数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
(3)本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定正常数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与预定正常数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
附图说明
图1是本发明的一种变压器漏阻抗检测方法流程示意图；
图2是变压器短路实验相量图；
图3是带有坐标系的相量图；
图4是本发明的一种变压器漏阻抗检测装置结构示意图；
图5是本发明实施例一的变压器故障检测方法流程图；
图6是本发明实施例二的变压器故障检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
图1是本发明的一种变压器漏阻抗检测方法流程示意图。如图1所示的变压器漏阻抗检测方法至少包括：
步骤(1)：将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压。
实验过程中要注意保证变压器的原、副边电流小于额定电流，避免损坏变压器。
步骤(2)：获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值。
步骤(3)：在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
变压器的电压相量方程为：
其中，和为变压器原边的端电压和输入电流；为变压器副边的输出电流；R1和X1σ为原边绕组的电阻和漏抗；R2′和X2′σ为副边绕组的电阻和漏抗。
根据相量方程式，可以得到如图2所示的变压器短路实验相量图，将d轴定向于原边电压相量，始终随其相对于α轴以电角频率ω旋转，q轴与d轴正交，也相对于α轴以电角频率ω旋转，如图3所示的带有坐标系的相量图。这样，各相量与dq轴均以相同的角速度ω相对于αβ坐标系旋转。变压器的原副边电压和电流相量在α轴上的投影再乘以即为各物理量的实际瞬时值，在β轴上的投影再乘以即为各量的实际瞬时值的正交分量。实际瞬时值可以通过采样获得，其正交分量可以通过如下传递函数来获得：
式中，ω′为施加的电压的频率。
原边电压的瞬时采样值u1α，副边电流的瞬时采样值i1α，副边折算到原边电流的瞬时采样值i2′α，利用(2)式，可以得到它们相应的瞬时正交分量u1β、i1β和i′2β。
步骤(4)：根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
根据u1α和u1β利用下式可以得到d轴与α轴之间的夹角的正弦和余弦值：
其中，u1β为原边电压的瞬时采样值u1α相应的瞬时正交分量。
采用如下式所示的两相静止/两相旋转坐标变换，可以将上述αβ坐标系下的量：原边电压的瞬时采样值u1α、原边电压的瞬时采样值u1α相应的瞬时正交分量u1β、副边电流的瞬时采样值i1α、副边电流的瞬时采样值i1α相应的瞬时正交分量i1β、副边折算到原边电流的瞬时采样值i′2α、副边折算到原边电流的瞬时采样值i2′α相应的瞬时正交分量i2′β，分别变换为dq坐标系下的量为：u1d和u1q、i1d和i1q、i′2d和i′2q。
其中，为d轴与α轴之间的夹角，fα、fβ分别是在αβ坐标系下的相量分别在α轴、β轴上的分量；fd、fq分别是在dq坐标系下的相量分别在d轴、q轴上的分量。
根据相量图3和相量方程式(1)，可以得到：
其中，R1和X1σ为原边绕组的电阻和漏抗；R2′和X2′σ为副边绕组的电阻和漏抗。
u1d和u1q、i1d和i1q、i′2d和i′2q分别为dq坐标系下的量，与αβ坐标系下的u1α和u1β、i1α和i1β、i′2α和i′2β分别相对应。
显然，两个方程，四个未知数，是解不出来的。但是，如果在两种不同的原边电压u1dk，(k＝1，2)下进行实验，就可以得到4个方程：
u1dk和u1qk、i1dk和i1qk、i′2dk和i′2qk分别为dq坐标系下的量，与αβ坐标系下的u1αk和u1βk、i1αk和i1βk、i′2αk和i′2βk分别相对应；k＝1，2。
根据上述方程，可以得到：
这样，可以分别得到R1、X1σ、R′2和X′2σ，可利用折算关系将得到的折算值折算到实际值。
根据待测变压器的至少两个原边电压，求解待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式中的待测变压器漏阻抗参数。
这样通过改变原边电压，来构造出两组方程，即可求解得出待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式中的待测变压器漏阻抗参数。
本发明通过构造实时采样值的正交分量建立起相量与实时采样值之间的联系；通过原边电压定向的坐标变换来创造性地构造起变压器原、副边漏阻抗参数与采样值之间的关系式，进而达到了准确地分别检测出变压器的原、副边漏阻抗的值的目的。
图4是本发明的一种变压器漏阻抗检测装置结构示意图。如图4所示的变压器漏阻抗检测装置，包括：
电压施加模块，其用于将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
采集模块，其用于获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
正交分量计算模块，其用于在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
漏阻抗计算模块，其用于根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
其中，变压器漏阻抗检测装置还包括显示模块，其用于显示计算得到的待测变压器漏阻抗参数。
变压器漏阻抗检测装置还包括信号调理模块，其输入端与采集模块相连，输出端与正交分量计算模块相连；所述信号调理模块用于将待测变压器的实时采集值进行滤波、比例调整和模/数转换，得到数字信号。
为了验证本发明的漏阻抗检测方法及装置的有效性，在一台1kVA，原、副边额定电压分别为220V和110V的变压器上进行了额定电流下的短路实验和0.5倍额定电流下的短路实验，利用本发明所提出的漏阻抗检测方法及装置得到的变压器的参数，其与根据厂家给出的值及误差如表1所示。
从表1中可以看出，本发明所提出的变压器原、副边漏阻抗分别检测方法及装置具有较高的精度，因此具有较好的实用价值。
表1变压器的参数对比表
图5是本发明实施例一的变压器故障检测方法流程图。如图5所示，实施例一的变压器故障检测方法，基于预定的故障数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定的故障数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与故障数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
与图5相对应的本发明的变压器故障检测装置，基于预定的故障数值范围，该装置包括所述的变压器漏阻抗检测装置，所述变压器漏阻抗检测装置的输出端与故障判定模块相连；所述故障判定模块用于判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
图6是本发明实施例二的变压器故障检测方法流程图。如图6所示，实施例二的变压器故障检测方法，基于预定正常数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在正常数值范围内，若不在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
本发明的该变压器故障检测方法在确定变压器故障与变压器漏阻抗参数的关系后，即在预定正常数值范围，通过将待测变压器的漏阻抗参数数值与预定正常数值范围比较来待测变压器是否发生故障。由于本发明的变压器漏阻抗参数准确可靠，因此可靠；准确的原、副边漏阻抗的值将有助于更加准确地判断变压器绕组的故障。而且故障检测过程简单，提高了变压器故障检测的效率。
与图6相对应的一种变压器故障检测装置，基于预定的故障数值范围，该装置包括所述的变压器漏阻抗检测装置，所述变压器漏阻抗检测装置的输出端与故障判定模块相连；所述故障判定模块用于判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种变压器漏阻抗检测方法，其特征在于，包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
2.如权利要求1所述的一种变压器漏阻抗检测方法，其特征在于，根据待测变压器的至少两个原边电压，求解待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式中的待测变压器漏阻抗参数。
3.一种变压器漏阻抗检测装置，其特征在于，包括：
电压施加模块，其用于将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
采集模块，其用于获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
正交分量计算模块，其用于在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
漏阻抗计算模块，其用于根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数。
4.如权利要求3所述的一种变压器漏阻抗检测装置，其特征在于，所述变压器漏阻抗检测装置还包括显示模块，其用于显示计算得到的待测变压器漏阻抗参数。
5.如权利要求3所述的一种变压器漏阻抗检测装置，其特征在于，所述变压器漏阻抗检测装置还包括信号调理模块，其输入端与采集模块相连，输出端与正交分量计算模块相连；所述信号调理模块用于将待测变压器的实时采集值进行滤波、比例调整和模/数转换，得到数字信号。
6.如权利要求3所述的一种变压器漏阻抗检测装置，其特征在于，所述采集模块包括电压互感器和电流互感器。
7.一种变压器故障检测方法，其特征在于，基于预定的故障数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
8.一种变压器故障检测装置，其特征在于，基于预定的故障数值范围，该装置包括如权利要求3-6任一所述的变压器漏阻抗检测装置，所述变压器漏阻抗检测装置的输出端与故障判定模块相连；所述故障判定模块用于判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在故障数值范围内，若在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
9.一种变压器故障检测方法，其特征在于，基于预定正常数值范围，该方法包括：
将待测变压器低压侧短路，高压侧施加电压；
获取待测变压器的实时采集值；所述采集值包括原边电压和电流瞬时值以及副边电压和电流瞬时值；
在两相静止坐标下，计算待测变压器的实时采集值相应的正交分量；
根据变压器的电压相量方程，由两相静止坐标变换至两相旋转坐标，构造实时采集值相应的正交分量与变压器漏阻抗参数之间的关系式，进而得到待测变压器漏阻抗参数与实时采集值之间的关系式，求解出待测变压器漏阻抗参数；
判断待测变压器的漏阻抗参数数值是否在正常数值范围内，若不在，则判定待测变压器出现故障；否则，判定待测变压器正常工作。
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| CN201610751780.2A CN106324354B (zh) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 一种变压器漏阻抗检测方法及装置、故障检测方法及装置 |
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- 2016-08-29 CN CN201610751780.2A patent/CN106324354B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
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