CN106526433A - 变压器电流波形特征试验方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变压器电流波形特征试验方法和装置。其中，该方法包括：通过一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的一次侧绕组的第一电流波形，通过二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的二次侧绕组的第二电流波形；提取第一电流波形的第一电流波形特征和第二电流波形的第二电流波形特征；将第一电流波形特征和第二电流波形特征按照一次侧绕组的绝缘层厚度和二次侧绕组的绝缘层厚度进行分类和特征分析。通过本发明，解决了电路等效分析无法判断绝缘损坏导致的放电严重程度的问题，通过模拟试验为变压器绕组绝缘损坏提供了分析依据。
Description
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体而言，涉及一种绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置和应用上述的变压器电流波形特征试验装置的变压器电流波形特征试验方法。
背景技术
电力变压器造价昂贵，一旦发生严重故障会造成极大的经济损失，而很多变压器故障都是由小的绝缘缺陷逐步发展起来的，因此定量研究变压器绝缘损坏程度具有重要意义。在变压器绝缘层出现损坏时，研究得到其与放电电流的关系，以后在变压器运行中通过分析放电电流发现绝缘损伤，能够起到防患于未然的作用。但目前缺乏研究绕组出现不同程度绝缘缺陷时电流特征的手段，对其分析停留在电路等效分析的层面，无法确定实际发生绝缘损坏隐患时对应的电流波形，无法对放电的严重程度及放电特征做出判断，缺乏定量的试验研究结果。
发明内容
本发明提供了一种变压器电流波形特征试验方法和装置，以至少解决相关技术中电路等效分析无法判断绝缘损坏导致的放电严重程度的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置，包括：调压设备、一次侧、一次侧穿心式高频电流采样设备、二次侧、二次侧穿心式高频电流采样设备、额定负载，其中，
所述调压设备的输入端与输入电源电连接，所述调压设备的输出端与所述一次侧上安装的一次侧绕组的一个引出线电连接，所述一次侧绕组的另一个引出线接地；
所述一次侧穿心式高频电流采样设备耦合在所述一次侧绕组的其中一个引出线上；
所述二次侧上安装的二次侧绕组的一个引出线与所述额定负载的输入端电连接，所述二次侧绕组的另一个引出线接地；
所述二次侧穿心式高频电流采样设备耦合在所述二次侧绕组的其中一个引出线上；
所述一次侧绕组的绝缘层为第一预设厚度，所述二次侧绕组的绝缘层为第二预设厚度。
可选地，所述一次侧包括：一次侧绕组安装部和所述一次侧绕组，所述一次侧绕组可拆卸地安装在所述一次侧绕组安装部上。
可选地，所述二次侧包括：二次侧绕组安装部和所述二次侧绕组，所述二次侧绕组可拆卸地安装在所述二次侧绕组安装部上。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种应用上述的变压器电流波形特征试验装置的变压器电流波形特征试验方法，包括：
接通所述输入电源后，通过所述一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述一次侧绕组的第一电流波形，通过所述二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述二次侧绕组的第二电流波形；
提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征；
将所述第一电流波形特征和所述第二电流波形特征按照所述一次侧绕组的绝缘层厚度和所述二次侧绕组的绝缘层厚度进行分类和特征分析。
可选地，在接通所述输入电源之前，所述方法还包括：
在所述一次侧上安装具有所述第一预设厚度的所述一次侧绕组，在所述二次侧上安装具有所述第二预设厚度的所述二次侧绕组。
可选地，在通过所述一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述一次侧绕组的第一电流波形，通过所述二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述二次侧绕组的第二电流波形之前，所述方法还包括：
接通所述输入电源，通过所述调压设备在所述一次侧的额定输入电压范围内调节所述一次侧输入电压。
可选地，提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征包括：
通过时域分析和/或频域分析，提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征。
可选地，所述时域分析包括以下至少之一：
电流波形幅值计算、电流波形陡度计算、电流对时间积分量计算。
可选地，所述频域分析包括以下至少之一：
傅里叶频率域分布分析、小波分析。
通过本发明，采用通过一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的一次侧绕组的第一电流波形，通过二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的二次侧绕组的第二电流波形；提取第一电流波形的第一电流波形特征和第二电流波形的第二电流波形特征；将第一电流波形特征和第二电流波形特征按照一次侧绕组的绝缘层厚度和二次侧绕组的绝缘层厚度进行分类和特征分析的方式，解决了电路等效分析无法判断绝缘损坏导致的放电严重程度的问题，通过模拟试验为变压器绕组绝缘损坏提供了分析依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
为了实现本发明的目的，本实施例中提供了一种绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置。图1是根据本发明实施例的绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括：调压设备10、一次侧20、一次侧穿心式高频电流采样设备30、二次侧40、二次侧穿心式高频电流采样设备50、额定负载60，其中，
调压设备10的输入端与输入电源电连接，调压设备10的输出端与一次侧20上安装的一次侧绕组21的一个引出线电连接，一次侧绕组21的另一个引出线接地；一次侧穿心式高频电流采样设备30耦合在一次侧绕组21的其中一个引出线上；二次侧40上安装的二次侧绕组41的一个引出线与额定负载60的输入端电连接，二次侧绕组41的另一个引出线接地；二次侧穿心式高频电流采样设备50耦合在二次侧绕组41的其中一个引出线上；一次侧绕组21的绝缘层为第一预设厚度，二次侧绕组41的绝缘层为第二预设厚度。
通过上述装置，由于第一预设厚度的绝缘层和第二预设厚度的绝缘层的损坏程度(即绝缘层厚度)已知，因此，通过一次侧穿心式高频电流采样设备30和二次侧穿心式高频电流采样设备50分别采集一次侧20和二次侧40的电流并分析其电流特征，便能够总结得到特定损坏程度下电流波形特征，从而解决了电路等效分析无法判断绝缘损坏导致的放电严重程度的问题，通过模拟试验为变压器绕组绝缘损坏提供了分析依据。
为了使得该装置能够试验不同绝缘损坏程度(即绝缘层厚度)的电流波形特征，可以将一次侧20和/或二次侧40上的绕组设计为可拆卸替换的结构。可选地，一次侧20可以包括：一次侧绕组安装部和一次侧绕组21，一次侧绕组21可拆卸地安装在一次侧绕组安装部上。可选地，二次侧40可以包括：二次侧绕组安装部和二次侧绕组41，二次侧绕组41可拆卸地安装在二次侧绕组安装部上。
基于上述装置，本发明实施例还提供了一种绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验方法。图2是根据本发明实施例的绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验方法的流程图。如图2所示，该流程包括如下步骤：
步骤S201，接通输入电源后，通过一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的一次侧绕组的第一电流波形，通过二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的二次侧绕组的第二电流波形；
步骤S202，提取第一电流波形的第一电流波形特征和第二电流波形的第二电流波形特征；
步骤S203，将第一电流波形特征和第二电流波形特征按照一次侧绕组的绝缘层厚度和二次侧绕组的绝缘层厚度进行分类和特征分析。
可选地，在接通输入电源之前，方法还包括：在一次侧20上安装具有第一预设厚度的一次侧绕组21，在二次侧40上安装具有第二预设厚度的二次侧绕组41。第一预设厚度和第二预设厚度均是已知厚度，用于模拟绝缘层损坏的情况。由于绝缘层厚度已知，相当于已知绝缘层的损坏程度，此时通过多次更换不同的厚度的绝缘层的绕组，可以测得已知绝缘层的损坏程度下对应的一次侧20和二次侧40的电流波形。
在一次试验中，采用同材质的绕组绝缘层来试验，以排除不同绝缘层材料导致的绝缘效果的差异。
可选地，在通过一次侧穿心式高频电流采样设备30采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的一次侧绕组21的第一电流波形，通过二次侧穿心式高频电流采样设备50采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的二次侧绕组41的第二电流波形之前，方法还包括：
步骤S200，接通输入电源，通过调压设备10在一次侧20的额定输入电压范围内调节一次侧输入电压。
可选地，在步骤S202中，提取第一电流波形的第一电流波形特征和第二电流波形的第二电流波形特征包括：通过时域分析和/或频域分析，提取第一电流波形的第一电流波形特征和第二电流波形的第二电流波形特征。
可选地，时域分析包括以下至少之一：电流波形幅值计算、电流波形陡度计算、电流对时间积分量计算。
可选地，频域分析包括以下至少之一：傅里叶频率域分布分析、小波分析。
为了使本发明实施例的描述更加清楚，下面结合优选实施例进行描述和说明。
相关技术中一般搭建电路模拟平台模拟变压器绕组绝缘损坏，缺少在实际试验变压器中直接进行绝缘损坏程度模拟的试验方法。本优选实施例提出的模拟试验方法更加接近真实情况，能够为变压器绕组绝缘损坏提供分析依据。
为了实现上述目的，在本优选实施例中提供了一种监测变压器绕组绝缘层损坏程度的模拟试验方法，该方法为下述步骤：
步骤1、制作一台带可拆卸绕组线饼的双绕组单相模拟试验变压器，按照设计的绝缘层厚度，在本实施例中，将可拆卸绕组线饼的绝缘层厚度分成4等份。在变压器二次侧连接额定负载，在变压器一次侧连接常规调压设备，并在一次侧引线、二次侧引线接入穿心式高频电流采样设备；
步骤2、接通试验电源，调节常规调压设备的输出电压。在本实施例中，可选依次按照变压器一次侧额定电压的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍、1.0倍施加电压于变压器一次侧。对于每次施加的电压，均利用高频电流采样设备采集一次侧与二次侧引线处的高频电流，高频电流采样设备稳定采集状态下，记录5个电流波形，每次记录之间间隔可选为30s。断开试验电源；
步骤3、取下模拟试验变压器的可拆卸绕组线饼，使用常规方法打磨掉其最外1等份厚度的绝缘层，打磨后将线饼安装回原来位置。随后重复步骤2；
步骤4、连续重复步骤3，直至所有4等份厚度的绝缘层均被打磨掉；
步骤5、对步骤2～4中所记录的高频电流波形按照不同程度绝缘损坏进行整理，提取不同程度绝缘损坏下电流波形的特征，其中时域分析包括但不限于以下至少之一：电流波形幅值、电流波形陡度、电流对时间积分量计算，频域分析包括但不限于以下至少之一：对电流波形的傅里叶频率域分布分析、小波分析；
步骤6、完成步骤5中的特征提取后，分析这些特征，将不同程度绝缘损坏下的电流波形进行分类，分析不同程度绝缘损坏情况下对应的电流特征，通过上述分析完成对变压器绕组不同程度绝缘损坏的诊断，达到提早发现、预警变压器绝缘损坏隐患的目的。
综上所述，通过本发明的上述实施例，提出了利用高频电流波形特征分析来诊断变压器绕组绝缘损坏程度的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种绕组绝缘层在特定损坏程度下的变压器电流波形特征试验装置，其特征在于，包括：调压设备、一次侧、一次侧穿心式高频电流采样设备、二次侧、二次侧穿心式高频电流采样设备、额定负载，其中，
所述调压设备的输入端与输入电源电连接，所述调压设备的输出端与所述一次侧上安装的一次侧绕组的一个引出线电连接，所述一次侧绕组的另一个引出线接地；
所述一次侧穿心式高频电流采样设备耦合在所述一次侧绕组的其中一个引出线上；
所述二次侧上安装的二次侧绕组的一个引出线与所述额定负载的输入端电连接，所述二次侧绕组的另一个引出线接地；
所述二次侧穿心式高频电流采样设备耦合在所述二次侧绕组的其中一个引出线上；
所述一次侧绕组的绝缘层为第一预设厚度，所述二次侧绕组的绝缘层为第二预设厚度。
2.根据权利要求1所述的变压器电流波形特征试验装置，其特征在于，所述一次侧包括：一次侧绕组安装部和所述一次侧绕组，所述一次侧绕组可拆卸地安装在所述一次侧绕组安装部上。
3.根据权利要求1所述的变压器电流波形特征试验装置，其特征在于，所述二次侧包括：二次侧绕组安装部和所述二次侧绕组，所述二次侧绕组可拆卸地安装在所述二次侧绕组安装部上。
4.一种应用权利要求1至3中任一项所述的变压器电流波形特征试验装置的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于包括：
接通所述输入电源后，通过所述一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述一次侧绕组的第一电流波形，通过所述二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述二次侧绕组的第二电流波形；
提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征；
将所述第一电流波形特征和所述第二电流波形特征按照所述一次侧绕组的绝缘层厚度和所述二次侧绕组的绝缘层厚度进行分类和特征分析。
5.根据权利要求4所述的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于，在接通所述输入电源之前，所述方法还包括：
在所述一次侧上安装具有所述第一预设厚度的所述一次侧绕组，在所述二次侧上安装具有所述第二预设厚度的所述二次侧绕组。
6.根据权利要求4所述的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于，在通过所述一次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述一次侧绕组的第一电流波形，通过所述二次侧穿心式高频电流采样设备采集不同一次侧输入电压下、不同绝缘层厚度的所述二次侧绕组的第二电流波形之前，所述方法还包括：
接通所述输入电源，通过所述调压设备在所述一次侧的额定输入电压范围内调节所述一次侧输入电压。
7.根据权利要求4所述的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于，提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征包括：
通过时域分析和/或频域分析，提取所述第一电流波形的第一电流波形特征和所述第二电流波形的第二电流波形特征。
8.根据权利要求7所述的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于，所述时域分析包括以下至少之一：
电流波形幅值计算、电流波形陡度计算、电流对时间积分量计算。
9.根据权利要求7所述的变压器电流波形特征试验方法，其特征在于，所述频域分析包括以下至少之一：
傅里叶频率域分布分析、小波分析。
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