CN106597150A

CN106597150A - 变压器在线状态监测和故障诊断方法

Info

Publication number: CN106597150A
Application number: CN201611068302.8A
Authority: CN
Inventors: 欧立新; 费雯丽; 周宇雄; 袁佳歆
Original assignee: WUHAN ZHENYUAN ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: WUHAN ZHENYUAN ELECTRIC EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明公开了一种变压器在线状态监测和故障诊断方法，涉及一种用于对变压器的状态进行监测和故障诊断方法。它包括微处理器根据同步收集到的第一高频离散信号至第四高频离散信号，和变压器绕组参数计算式计算出变压器绕组参数，并将计算出来的变压器绕组参数输出至存储器，同时在不同的显示器上面显示各个参数的检测结果，工作人员根据所得的变压器绕组参数的数值及其拟合曲线来判断变压器的状态并进行故障诊断。本发明采用实测电参数实时计算变压器绕组的电阻和电抗参数，原理简单，实现方便。

Description

变压器在线状态监测和故障诊断方法

技术领域

本发明涉及一种用于对变压器的状态进行监测和故障诊断方法，具体的说是一种变压器在线状态监测和故障诊断方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，在电力系统中承担电压变换、电能分配和转移的重要责任。自电力工业快速发展以来，电力系统规模逐渐扩大，区域性乃至全国性的大电网逐步建立，处于输配电系统核心地位的变压器日益增多，其重要性也越发凸显。虽然相对而言变压器的故障比较少，但是大型变压器一旦发生故障，将会迫使输电网切除与故障变压器相连的超高压甚至是特高压回路，不但影响负载端电力供应，而且会给整个系统造成巨大危害，直接关系到发、供电系统的安全性和供电的可靠性。因此,为了确保变压器的最大正常运行时间，必须对变压器的参数、状态进行持续和密切的监测，以评估变压器的操作条件及工作状态。

变压器等效电路的各参数可以反应大量的变压器状态信息。电路电抗的变化可以反应变压器绕组的变形情况，区分内部故障和外部故障；而变压器绕组电阻的变化可以用来监测绕组温度、变压器内部线圈的电路情况等。

变压器等效电路的参数可通过电路试验和空载试验进行测定，但这一类方法需要进行离线测试，要将变压器从电网断开，也不能监测出变压器运行过程中的异常信号。因而这一类离线检测的方法不能实时的反应变压器绕组的运行状态。

变压器状态在线监测最常见的方法是频率响应法，但是现有的频率响应法依赖于向变压器元边绕组内部注入一个高频电信号，会使现有的频率响应系统结构复杂，而且会对变压器造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种变压器在线状态监测和故障诊断方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：变压器在线状态监测和故障诊断方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤，

步骤1：在变压器的原边线路上加装一个第一电压互感器和一个第一电流互感器，在变压器的副边线路上加装一个第二电压互感器和一个第二电流互感器；

步骤2：在第一电压互感器和微处理器之间安装第一高频采集器，在第一电流互感器和微处理器之间安装第二高频采集器，在第二电压互感器和微处理器之间安装第三高频采集器，在第二电流互感器和微处理器之间安装第四高频采集器；

步骤3：第一电压互感器在供电线路上获得实时的第一电压值，第一高频采集器根据所述第一电压值获取离散的第一高频离散信号，第一高频采集器将获取的第一高频离散信号传递给微处理器；

第一电流互感器在供电线路上获得实时的第一电流值，第二高频采集器根据所述第一电流值获取离散的第二高频离散信号，第二高频采集器将获取的第二高频离散信号传递给微处理器；

第二电压互感器在供电线路上获得实时的第二电压值，第三高频采集器根据所述第三电压值获取离散的第三高频离散信号，第三高频采集器将获取的第三高频离散信号传递给微处理器；

第二电流互感器在供电线路上获得实时的第二电流值，第四高频采集器根据所述第四电压值获取离散的第四高频离散信号，第四高频采集器将获取的第四高频离散信号传递给微处理器；

步骤4：微处理器根据同步收集到的第一高频离散信号至第四高频离散信号，和变压器绕组参数计算式计算出变压器的绕组参数，所述变压器的绕组参数包括原边绕组电路的电阻，副边绕组电路的电阻，原边绕组电路的电感，副边绕组电路的电感；

其中，变压器绕组参数计算式包括：

v＝zx；

x＝[R_p R_s L_p L_s]^T；

z＝[a b c d]；

其中，x、v和z均为矩阵，T_n-T_n-1为相邻两个时间点的时间间隔，R_P为原边绕组电路的电阻，R_S为副边绕组电路的电阻，L_P为原边绕组电路的电感，L_S为副边绕组电路的电感；

U_P(T_n)为在任意t＝n秒时刻的原边输入端电压，U_P(T_n-1)为在任意t＝(n-1)秒时刻的原边输入端电压，U′_s(T_n)为在任意t＝n秒时刻的副边输入端电压，U′_s(T_n-1)为在任意t＝(n-1)秒时刻的副边输入端电压，其中n为自然数；

i_P(T_n)为在任意t＝n秒时刻的原边输入端电流，i_P(T_n-1)为在任意t＝(n-1)秒时刻的原边输入端电流，i′_s(T_n)为在任意t＝n秒时刻的副边输入端电流，i′_s(T_n-1)为在任意t＝(n-1)秒时刻的副边输入端电流，其中n为自然数；

步骤5：将步骤4中计算出来的变压器绕组参数输出至存储器，重复步骤2至步骤4，使存储器储存有多组变压器绕组参数，储器储将存储器内部的多组变压器绕组参数分别输送至四个显示器，并在四个显示器上分别显示各个变压器绕组参数的曲线，即在其中一个显示器中显示出原边绕组电路的电阻值的曲线，其中一个显示器中显示出副边绕组电路的电阻值的曲线，其中一个显示器中显示出原边绕组电路的电感值的曲线，其中一个显示器中显示出副边绕组电路的电感值的曲线；

步骤6：工作人员将四个显示器中显示的变压器绕组参数的曲线与标准的变压器中各个绕组参数的曲线进行比较，从而判断判断变压器的状态并进行故障诊断。

本发明将高频采样器放置在变压器绕组的外部，高频采样器不需要变压器元边绕组内部注入一个高频电信号，同时，本发明采用高频采样器将互感器测得的电信号进行离散采样，然后利用微分逼近原理求出变压器的绕组阻抗参数，由于高频采集器采集的是离散的信号，我们仅仅是算出了其中的一组数值求解出来的参数值，这样的结果并没有什么意义，我们需要高频密集采样，并求解出多组参数，并对所得的参数离散点集进行曲线拟合才有意义。

同时，本发明采用实测电参数实时计算变压器绕组的电阻和电抗参数，原理简单，实现方便。本发明在不影响变压器供电的情况下，对变压器的绕组电阻电感值进行了测量计算，且可分别测算高压绕组、低压绕组的电阻电感参数，不仅可以判断变压器的运行状态，还可以具体地辨别故障具体发生在低压绕组还是高压绕组。

因为所测参数有副边电阻和副边电感，所以本发明还可以测出变压器的负载情况，而温度及其他环境因素也对变压器的阻抗参数有一定的影响，该专利方法可对变压器绕组温度做一定的监测分析。在微型处理器的后面加装了存储器存放实测的数据，因此该发明专利的方法不仅可以在当前阶段对变压器的运行状态进行检测判别，还可以通过长期监测数据所得出的拟合曲线的走势来判断变压器的状态发展趋势，同时，对于长期使用本发明检测状态的变压器，其长期实测数据还可以用于变压器全寿命周期内的绕组参数发展变化研究。

附图说明

图1为变压器的T型等效电路。

图2为本发明的实施方式框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：变压器在线状态监测和故障诊断方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤，

其中，变压器绕组参数计算式包括：

v＝zx；

x＝[R_p R_s L_p L_s]^T；

z＝[a b c d]；

实际工作时，变压器变比为k，原边输入端电压和电流分别为副边输出端电压和电流分别为副边输出端电压和电流归算到原边的值分别为励磁支路电流为

原边电阻、电抗分别为R_p、L_p；副边电阻、电抗分别为R_s、L_s；副边电阻、电抗归算到原边的值分别为R'_s、L'_s；励磁电阻、电抗分别为R₀、L₀；

电压互感器PT_p的变比为K_PTp，PT_s的变比为K_PTs，电流互感器CT_p的变比为K_CTp；CT_s的变比为K_CTs。

对于变压器原边，电压互感器PT_p检测到的电压为电流互感器CT_p检测到的电流为对于变压器副边，电压互感器PT_s检测到的电压为电流互感器CT_s检测到的电流为其它未说明的部分均属于现有技术。因此有

故可以得到以下四个表达式：

借鉴微分逼近原理，设定采样点T_n与T_n-1之间的点的电压值有

当采样频率足够高，T_n与T_n-1之间的时间间隔足够小，我们可以认为这是我们这个专利的非常重要的创新点，基于此才有后面的各种运算。

R_p,R_s,L_s,L_p是变压器绕组的主要特征参数，而我们提出的这种方法又正好可以通过实时数据采集，并通过一些列的运算得到这四个参数，而且我们还可以得出不同时间的同一特征参数的拟合曲线以观察其趋势，这是很重要的一个进步。

关于具体的计算前文已经详细做了推导说明，在此不做赘述。

由以上分析可知，本专利提出的一种新型变压器在线状态监测和故障诊断方法可以有效地监测变压器绕组的特征参数，而且长期监测还可以通过曲线发现变压器性能的稳定性并预测使用寿命，在实现变压器在线故障监测的目的的同时还有额外功能，并且不影响变压器的正常使用。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims

1.变压器在线状态监测和故障诊断方法，其特征在于：它包括如下工艺步骤，

其中，变压器绕组参数计算式包括：

v＝zx；

x＝[R_p R_s L_p L_s]^T；

z＝[a b c d]；

v = \frac{U_{p} (T_{n}) + U_{p} (T_{n - 1})}{2} - \frac{{U^{'}}_{s} (T_{n}) + {U^{'}}_{s} (T_{n - 1})}{2};

a = (\frac{i_{p} (T_{n}) + i_{p} (T_{n - 1})}{2});

b = (\frac{{i^{'}}_{s} (T_{n}) + {i^{'}}_{s} (T_{n - 1})}{2});

c = (\frac{i_{p} (T_{n}) - i_{p} (T_{n - 1})}{T_{n} - T_{n - 1}});

d = (\frac{{i^{'}}_{s} (T_{n}) - {i^{'}}_{s} (T_{n - 1})}{T_{n} - T_{n - 1}});