CN107797014B - 一种变压器次边短路的诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变压器次边短路的诊断方法，闭合主断路器，断开接触器；在预设的时间内，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，所述变化沿为上升沿或下降沿；若统计的变化沿的数目大于预设的门限，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障。本发明根据变压器次边绕组发生短路故障时的变压器励磁作用，根据原边电流在短时间内的上升沿或下降沿的数目即可判断变压器次边绕组是否发生短路故障，该方法实现简单，准确有效。

Description

一种变压器次边短路的诊断方法
技术领域
本发明涉及变压器故障诊断领域，更具体地，涉及一种变压器次边短路的诊断方法。
背景技术
目前交流传动电力机车在牵引变压器次边绕组发生短路故障情况下，往往不能准确的定位出短路故障，而是通过检测变压器一次侧电流峰值大小来判定是否存在过流，从而间接达到保护变压器次边短路的作用。
首先，变压器通常在重投过程中会出现励磁涌流现象，如果单靠电流峰值是否过流来判定变压器次边短路故障，容易造成误判断；另外对于电力机车上牵引变压器一般存在多个次边绕组，当出现某一个绕组短路时，感应到原边的电流峰值往往还不能达到预定设置的过流保护门槛，可能导致无法判断出来。因此如何准确诊断出变压器次边短路故障，对于电气设备保护及故障排查都有非常重要的意义。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种实现简单、准确有效的变压器次边短路的诊断方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种变压器次边短路的诊断方法，所述方法应用于机车主电路，机车主电路包括牵引变压器、牵引变流器，牵引变压器的原边绕组通过一个主断路器与电网连接，牵引变压器的其中一个次边绕组通过一个接触器与牵引变流器连接，所述诊断方法包括以下步骤：
S1：闭合主断路器，断开接触器；
S2：在预设的时间内，提取变压器的原边电流的波性特征；
S3：根据提取的波性特征判断变压器次边绕组是否发生短路故障。
在一种优选的方案中，步骤S2中，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，所述变化沿为上升沿或下降沿；
步骤S3中，若统计的变化沿的数目大于预设的门限，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障。
此外，波形特征的识别还可采用多种方法，如根据二次谐波制动原理、间断角原理进行识别，另外还可以引入小波变换提取不同尺度下的特征波形来进行判断。
在一种优选的方案中，步骤S2中，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，其具体步骤包括：
S2.1：开始计时，计时时间用T表示；
S2.2：滞环比较：当Inet>Yth+时，将Tx置为1；当Inet＜Yth-时，将Tx置为0；其中Inet表示变压器的原边电流，Yth+为预设的滞环上限电流，Yth-为预设的滞环下限电流，Tx为原边电流状态标志位；
S2.3：若无新的变化沿出现时，即Tx不变时，返回步骤S2.2继续进行滞环比较；
当有新的变化沿出现时，变化沿的数目N＝N+1，N的初始值为0；此时，若T小于预设的时间门限Xth，返回步骤S2.2继续进行滞环比较，若T不小于预设的时间门限Xth，则进入步骤S3；
本发明通过动态滞环比较的方法，通过设置合理的滞环上限电流Yth+与滞环下限电流Yth-，在主断路器闭合短时间内，即可有效识别出变压器次边短路故障。
在一种优选的方案中，步骤S2.3中，当Tx由0变为1时，表示有上升沿出现；当Tx由1变为0时，表示有下降沿出现。
在一种优选的方案中，步骤S3中，若统计的变化沿的数目N大于预设的门限Z时，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障，同时对N、T清理处理。
在一种优选的方案中，预设的滞环上限电流Yth+为180A～240A，预设的滞环下限电流Yth-为-240A～-180A。预设的滞环上限电流Yth+一般情况下取变压器原边电流额定值I额的60％～80％，以保证次边短路故障诊断的准确性。
在一种优选的方案中，所述预设的时间门限Xth的取值为1s～2s。计时时间T不宜过长也不宜过短，T过长时会造成次边绕组由于短路运行时间过长而烧坏，T过短时会造成采集的变化沿过少而影响次边短路故障诊断的准确性。
在一种优选的方案中，所述预设的门限为15～20。门限的设定需要考虑到丢包、计时时间等因素而综合确定。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种变压器次边短路的诊断方法，闭合主断路器，断开接触器；在预设的时间内，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，所述变化沿为上升沿或下降沿；若统计的变化沿的数目大于预设的门限，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障。本发明根据变压器次边绕组发生短路故障时的变压器励磁作用，根据原边电流在短时间内的上升沿或下降沿的数目即可判断变压器次边绕组是否发生短路故障，该方法实现简单，准确有效。
附图说明
图1为机车主电路示意图。
图2为本发明变压器次边短路的诊断方法的流程图。
图3为变压器次边短路时的动态滞环比较的示意图。
图4为励磁涌流情况下的动态滞环比较的示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1-4所示，一种变压器次边短路的诊断方法，所述方法应用于机车主电路，机车主电路包括牵引变压器、牵引变流器，牵引变压器的原边绕组通过一个主断路器与电网连接，牵引变压器的其中一个次边绕组通过一个接触器与牵引变流器连接，所述诊断方法包括以下步骤：
S1：闭合主断路器，断开接触器；
此时，牵引变压器的原边绕组接入到电网，牵引变压器的次边绕组输出侧开路，可以近似为牵引变压器空载运行，如果牵引变压器次边未发生短路故障，则原边电流值非常小，近似为0。
如果变压器次边绕组发生短路故障，由于变压器励磁作用，原边电流将出现一两个周期直流偏置，然后逐渐稳定，稳定后的原边电流Inet＝I额/Xp％/N，其中I额为变压器原边电流额定值，Xp％为变压器短路阻抗，N为变压器二次绕组数。
S2：在预设的时间内，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，所述变化沿为上升沿或下降沿；
本实施例以上升沿为例，统计变压器的原边电流所出现的上升沿的数目，其具体步骤包括：
S2.1：开始计时，计时时间用T表示。
S2.2：动态滞环比较：当Inet>Yth+时，将Tx置为1；当Inet＜Yth-时，将Tx置为0；其中Inet表示变压器的原边电流，Yth+为预设的滞环上限电流，Yth-为预设的滞环下限电流，Tx为原边电流状态标志位，当Tx不变时，表示无新的变化沿出现；当Tx由0变为1时，表示有上升沿出现；当Tx由1变为0时，表示有下降沿出现。
S2.3：若无新的上升沿出现时，即Tx不变时，返回步骤S2.2继续进行滞环比较；
当有新的上升沿出现时，即Tx由0变为1时，上升沿的数目N＝N+1，N的初始值为0；此时，若T小于预设的时间门限Xth，返回步骤S2.2继续进行滞环比较，若T不小于预设的时间门限Xth，则进入步骤S3。
S3：若统计的变化沿的数目N大于预设的门限Z时，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障，同时对N、T清理处理。
在具体实施过程中，预设的滞环上限电流Yth+为180A～240A，预设的滞环下限电流Yth-为-240A～-180A。预设的滞环上限电流Yth+一般情况下取变压器原边电流额定值I额的60％～80％，以保证次边短路故障诊断的准确性。
在具体实施过程中，所述预设的时间门限Xth的取值为1s～2s，本实施例中取1.5s。T的时间不宜过长也不宜过短，T过长时会造成次边绕组由于短路运行时间过长而烧坏，T过短时会造成采集的变化沿过少而影响次边短路故障诊断的准确性。
在具体实施过程中，所述预设的门限为15～20，本实施例中取15。门限的设定需要考虑到丢包、计时时间等因素而综合确定。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变压器次边短路的诊断方法，所述方法应用于机车主电路，机车主电路包括牵引变压器、牵引变流器，牵引变压器的原边绕组通过一个主断路器与电网连接，牵引变压器的其中一个次边绕组通过一个接触器与牵引变流器连接，其特征在于，所述诊断方法包括以下步骤：
S1：闭合主断路器，断开接触器；
S2：在预设的时间内，提取变压器的原边电流的波形特征，具体为：统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，所述变化沿为上升沿或下降沿；
S3：根据提取的波形特征判断变压器次边绕组是否发生短路故障，具体为：若统计的变化沿的数目大于预设的门限，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障。
2.根据权利要求1所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，步骤S2中，统计变压器的原边电流所出现的变化沿的数目，其具体步骤包括：
S2.1：开始计时，计时时间用T表示；
S2.2：滞环比较：当Inet>Yth+时，将Tx置为1；当Inet＜Yth-时，将Tx置为0；其中Inet表示变压器的原边电流，Yth+为预设的滞环上限电流，Yth-为预设的滞环下限电流，Tx为原边电流状态标志位；
S2.3：若无新的变化沿出现时，即Tx不变时，返回步骤S2.2继续进行滞环比较；
当有新的变化沿出现时，变化沿的数目N=N+1，N的初始值为0；此时，若T小于预设的时间门限Xth，返回步骤S2.2继续进行滞环比较，若T不小于预设的时间门限Xth，则进入步骤S3。
3.根据权利要求2所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，步骤S2.3中，当Tx由0变为1时，表示有上升沿出现；当Tx由1变为0时，表示有下降沿出现。
4.根据权利要求2-3任一项权利要求所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，步骤S3中，若统计的变化沿的数目N大于预设的门限Z时，则判断变压器次边发生短路故障；否则，判断变压器次边未发生短路故障，同时对N、T清理处理。
5.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，所述预设的门限为15~20。
6.根据权利要求2-3任一项权利要求所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，预设的滞环上限电流Yth+为180A~240A，预设的滞环下限电流Yth-为-240A~-180A。
7.根据权利要求2-3任一项权利要求所述的变压器次边短路的诊断方法，其特征在于，所述预设的时间门限Xth的取值为1s~2s。
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