CN109507520A - 变压器的匝间故障检测方法、装置、存储介质和处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器的匝间故障检测方法、装置、存储介质和处理器。该方法包括：获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。通过本发明，达到了对变压器的匝间短路故障进行检测的效果。

Description

变压器的匝间故障检测方法、装置、存储介质和处理器

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体而言，涉及一种变压器的匝间故障检测方法、装置、存储介质和处理器。

背景技术

目前，变压器是电力系统中数量极多且极其重要的电气设备，用于向能量消耗区域进行电力传输。电力变压器极易发生短路故障，尤其是发生匝间短路故障，从而可能导致变压器发生意外事故和停电，进而引起灾难性事故。

匝间短路故障的早期检测对于防止因变压器引起的灾难性事故至关重要，但是匝间短路故障在早期由于短路匝数较少，从而极难检测。

针对现有技术中变压器的匝间故障难以检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变压器的匝间故障检测方法、装置、存储介质和处理器，以至少解决对变压器的匝间故障难以进行检测的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种变压器的匝间故障检测方法。该方法包括：获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。

可选地，在确定变压器发生匝间短路故障之前，该方法还包括：获取第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值；在比值不等于目标值的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件，其中，目标值为一次侧绕组的匝数和二次侧绕组的匝数二者之间的比值。

可选地，在确定变压器发生匝间短路故障之前，该方法还包括：在由第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件。

可选地，在确定变压器发生匝间短路故障之后，该方法还包括：根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置。

可选地，根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置包括：在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第一目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组上；在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第二目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在二次侧绕组上。

可选地，当匝间短路故障发生在一次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值，大于当匝间短路故障发生在二次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值。

可选地，在确定变压器发生匝间短路故障之后，该方法还包括：获取第一负序电流和第二负序电流的电流差；根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度。

可选地，根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置包括：在电流差大于第一电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的中部位置上；在电流差小于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的底部位置上或顶部位置上；在电流差小于等于第一电流阈值且大于等于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器上的除中部位置、底部位置和顶部位置的位置上。

可选地，发生在一次侧绕组的中部位置上的匝间短路故障的严重程度，高于发生在一次侧绕组的除中部位置之外的位置上的匝间短路故障的严重程度。

可选地，在根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度之前，该方法还包括：向一次侧绕组施加目标激励电压，以消除电流差的幅值和相位角的对称性。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种变压器的匝间故障检测方法，其特征在于，包括：获取单元，用于获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；确定单元，用于在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种存储介质。该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行本发明实施例的变压器的匝间故障检测方法。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例的变压器的匝间故障检测方法。

通过本发明，采用获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。由于针对变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流，在第一负序电流和第二负序电流满足预先设定的目标条件时，确定变压器发生匝间短路故障，避免匝间短路故障在早期由于短路匝数较少而极难检测，解决了对变压器的匝间故障难以进行检测的技术问题，进而达到了对变压器的匝间故障进行检测的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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一种变压器的匝间故障检测方法；

图2(a)是根据本发明实施例的一种变压器的匝间短路的几何模型的示意图；

图2(b)是根据本发明实施例的一种变压器的匝间短路的电路示意图；

图3(a)是根据本发明实施例的一种高压绕组发生匝间短路的负序电流的轨迹的示意图；

图3(b)是根据本发明实施例的一种低压侧绕组的负序电流的轨迹的示意图

图4(a)是根据本发明实施例的一种整个绕组变压器的负序电流差的幅值的示意图；

图4(b)是根据本发明实施例的一种整个绕组变压器的负序电流差的相角的示意图；

图5(a)是根据本发明实施例的一种半个绕组变压器的负序电流差的幅值的示意图；

图5(b)是根据本发明实施例的一种半个绕组变压器的负序电流差的相角的示意图；以及

图6是根据本发明实施例的一种变压器的匝间故障检测装置的示意图。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本发明实施例提供了一种变压器的匝间故障检测方法。

图1是根据本发明实施例的一种变压器的匝间故障检测方法。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102，获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流。

在本发明上述步骤S102提供的技术方案中，变压器可以为电力变压器，用于在不改变频率的情况下进行升高电能电压或降低电能电压，从而以利于电能的分配、输送和使用，进而大大地降低电能的损耗，提高能源利用效率。

在该实施例中，基频为变压器工作的基本工作频率，比如，为50Hz。变压器包括一次侧绕组和二次侧绕组，其中，一次侧绕组可以为变压器的初级绕组、低压侧绕组，二次侧绕组可以为变压器的次级绕组、高压侧绕组。当变压器发生故障时，变压器终端电流包含负序分量，也即，存在对变压器进行干扰或使其三相不对称的信号，变压器的一次侧绕组会产生第一负序电流，二次侧绕组会产生第二负序电流，其中，干扰或不对称的程度可以由变压器的匝间短路故障的严重程度和匝间短路故障的发生位置确定。另外，变压器的一次侧绕组和二次侧绕组中的端子电流的影响具有不同的模式，并且一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流不同，可以获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流，以通过第一负序电流和第二负序电流检测变压器的匝间短路故障。其中，第一负序电流额第二负序电流可以为正弦负序电流。

可选地，该实施例将变压器的一次侧绕组的电流和二次侧绕组的电流分别进行离散傅里叶变换和Fortescue变换，然后提取其中的负序分量，从而得到第一负序电流和第二负序电流。

步骤S104，在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。

在本发明上述步骤S104提供的技术方案中，在获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流之后，对第一负序电流和第二负序电流进行比较，可以比较第一负序电流和第二负序电流的不同来判断变压器是否发生匝间短路故障。可选地，该实施例判断第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值是否满足目标条件，或者判断第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹是否满足目标条件。在判断出第一负序电流和第二负序电流是否满足目标条件，可以判断第一负序电流和第二负序电流的比值是否满足目标条件，或者判断第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹是否满足目标条件，则确定变压器发生匝间短路故障。

可选地，该实施例判断第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值是否与变压器匝数比不相等，或者判断第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹是否为椭圆形轨迹。在判断出第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值与变压器匝数比不相等，或者判断出第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹，则确定变压器发生匝间短路故障，从而达到了对变压器的匝间短路故障进行检测的目的，避免了匝间短路故障在早期由于短路匝数较少而极难检测，进而实现对变压器进行保护的目的。

通过上述步骤S102至步骤S104，采用获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。由于针对变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流，在第一负序电流和第二负序电流满足预先设定的目标条件时，确定变压器发生匝间短路故障，避免匝间短路故障在早期由于短路匝数较少而极难检测，解决了对变压器的匝间短路故障难以进行检测的技术问题，进而达到了对变压器的匝间短路故障进行检测的技术效果。

作为一种可选的实施方式，在步骤S104，确定变压器发生匝间短路故障之前，该方法还包括：获取第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值；在比值不等于目标值的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件，其中，目标值为一次侧绕组的匝数和二次侧绕组的匝数二者之间的比值。

在该实施例中，在变压器正常运行或者发生外部故障的情况下，变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流二者之间的比值等于目标值，该目标值为一次侧绕组的匝数和二次侧绕组的匝数二者之间的比值，也即，变压器两侧的负序电流的比值等于变压器匝数比。可选地，在变压器正常运行或者发生外部故障的情况下，变压器的一次侧绕组的第一负序电流的幅度和二次侧绕组的第二负序电流的幅度二者之间的比值等于目标值，而相角传递没有变化。在变压器发生内部故障的情况下，变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流二者之间的比值不等于目标值，也即，两侧的负序电流比与变压器匝数比不相等，而且不同相中的负序电流的相位角也不相同，比如，在50Hz的基本工作频率下，一次侧绕组的正弦负序电流和二次侧绕组的正弦负序电流具有不同的幅度和相位角。

该实施例可以获取第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值，判断比值是否等于目标值，也即，判断比值是否等于变压器匝数比。如果判断出比值不等于目标值，则直接确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件，进而确定变压器发生匝间短路故障。

作为一种可选的实施方式，在步骤S104，确定变压器发生匝间短路故障之前，该方法还包括：在由第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件。

在变压器正常运行或者发生外部故障的情况下，变压器的一次侧绕组的第一负序电流的幅度和二次侧绕组的第二负序电流的幅度二者之间的比值等于目标值，而相角传递没有变化，在这种情况下，第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为一条直线，也即，变压器两侧的负序电流形成的轨迹是一条直线。而在变压器发生匝间短路故障的情况下，第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹，也即，在变压器两侧具有基频的负序电流形成的轨迹是椭圆形的。

该实施例在确定变压器发生匝间短路故障之前，判断由第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹。如果判断出由第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹为椭圆形轨迹，则确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件，进而确定变压器发生匝间短路故障。

作为一种可选的实施方式，在步骤S104，确定变压器发生匝间短路故障之后，该方法还包括：根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置。

在该实施例中，在确定变压器发生匝间短路故障之后，可以进一步确定变压器的匝间短路故障的发生位置，可以根据椭圆形轨迹的形状确定变压器的匝间短路故障发生在一次侧绕组上，还是发生在二次侧绕组上，比如，根据椭圆形轨迹的短轴半径、长轴半径、长轴的斜率来确定变压器的匝间短路故障发生在高压侧绕组上，还是发生在低压侧绕组上。

作为一种可选的实施方式，根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置包括：在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第一目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组上；在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第二目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在二次侧绕组上。

在该实施例中，在根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置时，可以根据椭圆形轨迹的长轴的斜率确定变压器的匝间短路故障发生在一次侧绕组上，还是发生在二次侧绕组上。在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第一目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组上，比如，第一目标阈值范围为(-∞，0)，则在椭圆形轨迹的长轴的斜率在(-∞，0)内的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组上，比如，确定匝间短路故障发生在高压侧绕组上。

可选地，如果椭圆形轨迹的长轴的斜率在第二目标阈值范围内，则确定匝间短路故障发生在二次侧绕组上，比如，第一目标阈值范围为(0，+∞)，则在椭圆形轨迹的长轴的斜率在(0，+∞)内的情况下，确定匝间短路故障发生在二次侧绕组上，比如，确定匝间短路故障发生在低压侧绕组上。

作为一种可选的实施方式，当匝间短路故障发生在一次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值，大于当匝间短路故障发生在二次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值。

在该实施例中，在一次侧绕组上发生匝间短路故障时的椭圆形轨迹的短轴半径与长轴半径的比值，可以大约是在二次侧绕组发生匝间短路故障时的15倍，可以通过对比两椭圆形轨迹的形状来判断变压器的匝间短路故障发生在一次侧绕组上或是发生在二次侧绕组上。

作为一种可选的实施方式，在步骤S104，确定变压器发生匝间短路故障之后，该方法还包括：获取第一负序电流和第二负序电流的电流差；根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度。

在该实施例中，当从变压器的顶部向下部连续施加匝间短路故障时，负序电流逐渐增加；当这个匝间短路故障施加在变压器的中部时，变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流的差异最大；当匝间短路故障远离变压器的中部时，第一负序电流和第二负序电流之间的差异也减小。可选地，当从变压器的一次侧绕组或二次侧绕组的顶部向下部连续施加匝间短路故障时，负序电流逐渐增加；当这个匝间短路故障施加在一次侧绕组或二次侧绕组的中部时，变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流的差异最大；当匝间短路故障远离一次侧绕组或二次侧绕组的中间并且发生在高压侧绕组的下部时，第一负序电流的差异和第二负序电流的差异也减小。因而，该实施例的第一负序电流和第二负序电流的差异取决于匝间短路发生在变压器上的位置。

在该实施例中，可以根据发生匝间短路时产生的匝间短路电流的大小来判断匝间短路故障的严重程度，可以分别根据第一负序电流的幅值和相角和第二负序电流的幅值和相角来判断匝间短路故障的严重程度。

该实施例在确定变压器发生匝间短路故障之后，可以通过基频下第一负序电流和第二负序电流的特征来定位匝间短路故障和判断匝间短路故障的严重程度，可以通过第一负序电流和第二负序电流的幅度和相位角的特征来定位匝间短路故障和判断匝间短路故障的严重程度，以实现对变压器进行保护的目的。

作为一种可选的实施方式，根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置包括：在电流差大于第一电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的中部位置上；在电流差小于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的底部位置上或顶部位置上；在电流差小于等于第一电流阈值且大于等于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器上的除中部位置、底部位置和顶部位置的位置上。

在该实施例中，由于当匝间短路故障发生在变压器的中部时，变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流的差异最大；当匝间短路故障远离变压器的中部时，第一负序电流和第二负序电流之间的差异也减小。该实施例在根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置时，在电流差大于第一电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的中部位置上，该第一电流阈值可以为用于衡量第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流的差异较大的电流临界值。在电流差小于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的底部位置上或顶部位置上，该第二电流阈值可以用于衡量第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流的差异较小的电流临界值。在电流差小于等于第一电流阈值且大于等于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器上的除中部位置、底部位置和顶部位置的位置上，从而根据第一负序电流和第二负序电流之间的电流差所在的电流阈值，对匝间短路故障在变压器上进行定位。

可选地，该实施例在确定出匝间短路故障发生在一次侧绕组上还是发生在二次侧绕组上之后，可以通过上述方法定位匝间短路故障发生在一次侧绕组或二次侧绕组上的具体位置，也即，匝间短路故障沿一次侧绕组或二次侧绕组的位置。比如，在电流差大于第一电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组或二次侧绕组的中部位置上；在电流差小于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组或二次侧绕组的底部位置上或顶部位置上；在电流差小于等于第一电流阈值且大于等于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组或二次侧绕组上的除中部位置、底部位置和顶部位置的位置上，从而实现了对变压器的匝间故障的定位。

作为一种可选的实施方式，发生在一次侧绕组的中部位置上的匝间短路故障的严重程度，高于发生在一次侧绕组的除中部位置之外的位置上的匝间短路故障的严重程度。

在该实施例中，由于变压器顶部和底部的漏磁通高于变压器中部的漏磁通，因而变压器顶部和底部发生的匝间短路故障所引起的负序电流低于由于变压器中部发生的匝间短路故障所引起的负序电流，变压器的绕组中的磁链感应电压和电流更集中在变压器的中部。因此，当匝间短路故障发生在变压器中部时，匝间短路电流较大，可以分别根据第一负序电流的幅值和相角和第二负序电流的幅值和相角来判断匝间短路故障的严重性，实现了对变压器的匝间故障程度的评估。

作为一种可选的实施方式，在根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度之前，该方法还包括：向一次侧绕组施加目标激励电压，以消除电流差的幅值和相位角的对称性。

在该实施例中，由于变压器上下侧具有对称性，比如，顶部和底部具有对称性，因而发生匝间短路故障时的负序电流差也是具有对称性的，因而还不能精准确定匝间短路故障的位置。为了消除由于负序电流差的幅值和相角的固有对称性，在变压器的一次侧绕组施加目标激励电压，比如，向初级绕组的一半给予额定电压的50％激励电压，从而消除了负序电流差的对称性，可以很好地检测到匝间短路故障沿绕组的位置。

在该实施例中，在变压器发生匝间短路故障之后，系统中会产生负序电流。通过测量电力变压器一次侧绕组的负序电流和二次侧绕组的负序电流，并进行比较来检测匝间故障，然后通过基频下的一次侧绕组和二次侧绕组的负序电流差的幅度和相位角的特征来定位故障和判断故障程度，从而实现对变压器实施保护的目的。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例2

下面结合优选的实施方式对本发明的技术方案进行举例说明。

图2(a)是根据本发明实施例的一种变压器的匝间短路的几何模型的示意图。如同2(a)所示，该实施例的变压器的电路由铁芯1、低压绕组2和高压绕组3构成。其中。高压绕组3上具有短路匝4，也即，在高压绕组3上发生匝间短路故障。

图2(b)是根据本发明实施例的一种变压器的匝间短路的电路示意图。如图2(b)所示，变压器由A相、B相、C相构成，其中，与B相对应的绕组具有短路匝。

该实施例将电力变压器一次绕组的电流和二次绕组的电流分别进行离散傅里叶变换和Fortescue变换，然后提取其中的负序分量，得到一次侧绕组的负序电流和二次侧绕组的负序电流，进而通过比较两侧绕组中负序电流的不同来判断变压器是否发生匝间短路故障。

在该实施例中，当变压器发生匝间短路故障时，变压器终端电流包含负序分量，也即，存在对变压器进行干扰或使其三相不对称的信号。这种不对称和干扰的程度取决于绕组的匝间短路故障的严重程度和故障位置。另外，变压器的初级绕组和次级绕组中的端子电流的影响具有不同的模式，并且初级绕组的负序电流和次级绕组的负序电流不同，通过该差异可以检测变压器的匝间短路故障。实际上，在正常运行的变压器中，变压器两侧的负序电流比等于变压器匝数比。在变压器内部故障的情况下，两侧的负序电流比与变压器匝数比不相等，而且不同相中的负序电流的相位角也不相同。比如，在50Hz的基本工作频率下，两侧的正弦负序电流具有不同的幅度和相位角。

在该实施例中，在变压器正常运行或发生外部故障的情况下，变压器两侧的负序电流幅度的比值等于变压器匝数比，相角传递没有变化。在这种情况下，变压器两侧的负序电流轨迹形成一条直线。而在变压器发生匝间短路故障的情况下，在变压器两侧具有基频的负序电流轨迹形成椭圆形。

图3(a)是根据本发明实施例的一种高压绕组发生匝间短路的负序电流的轨迹的示意图。如图3(a)所示，在高压绕组发生匝间短路的情况下，在变压器的两侧具有基频的负序电流的形成轨迹是椭圆形的。

图3(b)是根据本发明实施例的一种低压侧绕组的负序电流的轨迹的示意图。如

图3(b)所示，在低压绕组发生匝间短路的情况下，在变压器的两侧具有基频的负序电流的形成轨迹是椭圆形的。

可选地，该实施例在一次侧发生匝间短路故障时的椭圆短半径与长半径的比值大约是在二次侧发生匝间短路故障时的15倍。因此，可以通过对比两椭圆形状判断匝间短路故障发生在一次侧绕组还是二次侧绕组上。另外，该实施例还可以通过椭圆长轴的斜率来判断匝间短路故障发生在哪一侧绕组上。

在该实施例中，当从绕组顶部向下部连续施加匝间短路故障时，负序电流逐渐增加；当匝间短路故障发生在绕组中部时，变压器两侧的负序电流差异最大；当匝间短路故障远离绕组的中间并且发生在高压侧绕组的下部时，上述负序电流差异也减小。负序电流差异的大小取决于匝间短路的位置。变压器两侧的负序电流差的幅度和相位角可以用于定位从绕组的顶部到底部的故障，由于变压器顶部和底部的漏磁通高于变压器中部的漏磁通，因而变压器顶部和底部的故障引起的负序电流低于变压器中间的故障所产生的负序电流，变压器中间和次级绕组中的磁链感应电压和电流更集中在变压器的中间。因此，当匝间短路故障发生在变压器中部时，匝间短路电流较大。

图4(a)是根据本发明实施例的一种整个绕组变压器的负序电流差的幅值的示意图。如图4(a)所示，发生匝间短路故障时的负序电流差的幅值，在不同的故障位置具有对称性。当从绕组顶部向下部连续施加匝间短路故障时，负序电流的幅值逐渐增加；当匝间短路故障发生在绕组中部时，变压器两侧的负序电流差异的幅值最大；当匝间短路故障远离绕组的中间并且发生在高压侧绕组的下部时，上述负序电流差异的幅值也减小。可以通过负序电流差的幅值来判断匝间短路故障的严重性。因此，当匝间短路故障发生在变压器中部时，匝间短路电流较大。

图4(b)是根据本发明实施例的一种整个绕组变压器的负序电流差的相角的示意图。如图4(b)所示，发生匝间短路故障时的负序电流差的相角，在不同的故障位置具有对称性。当从绕组顶部向下部连续施加匝间短路故障时，负序电流的相角逐渐增加；当匝间短路故障发生在绕组中部时，变压器两侧的负序电流差异的相角最大；当匝间短路故障远离绕组的中间并且发生在高压侧绕组的下部时，上述负序电流差异的相角也减小。可以通过负序电流差的相角值来判断匝间短路故障的严重性因此，当匝间短路故障发生在变压器中部时，匝间短路电流较大。

由于变压器的上下侧的对称性，发生匝间短路故障时的负序电流差也是具有对称性的，所以不能精准确定发生匝间短路故障的位置。为了消除负序电流差的幅值和相角的固有对称性，在变压器初级绕组的一半给予额定电压的50％激励，在这种情况下负序电流差没有对称性。

图5(a)是根据本发明实施例的一种半个绕组变压器的负序电流差的幅值的示意图。如图5(a)所示，在变压器初级绕组的一半给予额定电压的50％激励，发生匝间短路故障时的负序电流差的幅值，在不同的故障位置不再具有对称性，可以通过负序电流差的幅值来判断匝间短路故障的严重性，从而可以精确检测沿绕组的故障位置。

图5(b)是根据本发明实施例的一种半个绕组变压器的负序电流差的相角的示意图。如图5(b)所示，在变压器初级绕组的一半给予额定电压的50％激励，发生匝间短路故障时的负序电流差的相角，在不同的故障位置不再具有对称性，可以通过负序电流差的相角来判断匝间短路故障的严重性，从而可以精确检测沿绕组的故障位置。

该实施例对电力变压器的匝间短路的检测重点在于绕组是否发生匝间短路故障、发生匝间短路的位置以及短路故障的严重程度。实施例在基频下，变压器在正常运行或发生外部故障时，变压器两侧负序电流二者之间的比等于变压器匝数比(变压器两侧的负序电流形成的轨迹是一条直线)；而当变压器发生匝间短路故障时，变压器两侧负序电流二者之间的比不等于变压器匝数比(在变压器两侧具有基频的负序电流轨迹是椭圆形的)。可选地，该实施例通过基频下负序电流轨迹的椭圆形状来判断变压器匝间短路发生在一次绕组上还是在二次绕组上，通过基频下负序电流幅度和相角来确定故障发生在绕组的位置和故障程度，避免匝间短路故障在早期由于短路匝数较少而极难检测，解决了对变压器的匝间故障难以进行检测的技术问题，进而达到了对变压器的匝间故障进行检测的技术效果。

实施例3

本发明实施例还提供了一种变压器的匝间故障检测装置。需要说明的是，该实施例的变压器的匝间故障检测装置可以用于执行本发明实施例的变压器的匝间故障检测方法。

图6是根据本发明实施例的一种变压器的匝间故障检测装置的示意图。如图6所示，该装置包括：获取单元10和确定单元20。

获取单元10，用于获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流。

确定单元20，用于在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。

可选地，该装置还包括：第一获取单元，用于在确定变压器发生匝间短路故障之前，获取第一负序电流和第二负序电流二者之间的比值；第一确定单元，用于在比值不等于目标值的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件，其中，目标值为一次侧绕组的匝数和二次侧绕组的匝数二者之间的比值。

可选地，第二确定单元，用于在确定变压器发生匝间短路故障之前，在由第一负序电流和第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹的情况下，确定第一负序电流和第二负序电流满足目标条件。

可选地，第三确定单元，用于在确定变压器发生匝间短路故障之后，根据椭圆形轨迹确定变压器的匝间短路故障的发生位置。

可选地，第三确定单元包括：第一确定模块，用于在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第一目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在一次侧绕组上；第二确定模块，用于在椭圆形轨迹的长轴的斜率在第二目标阈值范围内的情况下，确定匝间短路故障发生在二次侧绕组上。

可选地，在该实施例中，当匝间短路故障发生在一次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值，大于当匝间短路故障发生在二次侧绕组上时的椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值。

可选地，该实施例还包括：第二获取单元，用于在确定变压器发生匝间短路故障之后，获取第一负序电流和第二负序电流的电流差；第四确定单元，用于根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度。

可选地，第四确定单元包括：第三确定模块，用于在电流差大于第一电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的中部位置上；第四确定模块，用于在电流差小于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器的底部位置上或顶部位置上；第五确定模块，用于在电流差小于等于第一电流阈值且大于等于第二电流阈值的情况下，确定匝间短路故障发生在变压器上的除中部位置、底部位置和顶部位置的位置上。

可选地，发生在一次侧绕组的中部位置上的匝间短路故障的严重程度，高于发生在一次侧绕组的除中部位置之外的位置上的匝间短路故障的严重程度。

可选地，该实施例还包括：施加单元，用于在根据电流差确定匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及匝间短路故障的严重程度之前，向一次侧绕组施加目标激励电压，以消除电流差的幅值和相位角的对称性。

该实施例通过获取单元10获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流，通过确定单元20在第一负序电流和第二负序电流满足目标条件的情况下，确定变压器发生匝间短路故障。由于针对变压器的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流，在第一负序电流和第二负序电流满足预先设定的目标条件时，确定变压器发生匝间短路故障，避免匝间短路故障在早期由于短路匝数较少而极难检测，解决了对变压器的匝间故障难以进行检测的技术问题，进而达到了对变压器的匝间故障进行检测的技术效果。

实施例4

本发明实施例还提供了一种存储介质。该存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行本发明实施例中的变压器的匝间故障检测方法。

实施例5

本发明实施例还提供了一种处理器。该处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行本发明实施例中的变压器的匝间故障检测方法。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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 (13)

1.一种变压器的匝间故障检测方法，其特征在于，包括：

获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；

在所述第一负序电流和所述第二负序电流满足目标条件的情况下，确定所述变压器发生匝间短路故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述变压器发生匝间短路故障之前，所述方法还包括：

获取所述第一负序电流和所述第二负序电流二者之间的比值；

在所述比值不等于目标值的情况下，确定所述第一负序电流和所述第二负序电流满足所述目标条件，其中，所述目标值为所述一次侧绕组的匝数和所述二次侧绕组的匝数二者之间的比值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述变压器发生匝间短路故障之前，所述方法还包括：

在由所述第一负序电流和所述第二负序电流形成的轨迹为椭圆形轨迹的情况下，确定所述第一负序电流和所述第二负序电流满足所述目标条件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定所述变压器发生匝间短路故障之后，所述方法还包括：

根据所述椭圆形轨迹确定所述变压器的所述匝间短路故障的发生位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述椭圆形轨迹确定所述变压器的所述匝间短路故障的发生位置包括：

在所述椭圆形轨迹的长轴的斜率在第一目标阈值范围内的情况下，确定所述匝间短路故障发生在所述一次侧绕组上；

在所述椭圆形轨迹的长轴的斜率在第二目标阈值范围内的情况下，确定所述匝间短路故障发生在所述二次侧绕组上。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述匝间短路故障发生在所述一次侧绕组上时的所述椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值，大于当所述匝间短路故障发生在所述二次侧绕组上时的所述椭圆形轨迹的短轴半径和长轴半径的比值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述变压器发生匝间短路故障之后，所述方法还包括：

获取所述第一负序电流和所述第二负序电流的电流差；

根据所述电流差确定所述匝间短路故障发生在所述变压器上的位置，以及所述匝间短路故障的严重程度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述电流差确定所述匝间短路故障发生在所述变压器上的位置包括：

在所述电流差大于第一电流阈值的情况下，确定所述匝间短路故障发生在所述变压器的中部位置上；

在所述电流差小于第二电流阈值的情况下，确定所述匝间短路故障发生在所述变压器的底部位置上或顶部位置上；

在所述电流差小于等于所述第一电流阈值且大于等于所述第二电流阈值的情况下，确定所述匝间短路故障发生在所述变压器上的除所述中部位置、所述底部位置和所述顶部位置的位置上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，发生在所述一次侧绕组的中部位置上的所述匝间短路故障的严重程度，高于发生在所述一次侧绕组的除所述中部位置之外的位置上的匝间短路故障的严重程度。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据所述电流差确定所述匝间短路故障发生在变压器上的位置，以及所述匝间短路故障的严重程度之前，所述方法还包括：

向所述一次侧绕组施加目标激励电压，以消除所述电流差的幅值和相位角的对称性。

11.一种变压器的匝间故障检测装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取变压器在基频下的一次侧绕组的第一负序电流和二次侧绕组的第二负序电流；

确定单元，用于在所述第一负序电流和所述第二负序电流满足目标条件的情况下，确定所述变压器发生匝间短路故障。

12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至10中任意一项所述的方法。

13.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至10中任意一项所述的方法。