CN109581055A - 一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，包括以下步骤：S1.使用脉冲信号发生器向变压器绕组注入脉冲信号；S2.使用安装在中性点接地线上的电流互感器采集响应信号并传输至工控机的数据采集卡；S3.工控机将数据采集卡采集到的时域电流和电压信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并计算得到变压器绕组的频响特性曲线；S4.通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型。本发明的基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法通过得到的变压器绕组的频响特性曲线判断绕组是否发生了变形及故障类型，能够实时地检测到变压器的变形情况，对运行情况进行在线监测，提高检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法。
背景技术
变压器是电力系统的重要组成部分，其安全、稳定、无故障运行是实现未来统一坚强智能电网的关键技术环节。为防止严重事故的发生，对其内部运行状态进行连续的实时监测是十分必要的。变压器故障通常是由绕组的轻微变形引起的，这也降低了其承受更大机械应力的强度。这种变形主要包括绕组的翘曲变形或者导体倾斜等，采用传统的检测技术很难检测这样变形的发生。
目前，检测变压器绕组变形的主要方法包括短路阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法。
短路阻抗法是指在频率一定的情况下，变压器的漏电抗大小主要由绕组的结构几何尺寸决定，通过测量变压器漏电抗的变化判断变压器绕组是否发生变形，但因其测试灵敏度低而不能及时发现绕组变形，而且受试验设备沉重、试验花费时间长等因素影响，在现场使用中受到了一定的限制。
波兰的Leche和Tyminski于1966年首次提出了用低压脉冲法检测变压器是否通过短路试验。它是一种时域脉冲分析技术。在变压器绕组的一端输入标准脉冲电压信号，同时记录该端的脉冲信号和另一端的相应输出信号，得到该绕组的脉冲响应特性或传递函数，通过传递函数的变化来判断变压器的绕组变形。但这一方法的不足在于输入波形的微小变化就会导致响应信号的明显变化，测试重复性差。对测试变压器绕组的首端故障不灵敏，尤其对变压器首端饼间故障不灵敏，而且该法对变压器各处故障的灵敏度也不一样，难以用于现场测试。
加拿大的E.P.Dick和C.C.Erven于1978年首次提出了频率响应分析法，这一方法又称为改进的低压脉冲法。频率响应分析法因其灵敏度高、信噪比好、现场应用方便成为检测变压器绕组变形应用较广泛的方法。该法是将一稳定的正弦电压扫描信号或脉冲信号施加到被试变压器的一端，同时记录该端和另一端点上的电压幅值及相角，从而得到被试变压器绕组的一组频响特性即传递函数，则该频响特性在变压器绕组变形前后的变化反映出绕组变形的信息。频率响应分析法是在较宽的频带上测量变压器绕组的传递函数，并分析绕组的频率响应特性，判断绕组状态的方法。但是目前的频率响应发准确度不高，容易受到现场情况的影响而出现误差，无法做到实时检测变压器的运行情况，还有很多需要改进的地方。
发明内容
为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供了一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，能够实时地进行检测，检测的准确度高，不易受现场环境影响。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，包括以下步骤：
S1.使用脉冲信号发生器向变压器绕组注入脉冲信号；
S2.使用安装在中性点接地线上的电流互感器采集变压器绕组的响应信号并传输至工控机的数据采集卡；
S3.工控机将数据采集卡采集到的响应信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并计算得到变压器绕组的频响特性曲线；
S4.通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型。
本发明通过向变压器绕组注入脉冲信号，安装在中性点接地线上的电流互感器采集响应信号，根据数据采集卡采集到的时域电流和电压信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并得到绕组频响特性，通过得到的变压器绕组的频响特性曲线判断绕组是否发生了变形及故障类型，能够实时地检测到变压器的变形情况，对运行情况进行在线监测，提高检测效率。
进一步的，在步骤S4中，通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型时所采用的方法是利用离散小波变换对频响特性曲线进行分解然后再进行诊断，使用不同信息水平创建该传递函数曲线的平滑曲线，可以提高不同频段区域的信号差异检测过程的速度。
进一步的，进行诊断时包括以下步骤：
S401.频响特性曲线分为测试频响特性曲线和参考频响特性曲线，分别对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线进行连续的平滑处理，包括7个平滑版本，分别是L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，频率范围是20Hz-2MHz，按着特定的程序，所获取的当前的频响曲线和参考曲线都要经过每一个平滑版本的比较，更好地提高检测精度；
S402.对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线从平滑版本L7开始分解，然后依次降低平滑版本，分析频率按着由低到高的顺序进行；
S403.从20Hz的频率开始比较每个平滑版本，并逐渐向更高的频率扩展，若在一个给定的频段内检测出正常差异，在该平滑版本下作为正常频段被存储，并且该频段的上限作为开始频率，然后比较下一个平滑版本，若无异常情况，则开始的频率值在下一次检测时保持不变，继续以这样的方式进行，直到L1平滑版本为止，故障差异是指由于变压器发生绕组变形而导致的频响特性曲线差异，正常差异是指并非由于变压器发生绕组变形而导致的频响曲线差异，包括由于设备的测试状态而引起的差异，通过这样的检测方式可以大大地提高检测精度。
S404.依据故障的发生频段，确定变压器绕组变形情况及故障类型。
进一步的，在步骤S403中，在每一种平滑版本下，检测到的包含异常差异或者差异越限的频段都要应用数学指数方法进行分析以判断这种差异是否是故障引起的，这样处理可以提高该方法的灵敏度。
进一步的，在步骤S404中，在确定故障类型的时候，以基于给定研究状况频响曲线的特性为限制标准来将频段细分，然后再确定故障类型，为确定故障类型，分频段处理是非常关键的，因为通常给定的故障类型发生在某个特定的频段，然而，分频段处理的方法目前并不经常采用，因为对于给定的传递函数，它的应用差别很大，为了避免这种情况的发生，应该将频段细分，细分的限制标准是基于给定研究状况频响曲线的特性，这样可以提高检测的精确度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过向变压器绕组注入脉冲信号，安装在中性点接地线上的电流互感器采集响应信号，根据数据采集卡采集到的时域电流和电压信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并得到绕组频响特性，通过得到的变压器绕组的频响特性曲线判断绕组是否发生了变形及故障类型，能够实时地检测到变压器的变形情况，对运行情况进行在线监测，提高检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
如图1所示，一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，包括以下步骤：
S1.使用脉冲信号发生器向变压器绕组注入脉冲信号；
S2.使用安装在中性点接地线上的电流互感器采集变压器绕组的响应信号并传输至工控机的数据采集卡；
S3.工控机将数据采集卡采集到的响应信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并计算得到变压器绕组的频响特性曲线；
S4.通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型。
本发明通过向变压器绕组注入脉冲信号，安装在中性点接地线上的电流互感器采集响应信号，根据数据采集卡采集到的时域电流和电压信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并得到绕组频响特性，通过得到的变压器绕组的频响特性曲线判断绕组是否发生了变形及故障类型，能够实时地检测到变压器的变形情况，对运行情况进行在线监测，提高检测效率。
在本实施例中，在步骤S4中，通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型时所采用的方法是利用离散小波变换对频响特性曲线进行分解然后再进行诊断，使用不同信息水平创建该传递函数曲线的平滑曲线，可以提高不同频段区域的信号差异检测过程的速度。
在本实施例中，进行诊断时包括以下步骤：
S401. 频响特性曲线分为测试频响特性曲线和参考频响特性曲线，分别对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线进行连续的平滑处理，包括7个平滑版本，分别是L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，频率范围是20Hz-2MHz，按着特定的程序，所获取的当前的频响曲线和参考曲线都要经过每一个平滑版本的比较，更好地提高检测精度；
S402.对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线从平滑版本L7开始分解，然后依次降低平滑版本，分析频率按着由低到高的顺序进行；
S403.从20Hz的频率开始比较每个平滑版本，并逐渐向更高的频率扩展，若在一个给定的频段内检测出正常差异，在该平滑版本下作为正常频段被存储，并且该频段的上限作为开始频率，然后比较下一个平滑版本，若无异常情况，则开始的频率值在下一次检测时保持不变，继续以这样的方式进行，直到L1平滑版本为止，故障差异是指由于变压器发生绕组变形而导致的频响特性曲线差异，正常差异是指并非由于变压器发生绕组变形而导致的频响曲线差异，包括由于设备的测试状态而引起的差异，通过这样的检测方式可以大大地提高检测精度。
S404.依据故障的发生频段，确定变压器绕组变形情况及故障类型。
在本实施例中，在步骤S403中，在每一种平滑版本下，检测到的包含异常差异或者差异越限的频段都要应用数学指数方法进行分析以判断这种差异是否是故障引起的，这样处理可以提高该方法的灵敏度。
在本实施例中，在步骤S404中，在确定故障类型的时候，以基于给定研究状况频响曲线的特性为限制标准来将频段细分，然后再确定故障类型，为确定故障类型，分频段处理是非常关键的，因为通常给定的故障类型发生在某个特定的频段，然而，分频段处理的方法目前并不经常采用，因为对于给定的传递函数，它的应用差别很大，为了避免这种情况的发生，应该将频段细分，细分的限制标准是基于给定研究状况频响曲线的特性，这样可以提高检测的精确度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.使用脉冲信号发生器向变压器绕组注入脉冲信号；
S2.使用安装在中性点接地线上的电流互感器采集变压器绕组的响应信号并传输至工控机的数据采集卡；
S3.工控机将数据采集卡采集到的响应信号经过快速傅里叶分析转换成频域信号并计算得到变压器绕组的频响特性曲线；
S4.通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型。
2.根据权利要求1所述的基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，其特征在于，在步骤S4中，通过变压器绕组的频响特性曲线判断绕组变形情况及故障类型时所采用的方法是利用离散小波变换对频响特性曲线进行分解然后再进行诊断。
3.根据权利要求2所述的基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，其特征在于，进行诊断时包括以下步骤：
S401.频响特性曲线分为测试频响特性曲线和参考频响特性曲线，分别对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线进行连续的平滑处理，包括7个平滑版本，分别是L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，频率范围是20Hz-2MHz；
S402.对测试频响特性曲线和参考频响特性曲线从平滑版本L7开始分解，然后依次降低平滑版本，分析频率按着由低到高的顺序进行；
S403.从20Hz的频率开始比较每个平滑版本，并逐渐向更高的频率扩展，若在一个给定的频段内检测出正常差异，在该平滑版本下作为正常频段被存储，并且该频段的上限作为开始频率，然后比较下一个平滑版本，若无异常情况，则开始的频率值在下一次检测时保持不变，继续以这样的方式进行，直到L1平滑版本为止；
S404.依据故障的发生频段，确定变压器绕组变形情况及故障类型。
4.根据权利要求3所述的基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，其特征在于，在步骤S403中，在每一个平滑版本下，检测到的包含异常差异或者差异越限的频段都要应用相关系数法和最大最小值分析法来进行分析以判断这种差异是否是故障引起的。
5.根据权利要求3所述的基于多分辨率分解法的变压器绕组故障类型检测方法，其特征在于，在步骤S404中，在确定故障类型的时候，以基于给定研究状况频响曲线的特性为限制标准来将频段细分，然后再确定故障类型。
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