CN110645888A - 一种基于频响分析fra的绕组变形判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,包括如下步骤:根据变压器绕组等值电路模型建立方法,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律,判定绕组系统参数辨识技术,对绕组电路参数的影响因素归纳总结,获得绕组系统参数变化与变形因素的联系,使用扫频阻抗曲线进行判断,将短路电抗法与频响法结合在一起,可以称之为“扫频阻抗法”,扫频阻抗法是一种新型变压器绕组变形测试方法,很好地结合了以上两种测试方法的特点,且在测试原理上有较大的突破,并具有测试设备简单易携、灵敏度高和判据明确等优势,利用该方法,一次测试便可获得变压器扫频阻抗曲线和短路阻抗值,有效地减小了多次接线所造成的误差。
Description
技术领域
本发明涉及绕组技术领域,具体为一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法。
背景技术
变压器是电力系统中重要的电气设备之一,其安全运行对于保证电网安全意义重大,据有关统计资料介绍,变压器绕组是变压器事故损坏的主要部位,变压器绕组抗短路能力差是造成变压器运行损坏的主要原因,随着电网容量的不断增大,超高压与特高压电力系统的逐步建立,大容量、大区域互联和西电东送等复杂系统的即将形成,对电力系统的安全运行和供电可靠性都提出了更高的要求,特别是随着超高压输电系统全国联网、紧凑型输电线路的建成、带有静补或串补的交流柔性超高压输电系统的采用,输电系统的短路电流将达到较高水平,如63kA,这就要求各变压器产品都能承受较高短路电流所产生的较大电动力和机械力,随着电网容量的日益增大,短路容量亦随之增大,短路故障造成的变压器损坏事故呈上升趋势,而因外部短路造成变压器绕组变形,又是变压器运行过程中的常见故障,严重威胁着系统的安全运行。当变压器在运行过程中遭受短路故障电流冲击时,在变压器绕组内将流过很大的短路电流,短路电流在与漏磁场的互相作用下,产生很大的电动力,这时每个绕组都将承受巨大的、不均匀的径向电动力和轴向电动力,另外,变压器在运输、安装等过程中也可能受到意外的碰撞冲击、颠簸和振动等。在这些力(电动力或机械力)的作用下,绕组可能产生机械位移和变形,并可能引发绝缘损伤、绕组短路和烧毁等严重的变压器事故,此外,保护系统存在死区或动作失灵都会导致变压器承受短路电流作用的时间长,这也是绕组发生变形的原因之一,因此,设计一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,包括如下步骤:步骤一,根据变压器绕组等值电路模型建立方法;步骤二,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;步骤三,判定绕组系统参数辨识技术;步骤四,对绕组电路参数的影响因素归纳总结;步骤五,获得绕组系统参数变化与变形因素的联系;步骤六,使用扫频阻抗曲线进行判断;
其中在上述的步骤一中,根据变压器绕组等值电路模型建立方法,通过短路电抗法判定绕组状态;
其中在上述的步骤二中,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;
其中在上述的步骤三中,基于绕组等值电路模型,根据变压器绕组扫频阻抗系统函数基本形式、扫频阻抗曲线获取技术及影响因素,进而判定基于扫频阻抗曲线的绕组系统参数辨识技术;
其中在上述的步骤四中,基于绕组系统参数辨识技术进行绕组电路参数的影响因素及变化规律的归纳总结;
其中在上述的步骤五中,获得绕组系统参数变化与故障类型、变形位置和变形程度等因素之间的联系;
其中在上述的步骤六中,使用扫频阻抗曲线的绕组电路参数辨识技术及其在绕组变形智能检测技术对绕组变形进行判断。
根据上述技术方案,所述步骤三中,变压器绕组等值电路模型建立方法基于测试绕组中漏感的变化,功率表W测得的是有功功率,伏特表V测得的是电压有效值,安培表A测得的是电流有效值;
一般由于G10>>R1+R12,X10>>X1+X12,计算中可忽略G10与X10。由图可知:
由测得的Z的变化,即可判定被试绕组状态。
根据上述技术方案,所述步骤一中,所述扫频阻抗曲线是通过扫频抗阻法判定而成。
根据上述技术方案,所述扫频抗阻法通过短路电抗法与频响法结合在一起获得。
根据上述技术方案,所述频响分析FRA法是对于一个单入单出、线性时不变的无源网络,其特性在频率域上可用传递函数H(jω)描述,而变压器绕组就是一个由线性的电阻、电感和电容等参数组成的无源线性两端口网络,当变压器绕组发生变形后,必然导致其等效网络相应部分的参数发生改变,其H(jω)也发生相应变化,这样通过比较两次测试得到的H(jω),就可能判断变压器绕组的状态是否正常。
根据上述技术方案,所述扫频抗阻法中,是将一稳定的正弦波扫频信号通常为1~1000kHz施加到被试变压器的一端,同时记录该端和另一端的电压幅值和相角,经处理可以得到被试变压器的一组频响曲线H(jω)。
根据上述技术方案,所述扫频抗阻法中,如果扫频信号中包括有50Hz的工频成分,可以根据原边及副边的信号计算得到变压器的短路电抗。
根据上述技术方案,所述扫频抗阻法中,H(jω)可以看成是原边电压与副边电流在频域的一个比值,而显然电压与电流的比值对应是电抗的概念,如果能够从频率响应曲线的低频区域推导出50Hz的值,H(jω)与短路电抗是对应的,可以用来进行变压器绕组状况的诊断,就可以用短路电抗法做判据。
根据上述技术方案,所述扫频抗阻法中,在使用短路电抗法做判断依据时,需要在所选择的低频段,保证负载电流应足够大,否则激磁电流的影响会导致结果的准确度大大降低,这也就要求频响法使用的仪器应功率加大,电流足够大才行。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本方法是基于频响法,将短路电抗法与频响法结合在一起,这种方法可以称之为“扫频阻抗法”,扫频阻抗法是一种新型变压器绕组变形测试方法,很好地结合了以上两种测试方法的特点,且在测试原理上有较大的突破,并具有测试设备简单易携、灵敏度高和判据明确等优势,利用该方法,一次测试便可获得变压器扫频阻抗曲线和短路阻抗值,有效地减小了多次接线所造成的误差。
附图说明
图1是本发明的方法流程图;
图2是本发明的短路阻抗法的原理接线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2,本发明提供一种技术方案:一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,包括如下步骤:步骤一,根据变压器绕组等值电路模型建立方法;步骤二,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;步骤三,判定绕组系统参数辨识技术;步骤四,对绕组电路参数的影响因素归纳总结;步骤五,获得绕组系统参数变化与变形因素的联系;步骤六,使用扫频阻抗曲线进行判断;
其中在上述的步骤一中,根据变压器绕组等值电路模型建立方法,通过短路电抗法判定绕组状态,变压器绕组等值电路模型建立方法基于测试绕组中漏感的变化,功率表W测得的是有功功率,伏特表V测得的是电压有效值,安培表A测得的是电流有效值;
一般由于G10>>R1+R12,X10>>X1+X12,计算中可忽略G10与X10。由图可知:
由测得的Z的变化,即可判定被试绕组状态;
其中在上述的步骤二中,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;
其中在上述的步骤三中,基于绕组等值电路模型,根据变压器绕组扫频阻抗系统函数基本形式、扫频阻抗曲线获取技术及影响因素,进而判定基于扫频阻抗曲线的绕组系统参数辨识技术,扫频阻抗曲线是通过扫频抗阻法判定而成,扫频抗阻法通过短路电抗法与频响法结合在一起获得,频响分析FRA法是对于一个单入单出、线性时不变的无源网络,其特性在频率域上可用传递函数H(jω)描述,而变压器绕组就是一个由线性的电阻、电感和电容等参数组成的无源线性两端口网络,当变压器绕组发生变形后,必然导致其等效网络相应部分的参数发生改变,其H(jω)也发生相应变化,这样通过比较两次测试得到的H(jω),就可能判断变压器绕组的状态是否正常,扫频抗阻法中,是将一稳定的正弦波扫频信号通常为1~1000kHz施加到被试变压器的一端,同时记录该端和另一端的电压幅值和相角,经处理可以得到被试变压器的一组频响曲线H(jω),H(jω)可以看成是原边电压与副边电流在频域的一个比值,而显然电压与电流的比值对应是电抗的概念,如果能够从频率响应曲线的低频区域推导出50Hz的值,H(jω)与短路电抗是对应的,可以用来进行变压器绕组状况的诊断,就可以用短路电抗法做判据,在使用短路电抗法做判断依据时,需要在所选择的低频段,保证负载电流应足够大,否则激磁电流的影响会导致结果的准确度大大降低,这也就要求频响法使用的仪器应功率加大,电流足够大才行;
其中在上述的步骤四中,基于绕组系统参数辨识技术进行绕组电路参数的影响因素及变化规律的归纳总结;
其中在上述的步骤五中,获得绕组系统参数变化与故障类型、变形位置和变形程度等因素之间的联系;
其中在上述的步骤六中,使用扫频阻抗曲线的绕组电路参数辨识技术及其在绕组变形智能检测技术对绕组变形进行判断。
基于上述,本发明的优点在于,该方法仍然是基于频响法,根据变压器绕组等值电路模型建立方法,可以推导出低频处的“短路阻抗”值,频响法在测试时,是将一稳定的正弦波扫频信号,通常为1~1000kHz,施加到被试变压器的一端,同时记录该端和另一端的电压幅值和相角,经处理可以得到被试变压器的一组频响曲线,通过这样就很好的将短路电抗法与频响法结合在一起,这种方法可以称之为“扫频阻抗法”,扫频阻抗法是一种新型变压器绕组变形测试方法,由于短路阻抗法判据明确,因此可以首先采用短路阻抗法来判断变压器绕组是否发生了变形,然后利用频响法来判断发生变形的是哪一个绕组以及变形的类型等利用该方法,一次测试便可获得变压器扫频阻抗曲线和短路阻抗值,有效地减小了多次接线所造成的误差。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,包括如下步骤:步骤一,根据变压器绕组等值电路模型建立方法;步骤二,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;步骤三,判定绕组系统参数辨识技术;步骤四,对绕组电路参数的影响因素归纳总结;步骤五,获得绕组系统参数变化与变形因素的联系;步骤六,使用扫频阻抗曲线进行判断;其特征在于:
其中在上述的步骤一中,根据变压器绕组等值电路模型建立方法,通过短路电抗法判定绕组状态;
其中在上述的步骤二中,分析绕组物理形态对绕组RLC等分布参数的影响规律;
其中在上述的步骤三中,基于绕组等值电路模型,根据变压器绕组扫频阻抗系统函数基本形式、扫频阻抗曲线获取技术及影响因素,进而判定基于扫频阻抗曲线的绕组系统参数辨识技术;
其中在上述的步骤四中,基于绕组系统参数辨识技术进行绕组电路参数的影响因素及变化规律的归纳总结;
其中在上述的步骤五中,获得绕组系统参数变化与故障类型、变形位置和变形程度等因素之间的联系;
其中在上述的步骤六中,使用扫频阻抗曲线的绕组电路参数辨识技术及其在绕组变形智能检测技术对绕组变形进行判断。
3.根据权利要求1所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述步骤一中,所述扫频阻抗曲线是通过扫频抗阻法判定而成。
4.根据权利要求3所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述扫频抗阻法通过短路电抗法与频响分析FAR法结合在一起获得。
5.根据权利要求4所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述频响分析FRA法是对于一个单入单出、线性时不变的无源网络,其特性在频率域上可用传递函数H(jω)描述,而变压器绕组就是一个由线性的电阻、电感和电容等参数组成的无源线性两端口网络,当变压器绕组发生变形后,必然导致其等效网络相应部分的参数发生改变,其H(jω)也发生相应变化,这样通过比较两次测试得到的H(jω),就可能判断变压器绕组的状态是否正常。
6.根据权利要求4所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述扫频抗阻法中,是将一稳定的正弦波扫频信号通常为1~1000kHz施加到被试变压器的一端,同时记录该端和另一端的电压幅值和相角,经处理可以得到被试变压器的一组频响曲线H(jω)。
7.根据权利要求4所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述扫频抗阻法中,如果扫频信号中包括有50Hz的工频成分,可以根据原边及副边的信号计算得到变压器的短路电抗。
8.根据权利要求4所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述扫频抗阻法中,H(jω)可以看成是原边电压与副边电流在频域的一个比值,而显然电压与电流的比值对应是电抗的概念,如果能够从频率响应曲线的低频区域推导出50Hz的值,H(jω)与短路电抗是对应的,可以用来进行变压器绕组状况的诊断,就可以用短路电抗法做判据。
9.根据权利要求8所述的一种基于频响分析FRA的绕组变形判断方法,其特征在于:所述扫频抗阻法中,在使用短路电抗法做判断依据时,需要在所选择的低频段,保证负载电流应足够大,否则激磁电流的影响会导致结果的准确度大大降低,这也就要求频响法使用的仪器应功率加大,电流足够大才行。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112067992A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-11 | 神华铁路装备有限责任公司 | 电机绕组的劣化度检测方法、装置、检测设备和存储介质 |
CN112098906A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-18 | 淮南万泰电子股份有限公司 | 一种一体机的绕组性能检测系统 |
CN117685869A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 南京立业电力变压器有限公司 | 一种在变压器器身装配前电抗法检测绕组变形的装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202041583U (zh) * | 2011-03-17 | 2011-11-16 | 中国电力科学研究院 | 变压器短路阻抗的扫频测量装置 |
CN102997838A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-27 | 中国电力科学研究院 | 一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法 |
CN105004260A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-10-28 | 贵阳供电局 | 采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法 |
CN110006326A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-12 | 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 | 一种基于频响分析fra的变压器绕组变形智能检测方法 |
CN110057283A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-26 | 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 | 一种基于短路电抗的变压器绕组变形智能检测方法 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202041583U (zh) * | 2011-03-17 | 2011-11-16 | 中国电力科学研究院 | 变压器短路阻抗的扫频测量装置 |
CN102997838A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-27 | 中国电力科学研究院 | 一种基于扫频短路特征的变压器绕组变形故障诊断方法 |
CN105004260A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-10-28 | 贵阳供电局 | 采用扫频短路阻抗法对变压器绕组进行变形测试的方法 |
CN110006326A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-12 | 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 | 一种基于频响分析fra的变压器绕组变形智能检测方法 |
CN110057283A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-26 | 国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司 | 一种基于短路电抗的变压器绕组变形智能检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘勇 等: "检测变压器故障的扫频阻抗法特性研究及应用", 《高电压技术》 * |
崔迎 等: "用于扫频阻抗法的变压器绕组等效电路模型研究", 《高压电器》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112067992A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-11 | 神华铁路装备有限责任公司 | 电机绕组的劣化度检测方法、装置、检测设备和存储介质 |
CN112067992B (zh) * | 2020-08-21 | 2023-09-12 | 神华铁路装备有限责任公司 | 电机绕组的劣化度检测方法、装置、检测设备和存储介质 |
CN112098906A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-18 | 淮南万泰电子股份有限公司 | 一种一体机的绕组性能检测系统 |
CN112098906B (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-08 | 淮南万泰电子股份有限公司 | 一种一体机的绕组性能检测系统 |
CN117685869A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-12 | 南京立业电力变压器有限公司 | 一种在变压器器身装配前电抗法检测绕组变形的装置 |
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