CN111983364A - 绕组轴向移位下振荡波测试平台及测评方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器绕组轴向移位下振荡波测试平台及测评方法。测试平台由箱体(8)、绕组轴向移位模拟装置(7)、套管(41)和套管(42)、铁心(5)、绕组(6)、高压方波电源(1)、示波器(2)、计算机(3)组成；计算机(3)控制轴向移位模拟装置(7)工作；高压方波电源(1)产生检测信号；检测信号经套管(41)从绕组(6)首端注入，从绕组(6)末端经套管(42)流出；示波器(2)采集来自套管(42)的数据并将其传输至计算机(3)中；通过计算轴向移位相似系数Sxy对轴向移位程度进行定量分析。本发明可以有效模拟多种轴向移位故障下绕组振荡波的变化，并提取特征参数进行研究，能够作为研究使用并为工程实际提供参考。

Description

绕组轴向移位下振荡波测试平台及测评方法
技术领域
本发明属于变压器故障模拟技术领域，具体涉及绕组轴向移位下振荡波测试平台与振荡波测评方法。
背景技术
变压器作为电力系统中的核心设备之一，其稳定性和可靠性关系到整个系统的正常运行，轴向移位故障是变压器的常见故障之一，当变压器发生轴向移位故障时，绕组线饼发生变形，稳定性被破坏，绕组的机械性能会逐步下降，在电磁力冲击下容易发生累积效应，进一步引发更严重的故障，甚至导致变压器烧毁，造成重大经济损失甚至安全问题。因此及时有效地采取措施对变压器绕组缺陷进行检测，防止变形的进一步恶化，提高变压器运行的可靠性，对于保障电力系统的安全运行具有重要的意义。
变压器绕组可以看成无源二端口网络，可用分布电感、电阻、电容来表征。变压器的轴向移位总是先发生微小变形，并有累积效应，这会逐渐导致绕组等值电感、电阻、电容发生变化，从而使变压器绕组振荡产生变化。振荡波法在测试时采用直流激励，易实现高电压等级测试，高压振荡波不仅能够有效诊断绕组状态，而且拥有较强的现场抗干扰能力，能提高绕组状态诊断的可靠性。因此研究绕组轴向移位时变压器振荡波的变化，分析轴向移位对变压器绕组的影响很有工程意义。
目前现有的变压器绕组轴向移位故障模拟接线繁琐，不易操作，且接线过多会对现场试验造成干扰。而对于变压器绕组振荡波在轴向移位时的具体变化，即发生轴向移位时绕组振荡波的变化情况还没有研究。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出绕组轴向移位下振荡波测试平台与测评方法，以探究变压器绕组在绕组轴向移位不同程度时绕组振荡波的变化情况，其具有操作方便、没有接线干扰等特点，能够有效地研究轴向移位与绕组振荡波的变化关系，从而为实际工程提供参考。
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明采用如下技术解决方案：
绕组轴向移位下振荡波测试平台，其主要由箱体(8)、绕组轴向移位模拟装置(7)、套管(41)和套管(42)、铁心(5)、绕组(6)、高压方波电源(1)、示波器(2)、计算机(3)组成；箱体(8)可控制开合放入绕组轴向移位模拟装置(7)；计算机(3)控制轴向移位模拟装置(7)工作；高压方波电源(1)产生检测信号；绕组(6)线饼之间串联，检测信号经套管(41)从绕组(6)首端注入，从绕组(6)末端经套管(42)流出；示波器(2)采集来自套管(42)的信号数据并将其传输至计算机(3)中；计算机(3)进行数据分析；
所述轴向移位模拟装置(7)外表均涂有绝缘漆，由升降齿轮(71)、传送带(72)、支撑杆(73)、移位圆环(74)、伸缩齿轮(75)、伸缩滑杆(76)、控制台(77)、装置底座(78)和四个可折叠车轮(79)组成；通过控制可折叠车轮(79)将装置底座(78)移至箱体(8)旁，然后将可折叠车轮(79)折叠进装置底座(78)，将装置固定且避免可折叠车轮(79)受力损坏；通过计算机操作界面对移位模拟装置控制台(77)进行控制；控制台(77)上下键控制升降齿轮(71)转动，使固定在传送带(72)上的支撑杆(73)轴向位移到绕组油道间；控制台(77)左右键控制伸缩齿轮(73)在伸缩滑杆(76)上水平位移；根据绕组轴向移位实验的需要，通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用，结合变压器绕组参数将移位圆环(74)移至目标绕组下方，移位圆环(74)厚度小于绕组饼间间距；两个轴向移位模拟装置(7)由移位圆环(74)进行连接；
所述轴向移位圆环(74)由左半圆环(742)，右半圆环(743)组合而成，接头处为卯榫结构；在左半圆环(742)，右半圆环(743)内有移位触头(741)，移位触头(741)内有刻度，个数可根据需要自行添加或增减；通过控制移位触头(741)的上升高度，可使绕组发生不同程度的轴向移位；通过控制不同移位触头(741)的抬升，能模拟不同位置绕组的轴向移位故障。
本发明的目的还在于为上述测试平台提供一种绕组轴向移位下振荡波测评方法，包括如下步骤：
X1：绕组(6)首端通过套管(41)与高压方波电源(1)连接，绕组(6)末端通过套管(42)与示波器(2)连接；
X2：根据轴向移位故障模拟的需要，通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用使移位触头(741)到达指定位置，通过计算机(3)控制移位触头(741)的个数和上升高度，完成轴向移位故障模拟；
X3：开启高压方波电源(1)进行轴向移位下振荡波试验，完成试验后将移位圆环(74)复位，示波器(2)采集试验数据并传输到计算机(3)中；
X4：重复步骤X2和X3，获取相同轴向移位程度下不同变压器绕组位置、同一绕组位置下不同移位程度、不同绕组位置不同移位程度等多种轴向移位故障下的变压器振荡波数据；
X5：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相关矩阵：
Figure BDA0002650073920000021
式中，
Figure BDA0002650073920000031
和
Figure BDA0002650073920000032
分别为正常和故障情况下振荡波数据；
Figure BDA0002650073920000033
为与
Figure BDA0002650073920000034
同型的矩阵，各元素相等且为
Figure BDA0002650073920000035
中元素的均值；-1表示矩阵的逆；T表示矩阵的转置；
X6：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相似系数Sxy：
Figure BDA0002650073920000036
式中，
Figure BDA0002650073920000037
表示矩阵
Figure BDA0002650073920000038
中各元素的均值；
X7：当Sxy>A时，认定为正常绕组；当B≤Sxy≤A时，认定为轻度故障绕组；当C≤Sxy<B时，认定为中度故障绕组修；当Sxy<C时，认定为重度故障绕组。其中，A、B、C相关参数指标是和变压器型号、大小有关的参数。
附图说明
图1为本发明实施例的总体结构示意图；
图2为本发明实施例的轴向移位模拟装置示意图；
图3为本发明实施例的移位圆环的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，绕组轴向移位下振荡波测试平台，其主要由箱体(8)、绕组轴向移位模拟装置(7)、套管(41)和套管(42)、铁心(5)、绕组(6)、高压方波电源(1)、示波器(2)、计算机(3)组成；箱体(8)可控制开合放入绕组轴向移位模拟装置(7)；计算机(3)控制轴向移位模拟装置(7)工作；高压方波电源(1)产生检测信号；绕组(6)线饼之间串联，检测信号经套管(41)在绕组(6)首端注入，从绕组(6)末端经套管(42)流出；示波器(2)采集来自套管(42)的信号数据并将其传输至计算机(3)中；计算机(3)控制移位模拟装置控制台(77)工作并进行数据分析；
图2为轴向移位模拟装置示意图，所述的轴向移位模拟装置(7)外表均涂有绝缘漆，由升降齿轮(71)、传送带(72)、支撑杆(73)、移位圆环(74)、伸缩齿轮(75)、伸缩滑杆(76)、控制台(77)、装置底座(78)、可折叠车轮(79)组成；可折叠车轮(79)有四个，通过控制可折叠车轮(79)将装置底座(78)移至箱体(8)旁，然后将可折叠车轮(79)折叠进装置底座(78)，将轴向移位模拟装置(7)固定；控制台(77)上下键控制升降齿轮(71)转动，使固定在传送带(72)上的支撑杆(73)轴向位移到绕组油道间；控制台(77)左右键控制伸缩齿轮(73)在伸缩滑杆(76)上水平位移；通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用，将移位圆环(74)移至设定轴向移位绕组下方，移位圆环(74)厚度小于绕组饼间间距；两个相似的轴向移位模拟装置(7)由移位圆环(74)连接；
图3为移位圆环的俯视图，移位圆环(74)是由两个半圆环状结构组合而成，接头处为卯榫结构，在左半圆环(742)，右半圆环(743)内有移位触头(741)，移位触头(741)内有刻度，个数可根据需要自行添加；移位触头(741)的抬升由计算机(3)控制；通过控制移位触头(741)的上升高度，可使绕组发生不同程度的轴向移位；通过控制不同移位触头(741)的抬升，能模拟不同位置绕组的轴向移位故障。
本发明在使用时，主要步骤如下：
X1：绕组(6)首端通过套管(41)与高压方波电源(1)连接，绕组(6)末端通过套管(42)与示波器(2)连接；
X2：根据轴向移位故障模拟的需要，通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用使移位触头(741)到达指定位置，通过计算机(3)控制移位触头(741)的个数和上升高度，完成轴向移位故障模拟；
X3：开启高压方波电源(1)进行轴向移位下振荡波试验，完成试验后将移位圆环(74)复位，示波器(2)采集试验数据并传输到计算机(3)中；
X4：重复步骤X2和X3，获取相同轴向移位程度下不同变压器绕组位置、同一绕组位置下不同移位程度、不同绕组位置不同移位程度等多种轴向移位故障下的变压器振荡波数据；
X5：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相关矩阵：
Figure BDA0002650073920000041
式中，
Figure BDA0002650073920000042
和
Figure BDA0002650073920000043
分别为正常和故障情况下振荡波数据；
Figure BDA0002650073920000044
为与
Figure BDA0002650073920000045
同型的矩阵，各元素相等且为
Figure BDA0002650073920000046
中元素的均值；-1表示矩阵的逆；T表示矩阵的转置；
X6：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相似系数Sxy：
Figure BDA0002650073920000047
式中，
Figure BDA0002650073920000048
表示矩阵
Figure BDA0002650073920000049
中各元素的均值；
X7：当Sxy>A时，认定为正常绕组；当B≤Sxy≤A时，认定为轻度故障绕组；当C≤Sxy<B时，认定为中度故障绕组修；当Sxy<C时，认定为重度故障绕组。其中，A、B、C相关参数指标是和变压器型号、大小有关的参数。

Claims (2)

1.一种绕组轴向移位下振荡波测试平台，其特征在于：主要由箱体(8)、绕组轴向移位模拟装置(7)、套管(41)和套管(42)、铁心(5)、绕组(6)、高压方波电源(1)、示波器(2)、计算机(3)组成；
所述箱体(8)可控制开合放入绕组轴向移位模拟装置(7)；计算机(3)控制轴向移位模拟装置(7)工作；高压方波电源(1)产生检测信号；绕组(6)线饼之间串联，检测信号经套管(41)在绕组(6)首端注入，从绕组(6)末端经套管(42)流出；示波器(2)采集来自套管(42)的信号数据并将其传输至计算机(3)中；
所述轴向移位模拟装置(7)外表均涂有绝缘漆，由升降齿轮(71)、传送带(72)、支撑杆(73)、移位圆环(74)、伸缩齿轮(75)、伸缩滑杆(76)、控制台(77)、装置底座(78)和四个可折叠车轮(79)组成；通过控制可折叠车轮(79)将装置底座(75)移至箱体(8)旁；计算机(3)控制移位模拟装置控制台(77)工作；控制台(77)上下键控制升降齿轮(71)转动，使固定在传送带(72)上的支撑杆(73)轴向位移；控制台(77)左右键控制伸缩齿轮(73)在伸缩滑杆(76)上水平位移；通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用，将移位圆环(74)移至设定轴向移位绕组下方；两个相似的轴向移位模拟装置(7)通过移位圆环(74)连接；
所述轴向移位圆环(74)由左半圆环(742)，右半圆环(743)组合而成，接头处为卯榫结构；在左半圆环(742)，右半圆环(743)内有移位触头(741)；移位触头(741)内有刻度并可由计算机(3)控制升降。
2.采用权利要求1所述的测试平台进行绕组轴向移位下振荡波测评方法，其特征在于，包括如下步骤：
X1：绕组(6)首端通过套管(41)与高压方波电源(1)连接，绕组(6)末端通过套管(42)与示波器(2)连接；
X2：根据轴向移位故障模拟的需要，通过可折叠车轮(79)、升降齿轮(71)和伸缩齿轮(73)的共同作用使移位触头(741)到达指定位置，通过计算机(3)控制移位触头(741)的个数和上升高度，完成轴向移位故障模拟；
X3：开启高压方波电源(1)进行轴向移位下振荡波试验，完成试验后将移位圆环(74)复位，示波器(2)采集试验数据并传输到计算机(3)中；
X4：重复步骤X2和X3，获取相同轴向移位程度下不同变压器绕组位置、同一绕组位置下不同移位程度、不同绕组位置不同移位程度等多种轴向移位故障下的变压器振荡波数据；
X5：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相关矩阵：
Figure FDA0002650073910000021
式中，
Figure FDA0002650073910000022
和
Figure FDA0002650073910000023
分别为正常和故障情况下振荡波数据；
Figure FDA0002650073910000024
为与
Figure FDA0002650073910000025
同型的矩阵，各元素相等且为
Figure FDA0002650073910000026
中元素的均值；-1表示矩阵的逆；T表示矩阵的转置；
X6：计算正常情况下和绕组轴向移位情况下振荡波数据的相似系数Sxy：
Figure FDA0002650073910000027
式中，
Figure FDA0002650073910000028
表示矩阵
Figure FDA0002650073910000029
中各元素的均值；
X7：当Sxy>A时，认定为正常绕组；当B≤Sxy≤A时，认定为轻度故障绕组；当C≤Sxy<B时，认定为中度故障绕组修；当Sxy<C时，认定为重度故障绕组。其中，A、B、C相关参数指标是和变压器型号、大小有关的参数。
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