CN113484801A - 一种变压器绕组状态的检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种变压器绕组状态的检测方法，包括：向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；利用扫频正弦电压激励和目标响应电流分别确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度对变压器的绕组状态进行检测。相较于现有技术而言，由于该方法是通过变压器绕组两端的导纳相似度来对变压器的绕组状态进行检测，不会受到变压器在投运前频率响应结果的限缩，这样就可以显著提高该变压器绕组故障检测方法在实际应用中的实用性。相应的，本申请所提供的一种变压器绕组状态的检测装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。

Description

一种变压器绕组状态的检测方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，特别涉及一种变压器绕组状态的判别方法、装置、设备及介质。

背景技术

如果变压器发生故障，其大部分的原因是由变压器绕组发生故障所引起的。因此，定期检测变压器绕组的健康状态起着极其重要的作用。现在较为常见的变压器绕组检测方法主要有短路阻抗测量法、低压冲击测量法、振动测量法以及FRA(Frequency ResponseAnalysis，频率响应分析法)等，其中，FRA被认为是检测变压器绕组故障最为敏感的方法。

在变压器出厂测试期间，FRA通常会作为变压器在出厂前的最后一次测试，并将FRA的频率响应结果作为变压器绕组是否健康的判断标准。在对变压器绕组进行定期检测的过程中，需要将变压器在运行期间的频率响应结果与变压器在投运前的频率响应结果进行比较，如果两次频率响应结果的差值较大，则说明变压器的绕组出现了故障。但是，对于使用时间较长的变压器而言，很容易在使用过程中将变压器在投运前的频率响应结果丢失，在此情况下，没有了变压器在投运前频率响应结果作为参考，FRA将在实践中无法使用。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何使用一种更好的方法来对变压器绕组的故障进行检测，以增加变压器绕组故障检测方法在实际应用中的实用性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变压器绕组状态的检测方法、装置、设备及介质，以增加变压器绕组故障检测方法在实际应用中的实用性。

其具体方案如下：

一种变压器绕组状态的检测方法，包括：

向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

利用所述扫频正弦电压激励和所述目标响应电流分别确定所述变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测。

优选的，所述向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励过程，包括：

利用函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励。

优选的，所述利用函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励的过程，包括：

在1MHz到1.6MHz的频率范围内，以5kHz的频率间隔对所述函数发生器所输出的正弦电压激励进行调整，以使所述函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励。

优选的，还包括：

利用示波器记录所述变压器在各个电压激励频率下的响应电流。

优选的，所述根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测的过程，包括：

若所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度大于第一预设阈值，则判定所述变压器的绕组处于正常状态；

若所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度小于第二预设阈值，则判定所述变压器的绕组处于故障状态。

优选的，所述第一预设阈值和第二预设阈值分别为0.9和0.6。

相应的，本发明还公开了一种变压器绕组状态的检测装置，包括：

响应电流获取模块，用于向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

导纳序列计算模块，用于利用所述扫频正弦电压激励和所述目标响应电流分别确定所述变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

绕组状态检测模块，用于根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测。

相应的，本发明还公开了一种变压器绕组状态的检测设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

可见，在本发明对变压器绕组状态进行检测的过程中，首先是向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流，之后，再利用扫频正弦电压激励和目标响应电流分别确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列，最后，根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度来对变压器的绕组状态进行检测。相较于现有技术而言，由于该方法是通过变压器绕组两端的导纳相似度来对变压器的绕组状态进行检测，不会受到变压器在投运前频率响应结果的限缩，这样就可以显著提高该变压器绕组故障检测方法在实际应用中的实用性。相应的，本发明所提供的一种变压器绕组状态的检测装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测方法的流程图；

图2为对变压器的绕组两端进行电压激励时的示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测装置的结构图；

图4为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测设备的结构图。

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。

请参见图1，图1为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测方法的流程图，该检测方法包括：

步骤S11：向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

步骤S12：利用扫频正弦电压激励和目标响应电流分别确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

步骤S13：根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度对变压器的绕组状态进行检测。

在本实施例中，是提供了一种变压器绕组状态的检测方法，利用该方法来对变压器的绕组状态进行检测，可以显著提高在对变压器绕组状态进行检测时的实用性。

在该检测方法中，首先是向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流。请参见图2，图2为对变压器的绕组两端进行电压激励时的示意图。其中，E为变压器绕组两端正弦电压激励的幅值，E1和E2分别为变压器绕组两端所注入的正弦电压激励，I1和I2分别为变压器绕组两端的响应电流。

之后，再利用向变压器绕组两端所注入的扫频正弦电压激励和目标响应电流来确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列，也即，I1/E1和I2/E2。换言之，通过求取目标响应电流和正弦电压激励的比值，就可以计算得到变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列。

可以理解的是，在正常情况下，对于均匀缠绕的变压器绕组，如果向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，那么，变压器在绕组两端的响应电流应该是完全相同的。但是，如果变压器绕组出现变形或者是匝间故障，在此状态下，再向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，变压器在绕组两端的响应电流就会出现不对称、响应电流不相等的情形。因此，根据变压器所具有的该属性特征就可以判断出变压器的绕组状态是否出现故障。

具体的，当获取得到变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列以后，根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度就可以判断出变压器的绕组状态是否出现故障。

相较于现有技术而言，由于利用该方法来对变压器的绕组状态进行检测时，不需要使用变压器在投运前的频率响应结果作为参考，只需要根据变压器绕组两端的导纳相似度就可以判断出变压器的绕组是否出现故障，这样就可以显著提高该检测方法在实际应用中的实用性。

可见，在本实施例对变压器绕组状态进行检测的过程中，首先是向变压器的绕组两端分别注入辅助相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流，之后，再利用扫频正弦电压激励和目标响应电流分别确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列，最后，根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度来对变压器的绕组状态进行检测。相较于现有技术而言，由于该方法是通过变压器绕组两端的导纳相似度来对变压器的绕组状态进行检测，不会受到变压器在投运前频率响应结果的限缩，这样就可以显著提高该变压器绕组故障检测方法在实际应用中的实用性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述步骤：向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励过程，包括：

利用函数发生器向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励。

在实际应用中，可以利用函数发生器来向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励。具体的，可以将函数发生器的型号设置为：AFG3101CTektronix，并在变压器绕组内部的中心处放置一块铝片，并以此来模拟参考接地面。

之后，再通过阻值为50Ω的同轴电缆将两个函数发生器分别连接至变压器绕组的出线端与中性端，为了使得这两个函数发生器能够产生电压相位相差180°的电压激励，可以将这两个函数发生器通过同轴电缆主从连接，并通过一个共同的时钟信号实现同步。具体的，在主从连接中，可以将一个函数发生器设置为参考激励源，然后，对另一个函数发生器进行实时调整，并通过调整改变其相位来使得两个函数发生器的电压波形能够始终保持180°的相位差。

此外，还可以将两个函数发生器的虚拟接地通过金属屏蔽电缆连接至绕组内部放置的铝片上，这样就可以将两个函数发生器均设置为高阻抗模式，由此就能够确保这两个函数发生器的最大输出电压可以保持在20V左右。

作为一种优选的实施方式，上述步骤：利用函数发生器向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励的过程，包括：

在1MHz到1.6MHz的频率范围内，以5kHz的频率间隔对函数发生器所输出的正弦电压激励进行调整，以使函数发生器向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励。

在利用函数发生器向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励时，是以5kHz的频率间隔调整两个函数发生器的输出电压激励在1MHz到1.6MHz的频率范围内进行变化，这样就可以使得函数发生器能够对变压器的绕组两端进行均匀、稳定的电压激励，由此就可以使得目标响应电流的数据更加规整与整齐。

作为一种优选的实施方式，上述检测方法还包括：

利用示波器记录变压器在各个电压激励频率下的响应电流。

为了使得计算得到的第一导纳序列和第二导纳序列更加准确与可靠，是利用示波器来记录变压器在各个电压激励频率下的电流响应。具体的，可以将示波器的电流探头通过同轴电缆连接至变压器绕组的两端，然后，在各个电压激励频率下获取变压器在绕组两端的响应电流，最后，再根据变压器在各个电压激励频率下的响应电流和所对应的电压激励计算变压器在绕组两端的导纳。

在实际应用中，可以将示波器的型号设置为：P6022Tektronix，并且，可以利用MATLAB来计算变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，不仅可以使得变压器的扫频正弦电压激励更加稳定与整齐，而且，也可以使得第一导纳序列和第二导纳序列的计算结果更加准确与可靠。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述步骤：根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度对变压器的绕组状态进行检测的过程，包括：

若第一导纳序列和第二导纳序列的相似度大于第一预设阈值，则判定变压器的绕组处于正常状态；

若第一导纳序列和第二导纳序列的相似度小于第二预设阈值，则判定变压器的绕组处于故障状态。

在本实施例中，在根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度对变压器绕组状态的检测过程中，如果第一导纳序列和第二导纳序列的相似度大于第一预设阈值，则说明变压器的绕组基本上没有发生较大的变形，处于正常状态；如果第一导纳序列和第二导纳序列的相似度小于第二预设阈值，也即，两条导纳序列的部分频谱或全部频谱明显不匹配，则说明变压器的绕组处于故障状态，需要进行检测。

具体的，可以将第一预设阈值设置为0.9，将第二预设阈值设置为0.6。当然，在实际应用中，还可以根据实际情况对第一预设阈值和第二预设阈值进行适应性调整，此处不作具体赘述。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，就可以准确地判断出变压器的绕组是否发生故障。

请参见图3，图3为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测装置的结构图，该检测装置包括：

响应电流获取模块21，用于向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

导纳序列计算模块22，用于利用扫频正弦电压激励和目标响应电流分别确定变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

绕组状态检测模块23，用于根据第一导纳序列和第二导纳序列的相似度对变压器的绕组状态进行检测。

本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测装置，具有前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法所具有的有益效果。

请参见图4，图4为本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测设备的结构图，该检测设备包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种变压器绕组状态的检测设备，具有前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法所具有的有益效果。

相应的，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，具有前述所公开的一种变压器绕组状态的检测方法所具有的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种变压器绕组状态的判别方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种变压器绕组状态的检测方法，其特征在于，包括：

向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

利用所述扫频正弦电压激励和所述目标响应电流分别确定所述变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励过程，包括：

利用函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述利用函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励的过程，包括：

在1MHz到1.6MHz的频率范围内，以5kHz的频率间隔对所述函数发生器所输出的正弦电压激励进行调整，以使所述函数发生器向所述变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的所述扫频正弦电压激励。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，还包括：

利用示波器记录所述变压器在各个电压激励频率下的响应电流。

5.根据权利要求1至4任一项所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测的过程，包括：

若所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度大于第一预设阈值，则判定所述变压器的绕组处于正常状态；

若所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度小于第二预设阈值，则判定所述变压器的绕组处于故障状态。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述第一预设阈值和第二预设阈值分别为0.9和0.6。

7.一种变压器绕组状态的检测装置，其特征在于，包括：

响应电流获取模块，用于向变压器的绕组两端分别注入幅值相等、相位相反的扫频正弦电压激励，得到目标响应电流；

导纳序列计算模块，用于利用所述扫频正弦电压激励和所述目标响应电流分别确定所述变压器在不同电压激励频率下两个绕组端口的第一导纳序列和第二导纳序列；

绕组状态检测模块，用于根据所述第一导纳序列和所述第二导纳序列的相似度对所述变压器的绕组状态进行检测。

8.一种变压器绕组状态的检测设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的一种变压器绕组状态的检测方法的步骤。

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