CN114200349B - 基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力设备质量检测技术领域,具体涉及基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法,评估装置包括:振动传感器、电容电流取样盒、信号处理单元、上部探测线圈和下部探测线圈,所述振动传感器设置于变压器油箱的中心位置,变压器内部设有多个变压器绕组,所述上部探测线圈设置于所述上铁轭的下端,所述下部探测线圈设置于所述下铁轭的上端,所述电容电流取样盒、振动传感器、上部探测线圈、下部探测线圈均与所述信号处理单元相连接,评估方法包括以下步骤:绕组变形信号监测、绕组变形信号提取分析和绕组变形程度评估。

Description

基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法
技术领域
本发明属于电力设备质量检测技术领域,具体涉及基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法。
背景技术
绕组变形是变压器运行中常见的问题。一般情况下,绕组发生了变形的变压器还会继续运行一段时间,但如果不能得到合适的修理,绕组因变形导致累积效应会进一步发展,最终导致变压器损坏,影响了供电可靠性。但是传统的变压器绕组变形检测主要是依赖于停电的频率响应检测、短路阻抗等方法,这些方法最大的问题:一是需要变压器停电,影响供电可靠性;二是这些检测方法本身存在各自的缺点,频率响应检测过于灵敏,短路阻抗检测在小电流检测下检测结果受干扰因素大,容易产生较大偏差,严重影响了变压器绕组变形程度的评估诊断。变压器绕组变形程度一旦无法误判,可能加剧变压器的损坏程度,甚至产生大面积停电事故。
现有技术中主要针对变压器停电开展绕组变形的检测和评估,供电可靠性差,部分通过带电监测方法,这些方法大都存在方法单一、效率低、准确率不高等问题,且无法评估变压器实际带电运行状态下的变形程度,因此现有技术中无法解决实际变压器不停电检测准确评估绕组是否变形的问题。现有技术中与本发明接近的专利技术CN202011528297.0,本专利申请公开了一种电力变压器绕组变形在线监测方法及装置,该发明专利主要在变压器内部绕组设置光纤传感器,通过监测光参量的变化,实时反馈绕组形变程度。该专利监测信号单一,无法克服变压器绕组外部及内部组部件的扰动带来的检测误差,准确度不高。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足,提供了一种基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法,在变压器绕组发生变形后,在不停电的情况下通过实时监测,及时提出变压器绕组的变形程度,为变压器检修提供了决策依据,避免了变压器故障扩大,本发明对防止了变压器的损坏、提高了运行可靠性具有重要意义。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估装置,包括:振动传感器、电容电流取样盒、信号处理单元、上部探测线圈和下部探测线圈,六个所述电容电流取样盒分别设置于变压器的中压套管的A相、B相、C相的末屏处和低压套管的A相、B相、C相的末屏处,所述振动传感器设置于变压器油箱的中心位置,变压器内部设有多个变压器绕组,分别为A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组,所述变压器绕组包括:铁心主柱、上铁轭、下铁轭、低压绕组、中压绕组和高压绕组,所述低压绕组、中压绕组和高压绕组从里向外依次套设于所述铁心主柱上,此变压器结构为现有成熟技术,故在此不做详述,所述上部探测线圈设置于所述上铁轭的下端,且所述上部探测线圈位于所述中压绕组与低压绕组之间的正上方,所述下部探测线圈设置于所述下铁轭的上端,且所述下部探测线圈位于所述低压绕组与所述铁心主柱之间的正下方,所述电容电流取样盒、振动传感器、上部探测线圈、下部探测线圈均与所述信号处理单元相连接。
进一步的,所述上部探测线圈和下部探测线圈均为圆形结构,所述上部探测线圈的直径的值为中压绕组半径与低压绕组半径的差值,所述下部探测线圈的直径的值为低压绕组半径与铁心主柱半径的差值,当变压器绕组发生变形后,中压绕组与低压绕组的相对位置发生变化,低压绕组与对应铁心主柱的相对位置发生变化,位置变化导致漏磁场的变化,通过上部探测线圈与下部探测线圈的设置,共同研判变压器绕组变形程度,提高了绕组变形的监测准确性。
进一步的,所述上部探测线圈和下部探测线圈均通过探测线圈信号线与所述信号处理单元相连接,所述探测线圈信号线的外部设置有绝缘纸板和铁磁屏蔽片,即所述探测线圈信号线与变压器壳体、上铁轭或下铁轭接触的之间均间隔有绝缘纸板和铁磁屏蔽片,起到了对探测线圈信号线的屏蔽效果,克服了变压器的复杂漏磁场对探测线圈信号线的干扰。
进一步的,所述探测线圈信号线包括:探测线圈信号线A和探测线圈信号线B,探测线圈信号线A和探测线圈信号线B相配合实现一个探测线圈的信号传输,所述铁磁屏蔽片上设置有磁路分割线,所述铁磁屏蔽片由磁路分割线分为铁磁屏蔽片A和铁磁屏蔽片B,所述铁磁屏蔽片A和铁磁屏蔽片B的一端相连,所述铁磁屏蔽片A与所述探测线圈信号线A的位置相对应,所述铁磁屏蔽片B与所述探测线圈信号线B的位置相对应,在铁磁屏蔽片上设置磁路分割线,目的是切割由于内部磁场在铁磁屏蔽片上产生的涡流,大幅降低了因涡流而产生的损耗。
采用上述装置的基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法,包括以下步骤:
S1、绕组变形信号监测;通过提取振动传感器的监测信号进行分析识别,提取电压信号的各次谐波分量有效值和特征频率峰值;通过六个电容电流取样盒分别得到中压套管A相、B相、C相的电容电流和低压套管A相、B相、C相的电容电流;通过上部探测线圈和下部探测线圈,分别监测由于绕组形变造成漏磁信号变化;
S2、绕组变形信号提取分析;
振动传感器监测信号分析,得到同一时刻下各谐波分量的电压信号有效值U iU i均为50HZ的倍频信号,通过信号特征提取:
总谐波畸变率
相对电容比监测,实时提取中压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到中压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流,其初始电流分别为;实时提取低压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到低压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流/>,其初始电流分别为
漏磁信号监测,由分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的上部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的上部漏磁场信号的强弱,分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的下部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的下部漏磁场信号的强弱;
S3、绕组变形程度评估;
振动监测特征量Z:
如果THD>5且U i中的最大值对应的谐波频率≥1000HZ,Z=2,否则Z=1,此处U i中的最大值即为U i,i∈(1,2,3……n)中的最大值;
相对电容电流比特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX c
若1.1≤MAX c≤1.3,则=2,若MAX c>1.3,则/>=3,否则/>=1;
漏磁信号监测特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX u
若1.2≤MAX u<1.4,则=2,若MAX u≥1.4,则/>=4,否则/>=1;
得到变压器绕组变形程度综合评估:
B=2.2Z+1.1+1.7/>
若B≤5,变压器绕组没有变形;
若5<B≤20,变压器绕组存在轻微变形;
若20<B≤40,变压器绕组存在一般变形;
若40<B,变压器绕组存在严重变形。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明解决了传统监测技术带来的变压器绕组变形监测不准确、可靠性低等问题,通过不停电检测实时评估变压器的绕组变形程度,有利于及时发现变压器绕组潜伏性的变形,及时制定变压器检修策略,保证了变压器的安全可靠运行,对保证电网供电可靠性具有重要意义。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明探测线圈的示意图。
图3为本发明铁磁屏蔽片的示意图。
图中:1为油箱,2为振动传感器,3为电容电流取样盒,4为信号处理单元,5为上部探测线圈,6为下部探测线圈,7为中压套管,8为低压套管,9为铁心主柱,10为上铁轭,11为下铁轭,12为低压绕组,13为中压绕组,14为高压绕组,15为探测线圈信号线,16为绝缘纸板,17为探测线圈信号线A,18为探测线圈信号线B,19为磁路分割线,20为铁磁屏蔽片A,21为铁磁屏蔽片B。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1,图2,基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估装置,包括:振动传感器2、电容电流取样盒3、信号处理单元4、上部探测线圈5和下部探测线圈6,六个所述电容电流取样盒3分别设置于变压器的中压套管7的A相、B相、C相的末屏处和低压套管8的A相、B相、C相的末屏处,所述振动传感器2设置于变压器的油箱1的中心位置,图1为油浸式变压器,其油箱即为变压器的外壳,如图2,变压器内部设有,3个变压器绕组,分别为A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组,每个所述变压器绕组包括:铁心主柱9、上铁轭10、下铁轭11、低压绕组12、中压绕组13和高压绕组14,所述低压绕组12、中压绕组13和高压绕组14从里向外依次套设于所述铁心主柱9上,所述上部探测线圈5设置于所述上铁轭10的下端,且所述上部探测线圈5位于所述中压绕组13与低压绕组12之间的正上方,所述下部探测线圈6设置于所述下铁轭11的上端,且所述下部探测线圈6位于所述低压绕组12与所述铁心主柱9之间的正下方,所述电容电流取样盒3、振动传感器2、上部探测线圈5、下部探测线圈6均与所述信号处理单元4相连接。
所述上部探测线圈5和下部探测线圈6均为圆形结构,所述上部探测线圈5的直径的值为中压绕组13半径与低压绕组12半径的差值,所述下部探测线圈6的直径的值为低压绕组12半径与铁心主柱9半径的差值。
所述上部探测线圈5和下部探测线圈6均通过探测线圈信号线15与所述信号处理单元4相连接,所述探测线圈信号线15的外部设置有绝缘纸板16和铁磁屏蔽片,即所述探测线圈信号线与变压器壳体、上铁轭或下铁轭接触的之间均间隔有绝缘纸板和铁磁屏蔽片。
如图3,所述探测线圈信号线15包括:探测线圈信号线A17和探测线圈信号线B18,探测线圈信号线A17和探测线圈信号线B18相配合实现一个探测线圈的信号传输,所述铁磁屏蔽片上设置有磁路分割线19,所述铁磁屏蔽片由磁路分割线19分为铁磁屏蔽片A20和铁磁屏蔽片B21,所述铁磁屏蔽片A20和铁磁屏蔽片B21的一端相连,所述铁磁屏蔽片A20与所述探测线圈信号线A17的位置相对应,所述铁磁屏蔽片B21与所述探测线圈信号线B18的位置相对应。
基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法,包括以下步骤:
S1、绕组变形信号监测;通过提取振动传感器的监测信号进行分析识别,提取电压信号的各次谐波分量有效值和特征频率峰值;通过六个电容电流取样盒分别得到中压套管A相、B相、C相的电容电流和低压套管A相、B相、C相的电容电流;通过上部探测线圈和下部探测线圈,分别监测由于绕组形变造成漏磁信号变化;
S2、绕组变形信号提取分析;
振动传感器监测信号分析,得到同一时刻下各谐波分量的电压信号有效值U iU i均为50HZ的倍频信号,通过信号特征提取:
总谐波畸变率
相对电容比监测,实时提取中压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到中压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流,其初始电流分别为;实时提取低压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到低压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流/>,其初始电流分别为
漏磁信号监测,由分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的上部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的上部漏磁场信号的强弱,分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的下部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的下部漏磁场信号的强弱;
S3、绕组变形程度评估;
振动监测特征量Z:
如果THD>5且U i中的最大值对应的谐波频率≥1000HZ,Z=2,否则Z=1;
相对电容电流比特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX c
若1.1≤MAX c≤1.3,则=2,若MAX c>1.3,则/>=3,否则/>=1;
漏磁信号监测特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX u
若1.2≤MAX u<1.4,则=2,若MAX u≥1.4,则/>=4,否则/>=1;
得到变压器绕组变形程度综合评估:
B=2.2Z+1.1+1.7/>
若B≤5,变压器绕组没有变形;
若5<B≤20,变压器绕组存在轻微变形;
若20<B≤40,变压器绕组存在一般变形;
若40<B,变压器绕组存在严重变形。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果,而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改进。因此,凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.基于不停电检测的变压器绕组变形程度评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、绕组变形信号监测;通过提取振动传感器的监测信号进行分析识别,提取电压信号的各次谐波分量有效值和特征频率峰值;通过六个电容电流取样盒分别得到中压套管A相、B相、C相的电容电流和低压套管A相、B相、C相的电容电流;通过上部探测线圈和下部探测线圈,分别监测由于绕组形变造成漏磁信号变化;
S2、绕组变形信号提取分析;
振动传感器监测信号分析,得到同一时刻下各谐波分量的电压信号有效值U iU i均为50HZ的倍频信号,通过信号特征提取:
总谐波畸变率
相对电容比监测,实时提取中压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到中压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流,其初始电流分别为;实时提取低压套管A相、B相、C相的电容电流取样盒中数据,得到低压套管A相、B相、C相分别对应的电容电流/>,其初始电流分别为
漏磁信号监测,由分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的上部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的上部漏磁场信号的强弱,分别设置于A相变压器绕组、B相变压器绕组、C相变压器绕组处的下部探测线圈得到,分别表征A相、B相、C相的下部漏磁场信号的强弱;
S3、绕组变形程度评估;
振动监测特征量Z:
如果THD>5且U i中的最大值对应的谐波频率≥1000HZ,Z=2,否则Z=1;
相对电容电流比特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX c
若1.1≤MAX c≤1.3,则=2,若MAX c>1.3,则/>=3,否则/>=1;
漏磁信号监测特征量
、/>、/>三者中的最大值为MAX u
若1.2≤MAX u<1.4,则=2,若MAX u≥1.4,则/>=4,否则/>=1;
得到变压器绕组变形程度综合评估:
B=2.2Z+1.1+1.7/>
若B≤5,变压器绕组没有变形;
若5<B≤20,变压器绕组存在轻微变形;
若20<B≤40,变压器绕组存在一般变形;
若40<B,变压器绕组存在严重变形。
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