CN114859271A - 变压器的绕组状态诊断方法、装置及系统，设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种变压器的绕组状态诊断方法、装置及系统，设备及介质，方法包括：控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号；获取对各注入相注入宽频信号时，各电压等级组的电流幅值；根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数；根据曲线相关系数，确定变压器的绕组状态。通过上述方式可使信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于宽频信号注入变压器，可在线实时获得流入流出变压器的电流幅值，绕组故障诊断准确性更高。

Description

变压器的绕组状态诊断方法、装置及系统，设备及介质

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种变压器的绕组状态诊断方法、装置及系统，设备及介质。

背景技术

大型变压器是电力系统中的关键设备，变压器在运行过程中突发故障严重影响电力系统的安全稳定，可造成重大资产损失和大面积停电。变压器事故表明，绕组变形是引发事故的主要原因之一。传统从变压器高压侧电容套管及中性线注入信号进行绕组变形故障监测，因套管电容量较小，不利于信号注入，且由于变压器中、低压侧阻抗较大，注入的信号流向了系统阻抗较小的高压电网侧，不利于发现绕组故障，且高压套管尾端悬浮的风险较大，现场实施难度较大，经过多年的发展实际应用中未被采用。

电力系统数字化转型势不可挡，随着数字电网建设不断深入，亟需一种可靠、有效的变压器绕组变形故障在线监测方法，以实现对变压器绕组状态的实时监测。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变压器的绕组状态诊断方法、装置及系统，设备及介质，可以解决现有技术中的缺少一种可靠、有效的变压器绕组变形故障在线监测方法，以实现对变压器绕组状态的实时监测的问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种变压器的绕组状态诊断方法，所述方法包括：

控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

在一种可行实现方式中，所述根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，包括：

根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值、预设的各电压等级组的变压器变比以及预设的状态特征函数，确定第m个注入相的各电压等级组的状态特征值；

根据第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线。

在一种可行实现方式中，所述状态特征函数包括：

式中，xy表示电压等级组，电压等级x低于电压等级y，

为输出频率i下第m个注入相的电压等级组xy的状态特征值，k_xy为电压等级组xy的变压器变比，I_xi为输出频率i下电压等级x的电流幅值，I_yi为输出频率i下电压等级y的电流幅值。

在一种可行实现方式中，所述根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态，包括：

根据所述曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定所述变压器的绕组状态。

在一种可行实现方式中，所述根据所述曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定所述变压器的绕组状态，包括：

当所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为绕组正常；

当所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为多侧绕组故障；

当不满足所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，或者不满足所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障。

在一种可行实现方式中，所述确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障，之后还包括：

将电压等级组中曲线相关系数大于等于曲线相关系数阈值的电压等级组，确定为目标电压等级组；

除去目标电压等级组中的电压等级侧，为故障电压等级侧；

除去目标电压等级组中的相，为故障相。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种变压器的绕组状态诊断装置，所述装置包括：

信号注入模块：用于控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

数据获取模块：用于获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

特征确定模块：用于根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

相关相关系数确定模块：用于计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

绕组状态诊断模块：用于根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

为实现上述目的，本发明第三方面提供一种变压器的绕组状态诊断系统，所述系统包括：

电流监测单元、低压侧耦合宽频信号单元、信号注入相转换单元、目标信号源、绕组状态诊断单元；

电流监测单元设置在变压器的高压侧、中压侧以及低压侧；信号注入相转换单元的第一端与目标信号源的一端电连接，信号注入相转换单元的第二端以及目标信号源的另一端分别与绕组状态诊断单元电连接，信号注入相转换单元的第三端与低压侧耦合宽频信号单元的一端电连接；所述低压侧耦合宽频信号单元的另一端与变压器的低压侧电连接；

其中，电流监测单元用于监测变压器的高压侧、中压侧以及低压侧的电流幅值，并将所述电流幅值发送至所述绕组状态诊断单元；

低压侧耦合宽频信号单元，用于将注入低压侧的M个注入相的宽频信号耦合到变压器除低压侧以外的电压等级侧，所述低压侧为变压器的低压侧，则所述电压等级侧包括中压测及高压侧，M为正整数；

信号注入相转换单元用于转换向低压侧注入所述宽频信号的注入相；

目标信号源用于接收所述绕组状态诊断单元的控制指令，输出所述宽频信号，所述控制指令包括控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号；

绕组状态诊断单元，用于输出第二控制指令至所述目标信号源，接收所述电流监测单元发送的电流幅值，以及执行如第一方面或任一可行实现方式所示步骤。

为实现上述目的，本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面或任一可行实现方式所示步骤。

为实现上述目的，本发明第五方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面或任一可行实现方式所示步骤。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供一种变压器的绕组状态诊断方法，方法包括：控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数，低压侧为变压器的低压侧；获取对各注入相注入宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，电压等级组为变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，注入相组为M个注入相中的任意两相；根据曲线相关系数，确定变压器的绕组状态。通过上述方式，可使信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于的宽频信号的注入，低压侧注入信号方式灵活多样，可采用特制的传感器及利用站用变和电压互感器实现信号注入，无需考虑注入传感器尾端悬浮。可实现在线实时获得流入流出变压器的电流幅值，绕组故障诊断准确性更高。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断方法的流程图；

图2为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断方法的另一流程图；

图3(a)为本发明实施例中一种电压等级组为低压侧与高压侧时的各个注入相下的状态特征曲线；

图3(b)为本发明实施例中一种电压等级组为低压侧与高压侧时的各个注入相下的另一状态特征曲线；

图4为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断系统的示意图；

图5为本发明实施例中一种低压侧耦合宽频信号单元的示意图；

图6为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断装置的结构框图；

图7为本发明实施例中计算机设备的结构框图。

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作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，图1为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断方法的流程图，如图1所示方法具体包括如下步骤：

101、控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

需要说明的是，在本实施例中通过注入扫频信号开始变压器的绕组状态诊断，具体的，控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数，进一步的，低压侧为变压器的低压侧，变压器低压侧不仅信号注入比较方便，而且电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，更有利于的宽频信号的注入。而且还克服了传统从变压器高压侧电容套管及中性线注入的问题，传统的方法从变压器高压侧套管电容注入信号，因套管电容量较小，不利于信号注入，且由于变压器中、低压侧阻抗较大，注入的信号流向了系统阻抗较小的高压电网侧，不利于发现绕组故障，且高压套管尾端悬浮的风险较大。其中，宽频信号可以为宽频电压或电流信号，在此不做限定。低压侧注入信号方式灵活多样，可采用特制的传感器及利用站用变和电压互感器实现信号注入，无需考虑注入传感器尾端悬浮，其中，输出频率根据绕组变形故障检测需要可选择电源频率为0.01Hz～1GHz之间的电压源或电流源作为目标信号源在此不做限定。

102、获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

进一步的，通过检测宽频信号注入低压侧后的各个电压等级侧的实时的非工频电流，可得到各个电压等级侧的电流幅值且可以实现在线诊断，其中，各个电压等级侧是指变压器的高压侧、中压侧及低压侧。具体的，本实施例是通过获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，得到进行绕组状态诊断所需的参数，其中，电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成，也即，电压等级组包括(低压侧，高压侧)、(低压侧，中压侧)、(中压侧，高压侧)。

103、根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

其中，得到上述各电压等级组的电流幅值之后，便可以根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M，其中，状态特征曲线包括若干绕组故障状态评价特征量，其是基于电压幅值以及输出频率i得到的，用于反映随输出频率i的变化，各电压等级组中的电压等级侧的绕组故障状态评价特征量的变化趋势，以此反映绕组故障状态。

示例性的，电压等级包括高压侧、低压侧以及中压侧，注入相为低压侧的三相(a相，b相，c相)，故M＝3。进一步的，电压等级组包括(低压侧d，高压侧g)、(低压侧d，中压侧z)及(中压侧z，高压侧g)，进而在对a相进行注入时，状态特征曲线还可以称为绕组故障状态评价特征量函数，进而可以得到的各电压等级组的状态特征曲线包括低对高的绕组故障状态评价特征量函数

低对高绕组故障状态评价特征量函数

中对高绕组故障状态评价特征参量函数

b相注入时，低对高的绕组故障状态评价特征量函数

低对高绕组故障状态评价特征量函数

中对高绕组故障状态评价特征量函数

c相注入时，低对高的绕组故障状态评价特征量函数

低对高绕组故障状态评价特征量函数

中对高绕组故障状态评价特征参量函数

最终，得到上述9个状态特征曲线。

104、计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

进一步的，得到上述9个状态特征曲线之后，可以基于状态特征曲线计算曲线之间的相关系数，具体的，计算注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，其中，注入相组为所述M个注入相中的任意两相。曲线相关系数用于反映同一电压等级组的状态特征曲线，在进行不同相注入时，曲线的相关程度，相关程度越高说明绕组正常的可能性越高，相关程度越低说明绕组故障的可能性越高。

继续以上述示例为例，M＝3，也即包括a相，b相，c相，进而，注入相组包括(a相，b相)、(a相，c相)以及(b相，c相)，进一步的，每个电压等级组包括每个注入相组对应的曲线相关系数，也即每个电压等级组包括对应3个曲线相关系数。示例性的，电压等级组(低压侧d，高压侧g)对应的状态特征曲线的相关系数包括：

和

之间的相关系数Rab(dg)、

和

之间的相关系数Rac(dg)、

和

之间Rbc(dg)；

以及，电压等级组(低压侧d，中压侧z)对应的状态特征曲线的相关系数包括：

和

之间的相关系数Rab(dz)、

和

之间的相关系数Rac(dz)、

和

之间的相关系数Rbc(dz)

以及电压等级组(中压侧z，高压侧g)对应的状态特征曲线的相关系数包括：

和

之间的相关系数Rab(zg)、

和

之间的相关系数Rac(zg)、

和

之间的相关系数Rbc(zg)。最终，得到9个相关系数。

105、根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

需要说明的是，由于曲线相关系数用于反映同一电压等级组的状态特征曲线，在进行不同相注入时，曲线的相关程度，相关程度越高说明绕组正常的可能性越高，相关程度越低说明绕组故障的可能性越高。因此，可以根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态，绕组状态包括但不限于绕组正常或绕组故障。

本发明提供一种变压器的绕组状态诊断方法，方法包括：控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数，低压侧为变压器的低压侧；获取对各注入相注入宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，电压等级组为变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；计算注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，注入相组为M个注入相中的任意两相；根据曲线相关系数，确定变压器的绕组状态。通过上述方式，可使信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于的宽频信号的注入，低压侧注入信号方式灵活多样，可采用特制的传感器及利用站用变和电压互感器实现信号注入，无需考虑注入传感器尾端悬浮。可实现在线实时获得流入流出变压器的电流幅值，绕组故障诊断准确性更高。

请参阅图2，图2为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断方法的另一流程图，如图2所示方法包括如下步骤：

201、控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

202、获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

需要说明的是，步骤201与步骤202的内容，与图1所示方法的步骤101及102的内容相似，为避免重复，此处不作赘述，具体可参考前述图1所示方法的步骤101及102的内容。

203、根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值、预设的各电压等级组的变压器变比以及预设的状态特征函数，确定第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，m的取值为1至M；

示例性的，状态特征函数如下：

式中，xy表示电压等级组，电压等级x低于电压等级y，

为输出频率i下第m个注入相的电压等级组xy的状态特征值，k_xy为电压等级组xy的变压器变比，I_xi为输出频率i下电压等级x的电流幅值，I_yi为输出频率i下电压等级y的电流幅值。

204、根据第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线；

需要说明的是，可以通过步骤203的函数得到不同输出频率下状态特征值，进而通过步骤204构建由每个输出频率以及每个输出频率下的状态特征值的数据对，通过数据对生成随输出频率变化的状态特征曲线，进而得到每个电压等级组在注入相为三个时的三个状态特征曲线。最终得到所有电压等级组对应的9个状态特征曲线。其中，步骤203及204的部分内容可以参考前述步骤103的内容，因为，为了避免重复，此处不在赘述，相关内容可以参考前述步骤103的内容。

205、计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

示例性的，曲线相关系数可以通过以下相关系数算法得到：

其中，

式中，R_m1m2(xy)为注入相组m1m2中电压等级组xy的状态特征曲线

与

之间的相关系数。i为输出频率，n∈i。

进一步的，注入相包括a相、b相及c相，则m1m2包括m1为a相，m2为b相；m1为a相，m2为c相；m1为b相，m2为c相。

在一种可行实现方式中，所述根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态，可以包括：步骤206。

206、根据所述曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定所述变压器的绕组状态。

进一步的，可以预先设置一个曲线相关系数阈值γ，该曲线相关系数阈值γ，该阈值γ可以为0.5，是一个中位值，设置越高曲线越相关，也没有故障存在，那么如果一个相关系数大于等于该阈值，就说明没有故障，处于正常状态，如果一个相关系数小于该阈值，则说明绕组故障。

具体的，绕组状态可以包括绕组正常、多侧绕组故障以及单侧绕组故障，则步骤206包括下述步骤A1-A3：

A1、当所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为绕组正常；

A2、当所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为多侧绕组故障；

A3、当不满足所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，或者不满足所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障。

需要说明的是，本实施例是基于电压等级组的相关电气特性，进行绕组状态的诊断，也即诊断的结果受一对电压等级侧的影响，那么，如果相关系数不满足条件，可以能是因为这一对电压等级侧中的任意一侧故障的影响，或者这一对电压等级侧均存在故障，因此，在其中任一电压等级组不满足条件，就说明这个电压等级组中两个电压等级侧都可能有问题，而又由于电压等级组是基于变压器具有的低压侧、中压侧以及高压侧三个电压等级侧进行两两组合得到的，因此，由于一个电压等级侧故障，会导致其所在的两个电压等级组的相关系数均表现出故障特征，而两个以上的电压等级侧故障，会导致其所有的电压等级组的相关系数均表现出故障特征。故可以通过上述原理，识别出绕组正常、多侧绕组故障以及单侧绕组故障等等绕组状态。

在一种可行实现方式中，如果为单侧绕组故障还可以进一步确定目标故障侧以及目标故障相，故确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障，之后还包括步骤B1-B3：

B1、将电压等级组中曲线相关系数大于等于曲线相关系数阈值的电压等级组，确定为目标电压等级组；

B2、除去目标电压等级组中的电压等级侧为故障电压等级侧；

B3、除去目标电压等级组中的相为故障相。

需要说明的是，一个电压等级侧的故障，会导致其所在的两个电压等级组的相关系数表现出绕组故障的特征，而不包括该绕组故障的电压等级侧的电压等级组的相关系数则会表现出绕组正常的特征，因而，通过确定所有曲线相关系数中，大于等于曲线相关系数阈值的目标曲线相关系数对应的目标电压等级组以及目标注入相组，也即可以通过确定曲线相关系数中表现出绕组正常的特征的目标电压等级组，得到绕组正常的两个电压等级侧。将目标电压等级组以外的电压等级，确定为目标故障侧。相关系数还与注入相组有关，故可同理参考上述原理，还可以得到目标故障相。故确定所有曲线相关系数中，大于等于曲线相关系数阈值的目标曲线相关系数对应的目标电压等级组以及目标注入相组；将变压器中除目标电压等级组以外的电压等级侧，确定为目标故障侧，以及将变压器中除目标注入相组以外的注入相，确定为目标故障侧的目标故障相。

具体的，上述步骤A1-A3以及B1-B3中的高压绕组、中压绕组、低压绕组变形故障诊断可以参考下述过程；

首先，如低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ、低对中的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ、中对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，判断为多绕组故障。

其次，高压侧绕组故障步骤：

(1)若低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dg)、Rac(dg)、Rbc(dg)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对高压绕组存在绕组变形故障；

(2)若低对中的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dz)、Rac(dz)、Rbc(dz)中不存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对中压绕组不存在绕组变形故障；

(3)若中对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(zg)、Rac(zg)、Rbc(zg)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为高压绕组对应相存在绕组变形故障。

中压测绕组故障步骤：

(1)若低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dg)、Rac(dg)、Rbc(dg)中不存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对高压绕组不存在绕组变形故障；

(2)若低对中的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dz)、Rac(dz)、Rbc(dz)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对中压绕组存在绕组变形故障；

(3)若中对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(zg)、Rac(zg)、Rbc(zg)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为中压绕组对应相存在绕组变形故障。

低压测绕组故障步骤：

(1)若低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dg)、Rac(dg)、Rbc(dg)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对高压绕组存在绕组变形故障；

(2)若中对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(zg)、Rac(zg)、Rbc(zg)中不存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为中压绕组对高压绕组不存在绕组变形故障。

(3)若低对中的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dz)、Rac(dz)、Rbc(dz)中存在某一相关系数与其他两两相关系数小于阈值γ，如γ为0.5，判断为低压绕组对应的相存在绕组变形故障。

示例性的，请参阅图3(a)以及图3(b)，图3(a)为本发明实施例中一种电压等级组为低压侧与高压侧时的各个注入相下的状态特征曲线，图3(b)为本发明实施例中一种电压等级组为低压侧与高压侧时的各个注入相下的另一状态特征曲线；其中，图3(a)所示的各注入相组的状态特征曲线之间的曲线相关系数大于等于曲线相关系数阈值，表示低对高不存在故障，图3(b)所示的各注入相组的状态特征曲线之间的曲线相关系数存在小于曲线相关系数阈值，表示低对高存在故障，进一步的，可以通过确定如图3(b)所示的绕组故障为低对高A相绕组故障。进一步的，图3(a)为低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dg)、Rac(dg)、Rbc(dg)频率在10kHz到200kHz某一相关系数与其他两两相关系数均大于阈值γ，如γ为0.5；图3(b)为低对高的绕组故障状态评价特征量函数的相关系数Rab(dg)、Rac(dg)、Rbc(dg)频率在10kHz到200kHz之间存在相关系数Rab(dg)以及相关系数Rac(dg)均小于阈值γ，以及相关系数Rbc(dg)大于阈值γ，如γ为0.5，可判断低对高A相绕组存在绕组变形。

本发明提供一种变压器的绕组状态诊断方法，方法包括：控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；获取对各注入相注入宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，电压等级组为变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值、预设的各电压等级组的变压器变比以及预设的状态特征函数，确定第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，m的取值为1至M；根据第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，确定第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线；计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，注入相组为M个注入相中的任意两相；根据曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定变压器的绕组状态。通过上述方式，可使信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于的宽频信号的注入，低压侧注入信号方式灵活多样，可采用特制的传感器及利用站用变和电压互感器实现信号注入，无需考虑注入传感器尾端悬浮。可实现在线实时获得流入流出变压器的电流幅值，绕组故障诊断准确性更高。

请参阅图4，图4本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断系统的示意图，如图4系统包括：电流监测单元401、低压侧耦合宽频信号单元402、信号注入相转换单元403、目标信号源404、绕组状态诊断单元405；

电流监测单元401设置在变压器的高压侧、中压侧以及低压侧；信号注入相转换单元403的第一端与目标信号源404的一端电连接，信号注入相转换单元403的第二端以及目标信号源404的另一端分别与绕组状态诊断单元405电连接，信号注入相转换单元403的第三端与低压侧耦合宽频信号单元402的一端电连接；低压侧耦合宽频信号单元402的另一端与变压器的低压侧电连接；

其中，电流监测单元401用于监测变压器的高压侧、中压侧以及低压侧的电流幅值，并将电流幅值发送至绕组状态诊断单元405；进一步的，电流监测单元401可以包括工频电流取电模块，测量模块，无线数据传输模块，测量频带可根据监测需要配置为0.01Hz～500Hz的低频检测频带和1kHz～1GHz的高频监测频带。

低压侧耦合宽频信号单元402，用于将注入低压侧的M个注入相的宽频信号耦合到变压器除低压侧以外的电压等级侧，低压侧为变压器的低压侧，则电压等级侧包括中压测及高压侧，M为正整数；示例性的，如有特殊监测需求，存在中压侧宽频信号耦合模块，则目标信号源的宽频信号可从中压侧注入，甚至中压侧和低压侧同时注入。进一步的，请参阅图5，图5为本发明实施例中一种低压侧耦合宽频信号单元的示意图，如图5所示的低压侧耦合宽频信号单元402可以由高频耦合电容模块412、高频接地阻抗模块422、低频电磁单元模块432组成，低压侧耦合宽频信号单元402具体还可以用于将宽频信号耦合，实现注入低频段的宽频信号和高频段的宽频信号，宽频信号可以为电压信号或电流信号。

进一步的，高频耦合电容模块412与高频接地阻抗422串联，提供高频信号注入ai、bi、ci端子，用于注入1kHz到1GHz的高频电压或电流信号；低频电磁单元模块332提供低频信号注入a、b、c端子，用于注入0.01Hz～500Hz的低频电压或电流信号。

其中，高频耦合电容模块的电容量C的选择，可以根据绕组故障检测最灵敏的频率范围f1～f2的中心频率f＝(f2-f1)/2和变压器短路电感L，采用下式计算：

其中，高频接地阻抗模块的阻抗为Z在

之间选取，f₅₀为50Hz。

示例性的，根据绕组故障检测最灵敏的频率f1～f2范围内的中心频率f＝(f2-f1)/2和变压器短路电感L。如检测频带在40kHz～500kHz灵敏度最高，则中心频率f＝230kHz，被检测变压器的短路电感为L＝60mH，

Z可为17Ω。

低频电磁单元模块可为Y_Nyn或Yy线的电磁式电压互感器，其中，Y_N为一次侧接线为星形接线，N一次侧中性线接出，并接地；y_n为二次侧为星形接线，n二次侧中性线接出；Yy为一次侧接线为星形接线，二次侧接线为星形接线，其他接线方式不做限定。

信号注入相转换单元403用于转换向低压侧注入宽频信号的注入相；也即可自动选择需要注入的宽频信号的相。

目标信号源404用于接收绕组状态诊断单元405的控制指令，输出宽频信号，控制指令包括控制目标信号源404以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号；示例性的，目标信号源404向m相(m＝a，b，c)注入幅值相同、频率0.01Hz～1GHz的正弦波，频率间隔小于1kHz。

绕组状态诊断单元405，输出第二控制指令至目标信号源404，接收电流监测单元401发送的电流幅值，以及执行如图1或图2所示方法的步骤。进一步的，绕组状态诊断单元405具体可以包括：数据接收模块、绕组故障状态评价特征量计算模块、绕组状态诊断模块。

其中，数据接收模块，接收变压器高g、中z、低压侧d的输出频率为fi的电流有效值(电流幅值)Igi、Izi、Idi。

绕组变形状态评价特征量计算模块，计算绕组故障状态评价特征量(状态特征值)，其中，低d对高g的电压等级组的绕组故障状态评价特征量计算公式为：

低d对中z的电压等级组的绕组故障状态评价特征量计算公式为：

中z对高g的电压等级组的绕组故障状态评价特征量计算公式为：

其中，f_dg(i)、f_dz(i)、f_zg(i)为输出频率为i的各个电压等级组的绕组状态特征量函数，i为0.01Hz～1GHz的输出频率，k_dg、k_dz、k_zg分别为低压绕组对高压绕组、低压绕组对中压绕组、中压绕组对高压绕组的变比，lg为对数函数。

本发明的优势在于：(1)信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于的宽频电压、电流信号的注入；(2)克服了传统从变压器高压侧电容套管及中性线注入的问题，传统的方法从变压器高压侧套管电容注入信号，因套管电容量较小，不利于信号注入，且由于变压器中、低压侧阻抗较大，注入的信号流向了系统阻抗较小的高压电网侧，不利于发现绕组故障，且高压套管尾端悬浮的风险较大；(3)判断准确性高，高、中、低压测宽频电流监测模块带电安装，具备电流自取电功能，监测到的变压器各测电流，可获得流入流出变压器的宽频电流，绕组故障诊断准确性更高；(4)低压侧注入信号方式灵活多样，可采用特制的传感器及利用站用变和电压互感器实现信号注入，无需考虑注入传感器尾端悬浮。

请参阅图6，图6为本发明实施例中一种变压器的绕组状态诊断装置的结构框图，如图6所示装置包括：

信号注入模块601：用于控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

数据获取模块602：用于获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

特征确定模块603：用于根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

相关系数确定模块604：用于计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

绕组状态诊断模块：用于根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

需要说明的是，图4所示装置中各模块的作用与图1所示方法中各步骤的内容相似，为避免重复，此处不做赘述，具体可参考前述图1所示方法中各步骤的内容。

本发明提供一种变压器的绕组状态诊断装置，装置包括：信号注入模块：用于控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；数据获取模块：用于获取对各注入相注入宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，电压等级组为变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；特征确定模块：用于根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；相关相关系数确定模块：用于各计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，注入相组为M个注入相中的任意两相；绕组状态诊断模块：用于根据曲线相关系数，确定变压器的绕组状态。通过上述方式，可使信号注入比较方便，变压器低压侧电压等级较低，低压线路侧系统阻抗较大，有利于的宽频信号的注入，可实现在线实时获得流入流出变压器的电流幅值，绕组故障诊断准确性更高。

图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是终端，也可以是服务器。如图7所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现上述方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行上述方法。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如图1或图2所示方法的步骤。

在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如图1或图2所示方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器的绕组状态诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为所述变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，包括：

根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值、预设的各电压等级组的变压器变比以及预设的状态特征函数，确定第m个注入相的各电压等级组的状态特征值；

根据第m个注入相的各电压等级组的状态特征值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述状态特征函数包括：

式中，xy表示电压等级组，电压等级x低于电压等级y，

为输出频率i下第m个注入相的电压等级组xy的状态特征值，k_xy为电压等级组xy的变压器变比，I_xi为输出频率i下电压等级x的电流幅值，I_yi为输出频率i下电压等级y的电流幅值。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态，包括：

根据所述曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定所述变压器的绕组状态。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述根据所述曲线相关系数以及预设的曲线相关系数阈值，确定所述变压器的绕组状态，包括：

当所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为绕组正常；

当所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定所述变压器的绕组状态为多侧绕组故障；

当不满足所有曲线相关系数均大于等于所述曲线相关系数阈值，或者不满足所有曲线相关系数均小于所述曲线相关系数阈值，则确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述确定变压器的绕组状态为单侧绕组故障，之后还包括：

将电压等级组中曲线相关系数大于等于曲线相关系数阈值的电压等级组，确定为目标电压等级组；

除去目标电压等级组中的电压等级侧，为故障电压等级侧；

除去目标电压等级组中的相，为故障相。

7.一种变压器的绕组状态诊断装置，其特征在于，所述变压器的绕组状态诊断装置包括：

信号注入模块：用于控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号，M为正整数；

数据获取模块：用于获取对各注入相注入所述宽频信号时，各电压等级组的电流幅值，所述电压等级组为变压器的高压侧、中压侧及低压侧中的任意两个电压等级构成；

特征确定模块：用于根据第m个注入相的各电压等级组的电流幅值，确定所述第m个注入相对应的各电压等级组的状态特征曲线，m的取值为1至M；

相关系数确定模块：用于计算各注入相组中相同的电压等级组的状态特征曲线之间的曲线相关系数，所述注入相组为所述M个注入相中的任意两相；

绕组状态诊断模块：用于根据所述曲线相关系数，确定所述变压器的绕组状态。

8.一种变压器的绕组状态诊断系统，其特征在于，所述变压器的绕组状态诊断系统，包括：电流监测单元、低压侧耦合宽频信号单元、信号注入相转换单元、目标信号源、绕组状态诊断单元；

电流监测单元设置在变压器的高压侧、中压侧以及低压侧；信号注入相转换单元的第一端与目标信号源的一端电连接，信号注入相转换单元的第二端以及目标信号源的另一端分别与绕组状态诊断单元电连接，信号注入相转换单元的第三端与低压侧耦合宽频信号单元的一端电连接；所述低压侧耦合宽频信号单元的另一端与变压器的低压侧电连接；

其中，电流监测单元用于监测变压器的高压侧、中压侧以及低压侧的电流幅值，并将所述电流幅值发送至所述绕组状态诊断单元；

低压侧耦合宽频信号单元，用于将注入低压侧的M个注入相的宽频信号耦合到变压器除低压侧以外的电压等级侧，则所述电压等级侧包括低压侧、中压测及高压侧，M为正整数；

信号注入相转换单元用于转换向低压侧注入所述宽频信号的注入相；

目标信号源用于接收所述绕组状态诊断单元的控制指令，输出所述宽频信号，所述控制指令包括控制目标信号源以输出频率i向变压器的低压侧的M个注入相注入宽频信号；

绕组状态诊断单元，用于输出第二控制指令至所述目标信号源，接收所述电流监测单元发送的电流幅值，以及执行如权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。

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