CN115856724A - 一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法 - Google Patents

一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法 Download PDF

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CN115856724A CN202211481052.6A CN202211481052A CN115856724A CN 115856724 A CN115856724 A CN 115856724A CN 202211481052 A CN202211481052 A CN 202211481052A CN 115856724 A CN115856724 A CN 115856724A
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周利军
臧家磊
张俊
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Abstract

本发明公开了一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法，首先对变压器进行试验，调节变压器绕组温度，获取变压器不同温度下的频率响应曲线；结合变压器绕组不同温度下频率响应曲线的曲线偏差率μi计算绕组状态判断因子σ判断故障类型；计算变压器绕组的温升关联频响曲线，根据温升关联频响曲线相频域中的角度特征F判断形变故障的类型；最后通过幅频域与相频域结合的距离因子D判断径向变形故障的具体类型。

Description

一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法
技术领域
本发明涉及电力设备内部故障识别方法，尤其涉及一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法。
背景技术
变压器是电力系统中非常重要的一环，其本身的作用无可替代，因此其运行的状态直接影响电力系统的安全可靠性。同时变压器本身造价昂贵，一旦发生故障，其造成的损失将会非常巨大。而在变压器故障中绕组故障占比非常巨大，在变压器运输途中产生的颠簸可能导致绕组产生轻微的形变，而最主要的原因是变压器发生短路时短路电流产生的强大电动力使得绕组发生变形，在累积效应下，使绕组发生非常严重的形变导致变压器故障，从而影响电力系统的安全稳定性。因此，及时对变压器本身状态进行检测，判断变压器绕组状态，对预防变压器突然故障具有非常重要的意义。
频率响应法是目前应用最广泛的变压器绕组故障检测方法，因变压器在高频下可以等效成由电阻、电感、电容组成的无源二端口网络，绕组形变会直接反映到里面参数的变化，因此可以通过频率响应曲线的变化来判断故障类型。但是目前频率响应法的评判指标需要工作人员有丰厚的知识，且针对不同的变压器其判断的准确性较低，尤其对于不同故障类型没有形成统一的判断标准，针对该问题，本发明专利介绍了一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法，具有对变压器故障检测准确、便于判断等优点，同时能够对不同故障类型进行很好的分类，对于保障变压器、电力系统稳定运行具有非常重要的意义。
发明内容
本申请提供了一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法，根据所提出的特征参数能够准确、有效的判断变压器绕组状态。
本申请提供了一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法，试验平台主要包括：变压器箱体(7)、铁心(2)、高压绕组(3)、低压绕组(4)，线饼之间相互串联，电流源(6)、套管(8)、开关(11)、频响测试仪(1)、开关(10)、电脑(9)、温度传感器(5)，其特点在于结合不同温度的频率响应曲线，根据温度、幅频曲线、相频曲线来提取变压器特征，用于判断绕组状态，具体测试方法包括以下步骤：
步骤一：获取不同温度下的频率响应信号
测量变压器不同温度环境下的变压器频率响应信号，频响测试仪(1)输出端通过套管(8)连接至高压绕组(3)底部，频响测试仪(1)测试端通过套管(8)连接至高压绕组(3)顶部，直流电流源(6)通过开关(11)连接套管(8)用于对绕组施加电流以控制绕组温度，首先断开开关(10)，闭合开关(11)同时调节电流源(6)幅值对绕组接通电流以控制温度，通过温度传感器(5)监测绕组周围的温度，温度传感器(5)通过连接电脑(9)以实时监测温度，到达目标数值后断开开关(11)，闭合开关(10)通过接通频响测试仪(1)获取此状态下的变压器绕组的频率响应曲线，如此反复进行试验，获取绕组温度在[20，110]以10为梯度下的变压器绕组频率响应曲线，通过频响测试仪测得频率响应曲线幅频数据Ai(f)，Ai(f)＝[ai1ai2 … aiN]，测得相频数据δi(f)，δi(f)＝[ηi1 ηi2 … ηiN]，其中aiN和ηiN分别表示第i组数据第N个数据点的幅值和相角；
步骤二：变压器绕组故障判断，包括：
(1)、计算不同温度下的待检测绕组与正常绕组间频率响应曲线的曲线偏差率μi
Figure BDA0003961607520000021
其中，Ti表示第i组频响曲线测量时的温度，T0表示正常情况下的温度，aij表示第i组频响曲线中第j个频率点的幅值，aj表示正常情况下频响曲线的第j个频率点的幅值，N表示采集数据点的个数；
(2)、计算获得绕组状态判断因子σ
Figure BDA0003961607520000022
若M1≥σ≥M2，则可判断绕组没有发生故障；若σ＞M1或者σ＜M2，则可判断绕组发生故障，M1，M2是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤三：变压器绕组故障类型判断，包括：
(1)、计算温升关联频响曲线
Figure BDA0003961607520000023
其中，xj，yj分别表示温升关联频响曲线中幅值和相角在取样点j∈[1，N]时的值；
(2)、计算频响曲线角特征
Figure BDA0003961607520000024
Figure BDA0003961607520000031
其中，ηj表示正常情况下频响曲线在第j个频率点的相角，JC1表示待检测绕组的均角特征，JC2表示待检测绕组的平方角特征，ZC1表示正常绕组的均角特征，ZC2表示正常绕组的平方角特征；
(3)、计算温升关联频响曲线相关角J
Figure BDA0003961607520000032
(4)、计算评估因子F，判断故障类型
Figure BDA0003961607520000033
若F＜M3，判断故障为轴向移位；若F≥M3，则判断故障为径向变形故障，继续步骤四，M3是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤四：变压器绕组径向变形类型判断
(1)计算距离因子D判断径向变形具体类型：
Figure BDA0003961607520000034
若D＜M4，判断为径向内凹故障；若D≥M4判断为径向外凸故障，M4是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数。
附图说明
图1是本发明方法的不同温度下频率响应曲线测试装置图
图2是本发明方法的流程图
具体实施方法
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，变压器不同温度下频率响应曲线测试平台，主要包括：变压器箱体(7)、铁心(2)、高压绕组(3)、低压绕组(4)，线饼之间相互串联，电流源(6)、套管(8)、开关(11)用来开断电流源控制绕组温度，频响测试仪(1)，开关(10)用于开断频响测试仪(1)以测试变压器频率响应曲线，电脑(9)通过与频响测试仪(1)连接传输数据，温度传感器(5)安置于箱体底部用于测量变压器绕组周围的温度；
图2所示为考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法的流程框图，其特征在于结合了不同温度下变压器的频率响应曲线，从幅频、相频多个角度提取曲线的特征，准确识别绕组状态，具体包括以下步骤：
步骤一：获取不同温度下的频率响应信号
测量变压器不同温度环境下的变压器频率响应信号，频响测试仪(1)输出端通过套管(8)连接至高压绕组(3)底部，频响测试仪(1)测试端通过套管(8)连接至高压绕组(3)顶部，直流电流源(6)通过开关(11)连接套管(8)用于对绕组施加电流以控制绕组温度，首先断开开关(10)，闭合开关(11)同时调节电流源(6)幅值对绕组接通电流以控制温度，通过温度传感器(5)监测绕组周围的温度，温度传感器(5)通过连接电脑(9)以实时监测温度，到达目标数值后断开开关(11)，闭合开关(10)通过接通频响测试仪(1)获取此状态下的变压器绕组的频率响应曲线，如此反复进行试验，获取绕组温度在[20，110]以10为梯度下的变压器绕组频率响应曲线，通过频响测试仪测得频率响应曲线幅频数据Ai(f)，Ai(f)＝[ai1ai2 … aiN]，测得相频数据δi(f)，δi(f)＝[ηi1 ηi2 … ηiN]，其中aiN和ηiN分别表示第i组数据第N个数据点的幅值和相角；
步骤二：变压器绕组故障判断，包括：
(1)、计算不同温度下的待检测绕组与正常绕组间频率响应曲线的曲线偏差率μi
Figure BDA0003961607520000041
其中，Ti表示第i组频响曲线测量时的温度，T0表示正常情况下的温度，aij表示第i组频响曲线中第j个频率点的幅值，aj表示正常情况下频响曲线的第j个频率点的幅值，N表示采集数据点的个数；
(2)、计算获得绕组状态判断因子σ
Figure BDA0003961607520000042
若M1≥σ≥M2，则可判断绕组没有发生故障；若σ＞M1或者σ＜M2，则可判断绕组发生故障，M1，M2是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤三：变压器绕组故障类型判断，包括：
(1)、计算温升关联频响曲线
Figure BDA0003961607520000051
其中，xj，yj分别表示温升关联频响曲线中幅值和相角在取样点j∈[1，N]时的值；
(2)、计算频响曲线角特征
Figure BDA0003961607520000052
Figure BDA0003961607520000053
其中，ηj表示正常情况下频响曲线在第j个频率点的相角，JC1表示待检测绕组的均角特征，JC2表示待检测绕组的平方角特征，ZC1表示正常绕组的均角特征，ZC2表示正常绕组的平方角特征；
(3)、计算温升关联频响曲线相关角J
Figure BDA0003961607520000054
(4)、计算评估因子F，判断故障类型
Figure BDA0003961607520000055
若F＜M3，判断故障为轴向移位；若F≥M3，则判断故障为径向变形故障，继续步骤四，M3是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤四：变压器绕组径向变形类型判断
(1)计算距离因子D判断径向变形具体类型：
Figure BDA0003961607520000056
若D＜M4，判断为径向内凹故障；若D≥M4判断为径向外凸故障，M4是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数。

Claims (1)

1.一种考虑温度因素的变压器绕组故障识别方法，其特征在于：变压器箱体(7)、铁心(2)、高压绕组(3)、低压绕组(4)，线饼之间相互串联，电流源(6)、套管(8)、开关(11)用来开断电流源控制绕组温度，频响测试仪(1)，开关(10)用于开断频响测试仪(1)以测试变压器频率响应曲线，电脑(9)通过与频响测试仪(1)连接传输数据，温度传感器(5)安置于箱体底部用于测量变压器绕组周围的温度，具体测试方法包括以下步骤：
步骤一：获取不同温度下的频率响应信号
测量变压器不同温度环境下的变压器频率响应信号，频响测试仪(1)输出端通过套管(8)连接至高压绕组(3)底部，频响测试仪(1)测试端通过套管(8)连接至高压绕组(3)顶部，直流电流源(6)通过开关(11)连接套管(8)用于对绕组施加电流以控制绕组温度，首先断开开关(10)，闭合开关(11)同时调节电流源(6)幅值对绕组接通电流以控制温度，通过温度传感器(5)监测绕组周围的温度，温度传感器(5)通过连接电脑(9)以实时监测温度，到达目标数值后断开开关(11)，闭合开关(10)通过接通频响测试仪(1)获取此状态下的变压器绕组的频率响应曲线，如此反复进行试验，获取绕组温度在[20，110]以10为梯度下的变压器绕组频率响应曲线，通过频响测试仪测得频率响应曲线幅频数据Ai(f)，Ai(f)＝[ai1 ai2…aiN]，测得相频数据δi(f)，δi(f)＝[ηi1 ηi2…ηiN]，其中aiN和ηiN分别表示第i组数据第N个数据点的幅值和相角；
步骤二：变压器绕组故障判断，包括：
(1)、计算不同温度下的待检测绕组与正常绕组间频率响应曲线的曲线偏差率μi
Figure FDA0003961607510000011
其中，Ti表示第i组频响曲线测量时的温度，T0表示正常情况下的温度，aij表示第i组频响曲线中第j个频率点的幅值，aj表示正常情况下频响曲线的第j个频率点的幅值，N表示采集数据点的个数；
(2)、计算获得绕组状态判断因子σ
Figure FDA0003961607510000012
若M1≥σ≥M2，则可判断绕组没有发生故障；若σ＞M1或者σ＜M2，则可判断绕组发生故障，M1，M2是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤三：变压器绕组故障类型判断，包括：
(1)、计算温升关联频响曲线
Figure FDA0003961607510000021
其中，xj，yj分别表示温升关联频响曲线中幅值和相角在取样点j∈[1，N]时的值；
(2)、计算频响曲线角特征
Figure FDA0003961607510000022
/>
Figure FDA0003961607510000023
其中，ηj表示正常情况下频响曲线在第j个频率点的相角，JC1表示待检测绕组的均角特征，JC2表示待检测绕组的平方角特征，ZC1表示正常绕组的均角特征，ZC2表示正常绕组的平方角特征；
(3)、计算温升关联频响曲线相关角J
Figure FDA0003961607510000024
(4)、计算评估因子F，判断故障类型
Figure FDA0003961607510000025
若F＜M3，判断故障为轴向移位；若F≥M3，则判断故障为径向变形故障，继续步骤四，M3是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数；
步骤四：变压器绕组径向变形类型判断
(1)计算距离因子D判断径向变形具体类型：
Figure FDA0003961607510000026
若D＜M4，判断为径向内凹故障；若D≥M4判断为径向外凸故障，M4是和变压器型号、运行参数、绕组耐热性能有关的常数。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116660611A (zh) * 2023-07-26 2023-08-29 湖南璟德科技有限公司 大电流移动测量平台的测量方法、测量平台、设备及介质

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116660611A (zh) * 2023-07-26 2023-08-29 湖南璟德科技有限公司 大电流移动测量平台的测量方法、测量平台、设备及介质
CN116660611B (zh) * 2023-07-26 2023-11-03 湖南璟德科技有限公司 大电流移动测量平台的测量方法、测量平台、设备及介质

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