CN116819247A - 一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用的技术方案是：一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置及方法，包括检测线圈、温度探针和数据分析终端；所述检测线圈用于获取换流变压器绕组开口两端的电信号并发送至数据分析终端；温度探针包括多个，分别用于获取换流变压器绕组指定位置的温度信号并发送至数据分析终端；数据分析终端根据接收到的电信号判定换流变压器绕组是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。本发明准确对换流变压器绕组内部的局部放电位置进行定位。
Description
技术领域
本发明属于换流变压器技术领域，具体涉及一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置及方法。
背景技术
换流变压器安装在油箱中，油箱内装设有油液，当换流变压器中的绝缘介质在长期运行过程中会产生热量，这种热量经过油液和散热装置传导到换流变压器外部，使得换流变压器在一定的温度下稳定运行。但是在故障情况下，比如绝缘裂化失效等情况会引起换流变压器局部温度的升高，将影响换流变压器整体运行温度。
换流变压器的绝缘介质可能因在加工、装配过程中产生气隙、气泡或悬浮状颗粒物等缺陷，也可能会因吸收空气中的水分，使得换流变压器的绝缘能力降低。在换流变压器运行过程中，上述绝缘缺陷在长期处于换流变压器内部电场作用下，可能会发生局部击穿，这种现象被称为局部放电。长期的局部放电会引起周围介质温度升高，造成介质氧化，再次使得绝缘缺陷部位的绝缘性能再次下降，这种恶性循环会一直延续到绝缘完全失效进而出现贯穿性击穿，从而造成电力事故。
为了避免电力事故的产生，通过对换流变压器的局部放电现象进行检测，可及时更换无法工作的换流变压器。目前对换流变压器局部放电检测的方法中，包含了脉冲电流法、光学法、化学法和超高频检测法以及超声波检测法。其中，脉冲电流法能够及时判别出换流变压器内部局部放电情况，但受到换流变压器自身干扰严重，难以实现局部放电位置的确定；光学法由于换流变压器油箱限制测量只能在实验室中实现；化学法在采气分析时难以应对突发故障，单次数据偶然性比较大，目前只作为换流变压器油的定期检测用；超高频检测法在对换流变压器进行局部放电进行检测时需要在油箱内部内置超高频检测仪，导致使用不便；超声波检测法可以通过检测换流变压器内部局部放电时产生的声信号来判断局部放电是否发生及程度，被广泛应用，但是也无法有效识别局部放电的位置。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置及方法，准确对换流变压器绕组内部的局部放电位置进行定位。
本发明采用的技术方案是：一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，包括检测线圈、温度探针和数据分析终端；所述检测线圈用于获取换流变压器绕组的开口两端的电信号并发送至数据分析终端；温度探针包括多个，各温度探针分别用于获取换流变压器绕组指定位置的温度信号并发送至数据分析终端；数据分析终端用于根据接收到的电信号判定换流变压器绕组是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
上述技术方案中，所述检测线圈包括3个，分别对应套接于换流变压器三相绕组的外侧；3个检测线圈首尾相接并与数据分析终端电连接。
上述技术方案中，数据分析终端设置于换流变压器油箱的外部；所述换流变压器绕组和温度探针设置于换流变压器油箱的内部；所述检测线圈和温度探针通过屏蔽线与数据分析终端电连接。
上述技术方案中，所述换流变压器油箱的表面设置有连通换流变压器油箱内部和外部的套管；所述屏蔽线通过套管延伸至换流变压器油箱外部。
上述技术方案中，所述数据分析终端还用于对接收到的换流变压器绕组开口两端的电信号进行傅里叶分解计算，如果计算得到的非特征谐波含量超过设定阈值，则判定换流变压器绕组存在局部放电。
上述技术方案中，所述数据分析终端还用于识别接收到的换流变压器绕组开口两端的电信号的波形形状，当判定电信号的波形出现抖动时，判定换流变压器绕组存在局部放电。
上述技术方案中，所述数据分析终端还用于根据接收到的电信号判定换流变压器绕组存在局部放电后，再根据温度信号，以判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
上述技术方案中，多个温度探针由上至下均匀分布于换流变压器三相绕组的表面，各温度探针用于检测换流变压器三相绕组的相应表面位置的温度。
上述技术方案中，数据分析终端还将接收到的温度信号与设定阈值进行比较，当温度信号大于设定阈值时，判定大于设定阈值的温度信号的温度探针所处位置存在局部放电。
上述技术方案中，每个温度探针分别用于将其身份信息和采集的温度信号相关联后发送至数据分析终端；数据分析终端还用于将每个温度探针的身份信息与其位置信息相关联；数据分析终端还用于判定接受到的任一温度信号大于设定阈值后，根据该温度信号所关联的温度探针的身份信息识别相应温度探针在换流变压器绕组上的目标位置，并输出目标位置信息作为换流变压器绕组局部放电位置的检测结果。
本发明还提供了一种换流变压器绕组局部放电位置检测方法，利用上述变压器绕组局部放电位置检测装置来实现，换流变压器绕组局部放电位置检测方法包括以下步骤:
检测线圈获取换流变压器绕组的开口两端的电信号并发送至数据分析终端；
温度探针获取换流变压器绕组的指定位置的温度信号并发送至数据分析终端；
数据分析终端根据接收到的电信号判定换流变压器绕组是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
本发明的有益效果是：本发明可以有效地判断出换流变压器绕组内部的局部放电情况并对局部放电位置进行准确定位，从而保护换流变压器在安全工作温度下运行，提高换流变压器绝缘性能和使用寿命。
进一步地，通过首尾相接的检测线圈套接于三相绕组，能够及时准确地判定换流变压器三相绕组是否出现了局部放电现象，保证了装置的灵敏性。
进一步地，本发明通过屏蔽线和套管的配合实现检测线圈和温度探针与数据分析终端的电连接，有效保障装置的整体安全性。
进一步地，本发明采用傅里叶分解计算的方法或者波形识别的方式判断局部放电现象是否发证，有效保证了识别结果的准确性和识别过程的效率。
进一步地，本发明的数据分析终端在确定发生局部放电现象后再接收温度探针的检测结果，有效节约计算成本。
进一步地，本发明使温度探针在换流变压器三相绕组的表面均匀分布，使温度探针能够全面检测换流变压器三相绕组的温度信号，提高局部放电位置识别结果的准确性。
进一步地，本发明通过将温度信号与设定阈值进行比较，识别换流变压器三相绕组上的过热点，作为局部放电位置的识别结果，有效保证识别结果的准确性。
进一步地，本发明通过在数据分析终端内关联温度探针的身份信息与其在三相绕组上的位置信息，能够及时输出局部放电位置的识别结果，提高局部放电位置识别的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的检测线圈的接线图；
图3为本发明的变压器绕组内部局部放电诊断流程示意图。
其中：1-换流变压器油箱；2-铁心；3-绕组；4-检测线圈；5-套管；6-屏蔽线；7-温度探针；8-数据分析终端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，包括检测线圈4、温度探针7和数据分析终端8；所述检测线圈4用于获取换流变压器绕组3的开口两端的电信号并发送至数据分析终端8；温度探针7包括多个，各温度探针分别用于获取换流变压器绕组3指定位置的温度信号并发送至数据分析终端8；数据分析终端8用于根据接收到的电信号判定换流变压器绕组3是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组3发生局部放电的位置。
如图1和图2所示，所述检测线圈4包括3个，分别对应套接于换流变压器三相绕组3的外侧；3个检测线圈4首尾相接并与数据分析终端8电连接。
具体地，所述数据分析终端8设置于换流变压器油箱1的外部；所述换流变压器绕组3和温度探针设置于换流变压器油箱1的内部；所述检测线圈4和温度探针通过屏蔽线6与数据分析终端8电连接。所述换流变压器油箱1的表面设置有连通换流变压器油箱1内部和外部的套管5；所述屏蔽线6通过套管5延伸至换流变压器油箱1外部。检测线圈4采集的实时电信号通过屏蔽线6、连接到数据分析终端8上。数据分析终端8对采集的电信号进行监测并进行判断，如果采集的电信号数据发生特定变化则可认定为某个换流变压器绕组3内部出现了局部放电。所述屏蔽线6通过套管5向外延伸，有效保障换流变压器油箱1常规运作的安全性。
所述检测线圈4可以对三相绕组3开口两端的电信号进行实时监测，反应换流变压器A、B、C三相绕组3的运行情况。因为换流变压器三相绕组3间存在120°相位角，三绕组3开口三角形的开口端的频率为三倍工频，为150Hz，所以当换流变压器A、B、C三相绕组3正常工作时，检测线圈4会产生稳定状态的正弦波。当换流变压器A、B、C三相绕组3发生局部放电现象的时候，检测检测线圈4中电压相较于工况状态下会出现一个明显抖动。同时，一般情况下3次、6次、9次等倍数的谐波含量在换流变压器变压器正常运行状态下比较大，通过比较电压信号经过傅立叶分解后的不同谐波含量，所以其他的非特征谐波含量如果突然变大即可认为是绕组短路造成的。
具体地，所述数据分析终端8还用于对接收到的换流变压器绕组3的开口两端的电信号进行傅里叶分解计算，如果计算得到的非特征谐波含量超过设定阈值，则判定换流变压器绕组3存在局部放电。
具体地，所述数据分析终端8还用于识别接收到的换流变压器绕组3的开口两端的电信号的波形形状，当判定电信号的波形出现抖动时，判定换流变压器绕组3存在局部放电。
具体地，所述数据分析终端8还用于根据接收到的电信号判定换流变压器绕组3存在局部放电后，再根据温度信号，以判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
本发明提供了两种识别换流变压器绕组出现局部放电现象的方法：
第一种：对接收到的换流变压器绕组3开口两端的电信号进行傅里叶分解计算，如果计算得到的非特征谐波含量超过设定阈值，则判定换流变压器绕组3存在局部放电。数据分析终端8配置有计算机存储介质，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上述方法步骤。
第二种：识别接收到的换流变压器绕组3开口两端的电信号的波形形状，当判定电信号的波形出现抖动时，判定换流变压器绕组3存在局部放电。数据分析终端8配置有计算机存储介质，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上述方法步骤。
具体地，所述数据分析终端8实时接收检测线圈4发送的电信号，根据接收到的电信号判定换流变压器绕组3存在局部放电后，再发送诊断指令至各个温度探针7，接收各个温度探针7发送的温度信号，以判定换流变压器绕组3发生局部放电的位置。通过上述判断顺序的设置，可以有效节约数据分析终端8的数据处理量，有效节约计算成本。对于油浸式换流变压器，变压器油会因为散热要求流动起来，导致各温度探针7位置随时间有一定的变化，所以在通过温度探针7识别局部放电位置前，前置一个电信号波形监测识别是否存在局部放电现象，能够更准确判别出局部放电现象及其位置。
具体地，多个温度探针7由上至下均匀分布于换流变压器三相绕组3表面，各温度探针用于检测换流变压器三相绕组3表面相应位置的温度。温度探针7的数量根据实际应用场景进行设置，尽可能多地覆盖三相绕组3的表面，保证最大化地三相绕组3的表面设置监测点。
数据分析终端8还用于将接收到的温度信号与设定阈值进行比较，当温度信号大于设定阈值时，判定大于设定阈值的温度信号的温度探针所处位置存在局部放电。由于三相绕组3发生局部放电发生时附近温度探针7测试的温度值会非常高，所以通过检测三相绕组3各个位置的温度信号，能够准确识别过热点，即发生局部放电的位置。
具体地，每个温度探针7分别用于将其身份信息和采集的温度信号相关联后发送至数据分析终端8；数据分析终端8还用于将每个温度探针7的身份信息与其位置信息相关联；数据分析终端8还用于判定接受到的任一温度信号大于设定阈值后，根据该温度信号所关联的温度探针7的身份信息识别该温度探针7在换流变压器绕组3上的位置，并输出该位置信息作为换流变压器绕组3局部放电位置的检测结果。数据分析终端8通过显示设备提示出现局部放电现象并显示其位置，可以便于操作人员及时知悉换流变压器发故障状态，有效提高换流变压的运行安全性。
本发明的使用流程如图3所示：
S1：检测线圈4实时采集换流变压器三相绕组3开口端的电信号，并将采集到的电信号反馈至数据分析终端8；
S2：数据分析终端8通过内部配置的软件程序，基于接收到的电信号判断换流变压器三相绕组3是否存在局部放电现象；
S3：当数据分析终端8判定换流变压器三相绕组3在局部放电现象后，输出诊断指令至所有温度探针7；
S4：所有温度探针7实时采集其在换流变压器三相绕组3所处位置的温度信号反馈至数据分析终端8；
S5：数据分析终端8将接收到的温度信号与设定阈值进行比较；判定采集到大于设定阈值的温度信号的温度探针7所处的位置存在局部放电，并输出该位置信息作为换流变压器绕组3局部放电位置的检测结果。
本发明利用换流变压器绕组3各层各部位的温度探针7和换流变压器三相检测线圈4组对换流变压器绕组3的局部放电位置进行判别及定位。当数据分析终端8检测到检测线圈4上传的数据中有换流变压器绕组3内部发生局部放电时，能够及时根据各绕组3测温探针7上传的数据进行绕组3内部局部放电故障的判别以及放电位置的判断。本发明能够及时、有效的筛查出工作状态下的换流变压器绕组3内部的局部放电故障，保证了换流变压器工作条件，能够延长换流变压器的绝缘寿命和使用年限，有一定的经济效益，对整个电力系统具有重大的实际意义。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (11)
1.一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：包括检测线圈、温度探针和数据分析终端；
所述检测线圈用于获取换流变压器绕组的开口两端的电信号并发送至数据分析终端；
温度探针包括多个，各温度探针分别用于获取换流变压器绕组的指定位置的温度信号并发送至数据分析终端；
数据分析终端用于根据接收到的电信号判定换流变压器绕组是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
2.根据权利要求1所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：所述检测线圈包括3个，分别对应套接于换流变压器三相绕组的外侧；3个检测线圈首尾相接并与数据分析终端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：数据分析终端设置于换流变压器油箱的外部；所述换流变压器绕组和温度探针设置于换流变压器油箱的内部；所述检测线圈和温度探针通过屏蔽线与数据分析终端电连接。
4.根据权利要求3所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：所述换流变压器油箱的表面设置有连通换流变压器油箱内部和外部的套管；所述屏蔽线通过套管延伸至换流变压器油箱外部。
5.根据权利要求1所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：所述数据分析终端还用于对接收到的换流变压器绕组开口两端的电信号进行傅里叶分解计算，如果计算得到的非特征谐波含量超过设定阈值，则判定换流变压器绕组存在局部放电。
6.根据权利要求1所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：所述数据分析终端还用于识别接收到的换流变压器绕组开口两端的电信号的波形形状，当判定电信号的波形出现抖动时，判定换流变压器绕组存在局部放电。
7.根据权利要求1所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：所述数据分析终端还用于在根据接收到的电信号判定换流变压器绕组存在局部放电后，再根据温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
8.根据权利要求2所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：多个温度探针由上至下均匀分布于换流变压器三相绕组的表面，各温度探针用于检测换流变压器三相绕组的相应表面位置的温度。
9.根据权利要求7所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：数据分析终端还将接收到的温度信号与设定阈值进行比较，当温度信号大于设定阈值时，判定大于设定阈值的温度信号的温度探针所处位置存在局部放电。
10.根据权利要求8所述的一种换流变压器绕组局部放电位置检测装置，其特征在于：每个温度探针分别用于将其身份信息和采集的温度信号相关联后发送至数据分析终端；数据分析终端还用于将每个温度探针的身份信息与其位置信息相关联；数据分析终端还用于判定接受到的任一温度信号大于设定阈值后，根据该温度信号所关联的温度探针的身份信息识别相应温度探针在换流变压器绕组上的目标位置，并输出目标位置信息作为换流变压器绕组局部放电位置的检测结果。
11.一种换流变压器绕组局部放电位置检测方法，利用如权利要求1-10中任一所述的换流变压器绕组局部放电位置检测装置来实现，其特征在于：换流变压器绕组局部放电位置检测方法包括以下步骤:
检测线圈获取换流变压器绕组的开口两端的电信号并发送至数据分析终端；
温度探针获取换流变压器绕组的指定位置的温度信号并发送至数据分析终端；
数据分析终端根据接收到的电信号判定换流变压器绕组是否存在局部放电，并根据接收到的温度信号判定换流变压器绕组发生局部放电的位置。
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| CN117406047A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 国网山西省电力公司太原供电公司 | 一种电力设备的局部放电状态在线监测系统 |
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2023
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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