CN117388623B - 一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力工程技术领域，公开了一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪及方法，该电力变压器综合诊断分析仪在测试仪终端输入待测变压器及环境参数并将数据传至中枢控制系统，中枢控制系统与加压模块、开关切换模块、数据测试模块和误差修正模块间通讯连接，同时开关切换模块、加压模块、数据测试模块及待测变压器间通过测试线连接，数据测试模块、误差修正模块间通讯连接，并将修正的测试数据反馈至测试仪终端。本发明通过内置开关切换及历史数据拟合对引线引起的测试误差进行校正，取消了变压器例行试验更换测试线和拆装引线的作业工序，提高了测试试验效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力工程技术领域，具体一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪及方法。
背景技术
电力变压器的例行试验是保证电力系统安全运行的重要措施,对变压器状态评价及故障诊断具有确定性影响,通过各种试验项目,获取准确可靠的试验结果是正确判断变压器故障的基本前提。但是变压器例行试验项目繁多，需要频繁更换测试仪器接线；同时在进行试验时，须拆除变压器的高、中、低压侧三侧引线。随着主变容量逐渐增大，变压器引线越来越粗，拆接线引线工作量大，同时引线频繁拆接会对套管本身、套管引线接头、套管升高座造成累积性的机械损伤。尤其是特高压变压器，高压侧套管顶部接线板离地高度接近20m，拆装引线需使用高空作业车、吊车等，劳动强度高、作业风险大、耗时长。目前110kV~500kV变电器停电检修期间预留给例行试验时间十分有限，缩短试验时间对提高检修效率意义重大。若不拆引线试验时采用与拆引线相同的试验接线，则试验结果会受避雷器、复合绝缘子、瓷瓶等影响，试验结果与拆线试验的不一致。另外，试验过程中频繁更换试验接线耗时耗力、同时存在安全风险。
因此，现有变压器例行试验涉及的项目繁杂，需要用到多种试验仪器，试验人员需要频繁更换测试线及拆挂地线；同时当前试验前需要拆除变压器引线。
发明内容
为了克服现有变压器例行试验需要拆装三侧引线及多次换接测试线，及不拆引线试验中感应电对试验结果的干扰，本发明提出了一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪及方法，以满足只需一次接线、便可不拆引线自动完成变压器所有停电试验项目的需求，提高变压器停电检修效率，杜绝安全隐患。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪，包括中枢控制系统、加压模块、开关切换模块、数据测试模块、误差修正模块、测试仪终端及测试线；在测试仪终端输入待测变压器及环境参数并将数据传至中枢控制系统，中枢控制系统与加压模块、开关切换模块、数据测试模块和误差修正模块间通讯连接，同时开关切换模块、加压模块、数据测试模块及待测变压器间通过测试线连接，数据测试模块、误差修正模块间通讯连接，并将修正的测试数据反馈至测试仪终端；加压模块通过测试线对引线发射测试不同频率、电压方波和正弦信号；开关切换模块中各测试线接头和地之间均连接有控制开关，实现不同测试项目的切换接线；数据测试模块在加压模块发出信号时测试响应信号，并将结果反馈至中枢控制系统；误差修正模块根据反馈的测试结果对引线误差进行修正，给出修正后的测试值；测试仪终端输入待测变压器参数、测试项目并显示测试结果；测试线接头部位包含穿心式电流监测传感器。
本发明还提供一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析方法，步骤如下：
步骤一、测试仪终端输入测试指令，中枢控制系统根据接收到测试指令，完成测试项目初始化；
步骤二、中枢控制系统按测试仪终端输入的测试项目，按测试项目逐项完成开关切换及自检，确认开关切换到位；
步骤三、自检无误后，中枢控制系统测试不同接线端子感应电，根据测试要求确定升压时间、频率和幅值，加压模块开展感应电校正后的升压测试，数据测试模块实时记录数据并传输至中枢控制系统；
步骤四、误差修正模块根据当前内、外因变量及历史测试数据，对当前测试数据进行记录和修正。
进一步优选，步骤一的测试项目初始化方法具体为：中枢控制系统指令开关切换模块依次动作模块内所有开关完成开关切换模块自检。自检通过后指令断开开关切换模块所有内部开关，并指令加压模块对高、中、低压引线接头发出方波信号，数据测试模块根据接收的信号确认接线完好性，当信号拟合度大拟合度阈值则判断电力变压器综合诊断分析仪接线完好，信号失真度Ptol表示为：
；
式中 分别为数据测试模块接收的A、B、C相方波信号幅值，为三相方
波信号幅值平均值。
进一步优选，步骤二的测试项目包括变压器绕组连同套管的绝缘电阻、电容量、介质损耗、直流电阻及变压器自身的电压比、短路阻抗、绕组变形共七项试验；中枢控制系统根据测试仪终端输入所需开展的测试项目，按照测试项目排序，并生成开关切换策略；分别分合一次开关切换模块中各测试开关，每个开关的回路电阻小于电阻阈值时，确认开关切换到位，自检通过。
进一步优选，升压测试前通过测试线测量各引线端子感应电压幅值Uie，测试步骤为：
步骤3.1 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的绝缘电阻测试，所测试绕组绝缘
电阻为 ，其中为加压模块加压电压向量， 为测试绕组电流向量，为
流过测试线穿心式电流监测传感器的泄露电流向量，为感应电压向量；
步骤3.2 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的电容量测试，所测试绕组电容量
为 ，式中f为工频，取50Hz；
步骤3.3 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的介质损耗测试，所测试绕组介质
损耗为 ，式中Ic 为测试绕组电流幅值，Ir为流过测试线穿心式
电流监测传感器的泄露电流幅值，即、，θc、θr分别为测试绕组和引线的介质
损耗角；
步骤3.4 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的直流电阻测试，所测试绕组的直
流电阻为，Id为充磁电流，Ud为绕组直流压降。
进一步优选，步骤四具体为：基于数据聚类原理对不拆引线数据处理，按引线影响
测试数据的内部因素数据和外部因素数据进行分类和归集，按不同属性分类形成引线影响
试验因素数据集；；其中表示引线影响试验因素数据集的
第i个元素，i=1~n，n为元素总数量；引线影响试验因素数据集为包括属于外部因素的天气、
温度、湿度和属于内部因素的引线长度、线径、材质、绝缘子串数、感应电及穿心式电流监测
传感器，应用人工智能技术解耦内外部影响因素，反演推算不同影响因素数据子集加权特
征值，并修正当前测试结果数据： ，为通过不拆引线测
试修正至拆引线试验值，D1、D2、Dn分别表示不拆引线数据在第1、2、n个影响因子的解耦分
量。
本发明的电力变压器综合诊断分析仪，可以满足只需一次接线、便可不拆引线自动完成变压器所有停电试验项目的需求，提高变压器停电检修效率，杜绝安全隐患。通过内置开关切换及历史数据拟合对引线引起的测试误差进行校正，取消了变压器例行试验更换测试线和拆装引线的作业工序，提高了测试试验效率，降低率试验施工风险，缩短了变压器停电检修试验时间。
附图说明
图1为本发明的不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细阐明本发明。
参照图1 ，一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪，包括中枢控制系统、加压模块、开关切换模块、数据测试模块、误差修正模块、测试仪终端及测试线；在测试仪终端输入待测变压器及环境参数并将数据传至中枢控制系统，中枢控制系统与加压模块、开关切换模块、数据测试模块和误差修正模块间通讯连接，控制各模块按试验步骤运行，同时开关切换模块、加压模块、数据测试模块及待测变压器间通过测试线连接，数据测试模块、误差修正模块间通讯连接，并将修正的测试数据反馈至测试仪终端。加压模块通过测试线对引线发射测试不同频率、电压方波和正弦信号，信号范围0~1000Hz、电压范围0-10kV；开关切换模块中各测试线接头和地之间均连接控制开关，实现不同测试项目的切换接线；数据测试模块在加压模块发出信号时测试响应信号，并将结果反馈至中枢控制系统；误差修正模块根据反馈的测试结果对引线误差进行修正，给出修正后的测试值；测试仪终端输入待测变压器参数、测试项目并显示测试结果；测试线接头部位包含穿心式电流监测传感器。
一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析方法，步骤如下：
步骤一、测试仪终端输入测试指令，中枢控制系统根据接收到测试指令，完成测试项目初始化；
步骤二、中枢控制系统按测试仪终端输入的测试项目，按测试项目逐项完成开关切换及自检，确认开关切换到位；
步骤三、自检无误后，中枢控制系统测试不同接线端子感应电，根据测试要求确定升压时间、频率和幅值，加压模块开展感应电校正后的升压测试，数据测试模块实时记录数据并传输至中枢控制系统；
步骤四、误差修正模块根据当前内、外因变量及历史测试数据，对当前测试数据进行记录和修正。
进一步优选，步骤一的测试项目初始化方法具体为：中枢控制系统指令开关切换模块依次动作模块内所有开关完成开关切换模块自检。自检通过后指令断开开关切换模块所有内部开关，并指令加压模块对高、中、低压引线接头发出方波信号，数据测试模块根据接收的信号确认接线完好性，当信号拟合度大于90%则判断电力变压器综合诊断分析仪接线完好，信号失真度Ptol表示为：
；
式中 分别为数据测试模块接收的A、B、C相方波信号幅值，为三相方
波信号幅值平均值。
进一步优选，步骤二的测试项目包括变压器绕组连同套管的绝缘电阻、电容量、介质损耗、直流电阻及变压器自身的电压比、短路阻抗、绕组变形共七项试验；中枢控制系统根据测试仪终端输入所需开展的测试项目，按照测试项目排序，并生成开关切换策略；分别分合一次开关切换模块中各测试开关，每个开关的回路电阻小于50μΩ时，确认开关切换到位，自检通过。
进一步优选，升压前通过测试线测量各引线端子感应电压幅值Uie，测试步骤为：
步骤3.1 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的绝缘电阻测试，所测试绕组绝缘
电阻为 ，其中为加压模块加压电压向量， 为测试绕组电流向量，为
流过测试线穿心式电流监测传感器的泄露电流向量，为感应电压向量；
步骤3.2 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的电容量测试，所测试绕组电容量
为 ，式中f为工频，取50Hz；
步骤3.3 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的介质损耗测试，所测试绕组介质
损耗为 ，式中Ic 为测试绕组电流幅值，Ir为流过测试线穿心式
电流监测传感器的泄露电流幅值，即、，θc、θr分别为测试绕组和引线的介质
损耗角；
步骤3.4 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的直流电阻测试，所测试绕组的直
流电阻为，Id为充磁电流，Ud为绕组直流压降。
进一步优选，步骤四中，根据当前内、外因变量及历史测试数据，对当前测试数据
进行记录和修正是指：基于数据聚类原理对不拆引线数据处理，按引线影响测试数据的内
部因素数据和外部因素数据进行分类和归集，按不同属性分类形成引线影响试验因素数据
集；；其中表示引线影响试验因素数据集的第i个元素，i=1
~n，n为元素总数量；引线影响试验因素数据集为包括属于外部因素的天气、温度、湿度和属
于内部因素的引线长度、线径、材质、绝缘子串数、感应电及穿心式电流监测传感器，应用人
工智能技术解耦内外部影响因素，反演推算不同影响因素数据子集加权特征值，并修正当
前测试结果数据： ，为通过不拆引线测试修正至拆引线
试验值，D1、D2、Dn分别表示不拆引线数据在第1、2、n个影响因子的解耦分量。
以上描述的只是本发明的最佳实施方案，但不是对本发明其他实施方案的限制，熟悉该技术的专业人员可以使用上面公开的内容将其修改成等效的实施例。然而，在不背离本发明技术方案的内容的情况下，上述实施方式的任何简单的修改、替换和简化都应在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种不拆引线的电力变压器综合诊断分析方法，其特征在于，采用的不拆引线的电力变压器综合诊断分析仪包括中枢控制系统、加压模块、开关切换模块、数据测试模块、误差修正模块、测试仪终端及测试线；在测试仪终端输入待测变压器及环境参数并将数据传至中枢控制系统，中枢控制系统与加压模块、开关切换模块、数据测试模块和误差修正模块间通讯连接，同时开关切换模块、加压模块、数据测试模块及待测变压器间通过测试线连接，数据测试模块、误差修正模块间通讯连接，并将修正的测试数据反馈至测试仪终端；加压模块通过测试线对引线发射测试不同频率、电压方波和正弦信号；开关切换模块中各测试线接头和地之间均连接有控制开关，实现不同测试项目的切换接线；数据测试模块在加压模块发出信号时测试响应信号，并将结果反馈至中枢控制系统；误差修正模块根据反馈的测试结果对引线误差进行修正，给出修正后的测试值；测试仪终端输入待测变压器参数、测试项目并显示测试结果；测试线接头部位包含穿心式电流监测传感器；步骤如下：
步骤一、测试仪终端输入测试指令，中枢控制系统根据接收到测试指令，完成测试项目初始化；
步骤二、中枢控制系统按测试仪终端输入的测试项目，按测试项目逐项完成开关切换及自检，确认开关切换到位；
步骤三、自检无误后，中枢控制系统测试不同接线端子感应电，根据测试要求确定升压时间、频率和幅值，加压模块开展感应电校正后的升压测试，数据测试模块实时记录数据并传输至中枢控制系统；
步骤四、误差修正模块根据当前内、外因变量及历史测试数据，对当前测试数据进行记录和修正；
升压测试前通过测试线测量各引线端子感应电压幅值Uie，测试步骤为：
步骤3.1 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的绝缘电阻测试，所测试绕组绝缘电阻为 ，其中/>为加压模块加压电压向量，/> 为测试绕组电流向量，/>为流过测试线穿心式电流监测传感器的泄露电流向量，/>为感应电压向量；
步骤3.2 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的电容量测试，所测试绕组电容量为 ，式中f为工频，取50Hz；
步骤3.3 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的介质损耗测试，所测试绕组介质损耗为 ，式中Ic 为测试绕组电流幅值，Ir为流过测试线穿心式电流监测传感器的泄露电流幅值，即/>、/>，θc、θr分别为测试绕组和引线的介质损耗角；
步骤3.4 开展不拆引线的变压器绕组连同套管的直流电阻测试，所测试绕组的直流电阻为，Id为充磁电流，Ud为绕组直流压降；
所述步骤四具体为：基于数据聚类原理对不拆引线数据处理，按引线影响测试数据的内部因素数据和外部因素数据进行分类和归集，按不同属性分类形成引线影响试验因素数据集；/>；其中/>表示引线影响试验因素数据集的第i个元素，i=1~n，n为元素总数量；引线影响试验因素数据集为包括属于外部因素的天气、温度、湿度和属于内部因素的引线长度、线径、材质、绝缘子串数、感应电及穿心式电流监测传感器，应用人工智能技术解耦内外部影响因素，反演推算不同影响因素数据子集加权特征值，并修正当前测试结果数据：/> ，/>为通过不拆引线测试修正至拆引线试验值，D1、D2、…、Dn分别表示不拆引线数据在第1、2、…、n个影响因子的解耦分量。
2.根据权利要求1所述的不拆引线的电力变压器综合诊断分析方法，其特征在于，步骤一所述测试项目初始化的方法具体为：中枢控制系统指令开关切换模块依次动作模块内所有开关完成开关切换模块自检；自检通过后指令断开开关切换模块所有内部开关，并指令加压模块对高、中、低压引线接头发出方波信号，数据测试模块根据接收的信号确认接线完好性，当信号拟合度大于设定拟合度阈值则判断电力变压器综合诊断分析仪接线完好，信号失真度Ptol表示为：
；
式中 分别为数据测试模块接收的A、B、C相方波信号幅值，/>为三相方波信号幅值平均值。
3.根据权利要求1所述的不拆引线的电力变压器综合诊断分析方法，其特征在于，步骤二的测试项目包括变压器绕组连同套管的绝缘电阻、电容量、介质损耗、直流电阻及变压器自身的电压比、短路阻抗、绕组变形共七项试验；中枢控制系统根据测试仪终端输入所需开展的测试项目，按照测试项目排序，并生成开关切换策略；分别分合一次开关切换模块中各测试开关，每个开关的回路电阻小于设定电阻阈值时，确认开关切换到位，自检通过。
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2023
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