CN117783794B - 一种变压器内部故障放电量检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器技术领域，公开了一种变压器内部故障放电量检测方法及设备，包括在待检测变压器投运前、感应耐压试验达到预设运行电压后、及带负荷运行预设时间后，获取方波校准后的放电量，为第一、第二、第三背景放电量；以第一、第二背景放电量差值为空载标准放电量；以第二、第三背景放电量差值为负荷标准放电量；投运待检测变压器，若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，则获取最大、最小振动信号对应的时刻，及其对应时刻的最大、最小振动放电量；若最大振动放电量大于最小振动放电量，则以当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量的差值为故障放电量。本发明提高了校准效率和准确性，提高了变压器内部故障放电量识别准确性。

Description

一种变压器内部故障放电量检测方法及设备

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其是指一种变压器内部故障放电量检测方法及设备。

背景技术

变压器局部放电是指变压器内部某些部位存在电场集中，使得绝缘介质在电场的作用下发生局部范围内的放电现象。这种放电现象通常不会立即导致绝缘击穿，但随着时间的推移，它可能导致绝缘材料性能下降，可能会逐渐扩大并最终导致绝缘损坏；因此，对变压器进行局部放电检测是维护变压器安全运行的重要措施之一。

脉冲电流法局部放电测试是目前最为有效的变压器局部放电测试手段，然后当前脉冲电流法局部放电测试主要停留在变压器交接试验过程中，在运行变压器应用较少。主要原因有以下两个方面：

一是运行变压器处于振动状态，变压器电容动态改变，导致变压器电容、电感传递回路不稳定；而现有方波校准原理是依靠标准放电量在电容电感回路传递出的视在放电量进行校准，不稳定的传递回路会导致校准准确性，因此，现有的方波校准主要是停电校准，无法准确反应振动状态下的传递情况，进而导致对运行变压器放电量的校准不准确。

二是现有方波校准也不能反应变压器高电场运行工况，因为变压器在不同电压下的电容量不同，而变压器空载时只带电压不带负荷，因此实际运行时的高电厂工况导致变压器内部放电传递关系发生差异，进而导致方波校准方法无法全面反映变压器在不同电压和电场强度下的真实放电情况，导致对运行变压器放电量的校准不准确。

综上所述，现有的利用脉冲电流测量变压器内部故障放电量的方法，由于变压器在运行过程中的电容、电感传递回路不稳定，导致无法准确校准放电量，无法实现对变压器在交接与运行情况下内部故障的准确判断，进而无法实现在运变压器内部故障放电量的在线精确感知，无法准确预测绝缘击穿发生时间，可能会导致变压器故障后引发油箱燃爆情况，威胁保障运维人员的安全。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中由于变压器在运行过程中的电容、电感传递回路不稳定，导致无法对在运变压器内部故障进行准确感知的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种变压器内部故障放电量检测方法，包括：

在待检测变压器投运前，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第一背景放电量；对待检测变压器进行感应耐压试验，在测试电压等于预设运行电压后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第二背景放电量；令待检测变压器带负荷运行预设时间后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第三背景放电量；

以第一背景放电量与第二背景放电量的差值，为空载标准放电量；以第二背景放电量与第三背景放电量的差值，为负荷标准放电量；

将待检测变压器投运，获取待检测变压器运行过程中每个采样时刻的振动信号与放电脉冲放电量，实时比较当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，则基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有振动信号的时间序列，获取振动信号最大时所对应的时刻与振动信号最小时所对应的时刻；

基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有放电脉冲放电量的时间序列，获取待检测变压器在振动信号最大时所对应的时刻的最大振动放电量，以及振动信号最小时所对应的时刻的最小振动放电量；

若最大振动放电量大于最小振动放电量，则计算当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量的差值，得到当前时刻待检测变压器内部故障的故障放电量。

优选地，若当前时刻放电脉冲放电量等于第三背景放电量，则判定待检测变压器当前无故障。

优选地，若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量大于最小振动放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为振动故障。

优选地，若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量不大于最小振动放电量，则令待检测变压器空载运行，比较当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第二背景放电量，则将当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量的差值，作为当前时刻待检测变压器的故障放电量。

优选地，若当前时刻放电脉冲放电量大于第二背景放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为电压故障。

优选地，所述对待检测变压器进行方波校准，包括将标准500pC放电量施加到待检测变压器的套管上，利用局部放电仪测量该标准500pC放电量，并调节局部放电仪参数，直至局部放电仪的读数为500pC，完成方波校准。

本发明还提供了一种变压器内部故障放电量检测设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的一种变压器内部故障放电量检测方法的步骤。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

本发明所述的变压器内部故障放电量检测方法，基于脉冲电流法，获取待检测变压器在投运前、感应耐压试验中电压达到正常运行电压时，以及带负荷运转时的背景放电量；基于多个背景放电量，构建考虑了变压器振动状态影响的空载标准放电量，以及考虑了变压器高电场影响的负荷标准放电量；将待检测变压器投运，实时获取待检测变压器运行过程中的振动信号与每一时刻的放电脉冲放电量，并与背景放电量进行比较，判断当前时刻放电脉冲放电量产生的故障类型，选取对应的标准放电量；计算标准放电量与当前时刻放电脉冲放电量的差值，获取故障放电量。

本发明基于耐压试验状态与带负荷状态下的放电量，构建变压器在负荷振动工况下的空载标准放电量，考虑了运行变压器的负荷振动状态，准确反应振动状态下的电容电感回路传递情况，从而实现对运行变压器放电量在振动状态下的准确校准；本发明基于停电状态与耐压试验状态下的放电量，构建变压器自身质量在高电压场强下的负荷标准放电量，考虑到运行变压器在不同电压下的不同电容量对变压器内部放电传递关系的影响，实现对运行变压器放电量在高电场工况下的准确校准；基于空载标准放电量与负荷标准放电量来进行放电量检测，降低了变压器自身特性对局部放电的干扰，且通过无线传输方式实现放电量校正，可以避免传统有线校准方式带来的不便和安全隐患，提高校准的效率和准确性，从而提高变压器内部故障放电量识别的准确性，避免变压器故障后引发的油箱燃爆问题，保障运维人员安全。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所提供的变压器内部故障放电量检测方法的步骤流程图。

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说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，为本发明的变压器内部故障放电量检测方法的步骤流程图，具体步骤包括：

S101：在待检测变压器投运前，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第一背景放电量；对待检测变压器进行感应耐压试验，在测试电压等于预设运行电压后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第二背景放电量；令待检测变压器带负荷运行预设时间后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第三背景放电量；

S102：以第一背景放电量与第二背景放电量的差值，为空载标准放电量；以第二背景放电量与第三背景放电量的差值，为负荷标准放电量；

S103：将待检测变压器投运，获取待检测变压器运行过程中每个采样时刻的振动信号与放电脉冲放电量，实时比较当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量；

S104：若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，则基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有振动信号的时间序列，获取振动信号最大时所对应的时刻与振动信号最小时所对应的时刻；基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有放电脉冲放电量的时间序列，获取待检测变压器在振动信号最大时所对应的时刻的最大振动放电量，以及振动信号最小时所对应的时刻的最小振动放电量；

S105-1：若最大振动放电量大于最小振动放电量，则计算当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量的差值，得到当前时刻待检测变压器内部故障的故障放电量。

S105-2：若最大振动放电量不大于最小振动放电量，则令待检测变压器空载运行，比较当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量；若当前时刻放电脉冲放电量大于第二背景放电量，则将当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量的差值，作为当前时刻待检测变压器的故障放电量。

具体地，在本实施例中，因为第三背景放电量是带负荷进行测试的，负荷大小对放电量影响不大，因此不存在当前时刻放电脉冲放电量小于第三背景放电量的情况；且待检测变压器发生故障时，当前时刻放电脉冲放电量必然大于第二背景放电量，因此在故障放电量检测中，不存在当前时刻放电脉冲放电量不大于第二背景放电量的情况。

具体地，基于上述实施例，在本实施例中，根据当前时刻放电脉冲放电量与多个背景放电量的大小关系比较，获取待检测变压器当前时刻的故障类型，包括：

若当前时刻放电脉冲放电量等于第三背景放电量，则判定待检测变压器当前无故障；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量大于最小振动放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为振动故障；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量与第二背景放电量，且最大振动放电量不大于最小振动放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为电压故障。

基于上述实施例，在本实施例中，本发明还提供了一种变压器内部故障放电量检测设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的一种变压器内部故障放电量检测方法的步骤。

本发明通过变压器停电、带电压和带负荷三种工况下放电量校正和放电脉冲数据，可以在变压器交接和运行情况下，简便精准的判断变压器内部故障，降低变压器自身特性对局部放电的干扰，从而提高变压器内部故障放电量的精准识别，避免大型电力变压器故障后引发的油箱燃爆问题，对保障运维人员安全至关重要。

基于上述实施例，在本发明实施例中，利用以下检测装置来获取放电量，包括待检测变压器的内部压板、套管与均压环，还包括：

振动传感器，设置于内部压板上，用于采集变压器的振动信号；

检测阻抗，其一端与所述套管的末屏抽头连接，其另一端接地；

方波校准仪，其输出端通过发送线连接待检测变压器输入端口，其输入端通过接收线连接待检测变压器输出端口，用于对待检测变压器的套管进行方波校准；

无线接收装置，设置于均压环内部，与所述方波校准仪无线通讯连接，接收校准后的放电量；

局部放电仪，其振动模块与所述振动传感器通讯连接，其局放模块与所述检测阻抗的信号线连接，用于实时采集待检测变压器套管内方波校准后的放电量。

其中，所述局部放电仪与所述检测阻抗通过同轴电缆连接；对待检测变压器的套管进行方波校准，包括将标准500pC放电量施加到待检测变压器的套管上，利用局部放电仪测量该标准500pC放电量，并调节局部放电仪参数，直至局部放电仪的读数为500pC。

基于上述变压器内部故障放电量检测方法与检测装置，在本实施例中，对在运变压器进行放电量在线感知，具体包括：

S201：在变压器内部压板上安装振动传感器，用以监测变压器轴向振动情况，同时振动传感器监测的振动数据通过无线网传输至变压器局部放电仪的振动模块；

S202：在变压器正式投运前，在变压器套管末屏接入检测阻抗，检测阻抗一端接末屏抽头，一端接地，检测阻抗信号线接入局部放电监测仪的局放模块；

S203：变压器试验均压环与套管一点连接，在变压器安装的试验均压环内部部署无线接收装置用以方波校准；

S204：对变压器套管进行方波校准，方波校准仪器的输出端采用无线传输方式实现放电量校正，通过变压器均压环内部安装无线接收装置接收，从而实现套管出现短路放电量校正，同时，记录变压器局部放电仪测得的第一背景放电量；

S205：开展变压器感应耐压，待电压升高至正常运行电压后，利用无线方波校准方式进行变压器在高压情况下的放电量校准，此时校准放电量的频率应远离于感应耐压的频率，并记录变压器的第二背景放电量；

S206：对比S204中停电校准的第一背景放电量和S205中加压后变压器运行第二背景放电量，二者的差值为变压器自身质量在高电压场强下的空载标准放电量，此时空载标准放电量可作为准确的变压器内部局部放电值用于标准对比，未超过空载标准放电量则转入下一步，超过标准应进行内部故障排查；

S207：在变压器启动后带负荷测试24小时，此时，利用无线方波校准方式进行变压器带负荷情况下的放电量校准，同时记录变压器的第三背景放电量；

S208：对比S205中加压后变压器运行第二背景放电量和S207中带负荷后的变压器运行第三背景放电量，二者的差值为变压器在负荷振动工况下的负荷标准放电量，此时负荷标准放电量可作为准确的变压器内部局部放电值用于标准对比，未超过标准值则转入下一步，超过标准应进行内部故障排查；

S209：然后将启动投运24小时的变压器停电，更换试验均压环为正式均压环，恢复变压器引线，正式投入运行；

S210：在怀疑在运变压器内部有故障时，启动局部放电仪监测设备状态，此时变压器局部放电仪器内部设置的放电校准值采用S207停电时的校准数据，如果局部放电仪器监测数据与第三背景放电量一致，可以排除变压器内部有故障，反之，转入步骤S211；

S211：如果局部放电仪器监测数据出现部分时刻脉冲信号大于第三背景放电量时，此时，变压器局部放电仪器内部设置的放电校准值仍采用S207中停电时的校准数据，对比此时局部放电仪监测数据，是否仍然存在部分时刻脉冲信号大于第三背景放电量，如果有的话，提取该时刻放电脉冲放电量，减去S207中得到的变压器第三背景放电量，即为此刻变压器内部故障时的放电量，且可以判定该放电主要是由于振动引起的，并转入下一步；

S212：在S211得到变压器带负荷情况下的放电脉冲放电量7，应与振动数据进行同步分析，通过监测第一步在变压器内部设置的振动值，分别提出变压器绕组振动在最大值、最小值两个时刻下的放电量，通过对比两个放电量大小，如果振动最大值时刻得放电量大于最小值时刻，则进一步验证变压器绕组内部故障是由于振动引起的，反之，转入步骤S213；

S213：如果局部放电仪器监测数据出现部分时刻脉冲信号大于第三背景放电量时，将变压器负荷降为零，变成空载运行变压器，此时变压器局部放电仪器内部设置的放电校准值采用S205中停电时的校准数据，对比此时局部放电仪监测数据，是否仍然存在部分时刻脉冲信号大于第二背景放电量，如果有的话，提取该时刻放电脉冲放电量，减去S205中得到的变压器第二背景放电量，即为此刻变压器内部故障时的放电量，且可以判定该放电主要是由于电压引起的。

本发明所述的变压器内部故障放电量检测方法，基于脉冲电流法，获取待检测变压器在投运前、感应耐压试验中电压达到正常运行电压时，以及带负荷运转时的背景放电量；基于多个背景放电量，构建考虑了变压器振动状态影响的空载标准放电量，以及考虑了变压器高电场影响的负荷标准放电量；将待检测变压器投运，实时获取待检测变压器运行过程中的振动信号与每一时刻的放电脉冲放电量，并与背景放电量进行比较，判断当前时刻放电脉冲放电量产生的故障类型，选取对应的标准放电量；计算标准放电量与当前时刻放电脉冲放电量的差值，获取故障放电量。

基于上述实施例，本发明所提供的变压器内部故障放电量检测方法可以应用于变压器故障类型诊断领域。在变压器故障类型诊断领域中，根据当前时刻放电脉冲放电量与多个背景放电量的大小关系比较，获取待检测变压器当前时刻的故障类型，包括：若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量不小于最小振动放电量，则判断待检测变压器的内部故障类型为振动故障；若当前时刻放电脉冲放电量等于第三背景放电量，则判定待检测变压器当前无故障；若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量与第二背景放电量，且最大振动放电量不大于最小振动放电量，则判断待检测变压器的内部故障类型为电压故障。

本发明基于耐压试验状态与带负荷状态下的放电量，构建变压器在负荷振动工况下的空载标准放电量，考虑了运行变压器的负荷振动状态，准确反应振动状态下的电容电感回路传递情况，从而实现对运行变压器放电量在振动状态下的准确校准；本发明基于停电状态与耐压试验状态下的放电量，构建变压器自身质量在高电压场强下的负荷标准放电量，考虑到运行变压器在不同电压下的不同电容量对变压器内部放电传递关系的影响，实现对运行变压器放电量在高电场工况下的准确校准；基于空载标准放电量与负荷标准放电量，降低了变压器自身特性对局部放电的干扰，且通过无线传输方式实现放电量校正，可以避免传统有线校准方式带来的不便和安全隐患，提高校准的效率和准确性，从而提高变压器内部故障放电量识别的准确性，避免变压器故障后引发的油箱燃爆问题，保障运维人员安全。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，包括：

在待检测变压器投运前，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第一背景放电量；对待检测变压器进行感应耐压试验，在测试电压等于预设运行电压后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第二背景放电量；令待检测变压器带负荷运行预设时间后，获取对待检测变压器进行方波校准后的放电量，为第三背景放电量；

以第一背景放电量与第二背景放电量的差值，为空载标准放电量；以第二背景放电量与第三背景放电量的差值，为负荷标准放电量；

将待检测变压器投运，获取待检测变压器运行过程中每个采样时刻的振动信号与放电脉冲放电量，实时比较当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，则基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有振动信号的时间序列，获取振动信号最大时所对应的时刻与振动信号最小时所对应的时刻；

基于待检测变压器在初始采样时刻到当前采样时刻内所有放电脉冲放电量的时间序列，获取待检测变压器在振动信号最大时所对应的时刻的最大振动放电量，以及振动信号最小时所对应的时刻的最小振动放电量；

若最大振动放电量大于最小振动放电量，则计算当前时刻放电脉冲放电量与第三背景放电量的差值，得到当前时刻待检测变压器内部故障的故障放电量。

2.根据权利要求1所述的变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，若当前时刻放电脉冲放电量等于第三背景放电量，则判定待检测变压器当前无故障。

3.根据权利要求1所述的变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量大于最小振动放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为振动故障。

4.根据权利要求1所述的变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，若当前时刻放电脉冲放电量大于第三背景放电量，且最大振动放电量不大于最小振动放电量，则令待检测变压器空载运行，比较当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量；

若当前时刻放电脉冲放电量大于第二背景放电量，则将当前时刻放电脉冲放电量与第二背景放电量的差值，作为当前时刻待检测变压器的故障放电量。

5.根据权利要求4所述的变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，若当前时刻放电脉冲放电量大于第二背景放电量，则判定待检测变压器的内部故障类型为电压故障。

6.根据权利要求1所述的变压器内部故障放电量检测方法，其特征在于，所述对待检测变压器进行方波校准，包括将标准500pC放电量施加到待检测变压器的套管上，利用局部放电仪测量该标准500pC放电量，并调节局部放电仪参数，直至局部放电仪的读数为500pC，完成方波校准。

7.一种变压器内部故障放电量检测设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的一种变压器内部故障放电量检测方法的步骤。