CN205786952U - 一种变压器绕组变形综合诊断系统 - Google Patents

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赵世华
刘赟
叶会生
孙利朋
黄海波
万勋
刘兴文
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种变压器绕组变形综合诊断系统，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、上位机及专家规则控制库单元；所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流测量与累积短路时间测量单元均与所述上位机相连，所述上位机与所述专家规则控制库单元相连；该系统整个结构简单、操作方便，能够自动根据当前试验数据与运行工况综合诊断变压器绕组是否发生了变形及变形程度。本系统能够准确诊断变压器绕组变形状况，正确指导其检修工作；可防止和减小变压器故障进一步扩大与发展，预防电网事故的发生；有利于延长变压器运行寿命，减少电力系统不必要的开支。

Description

一种变压器绕组变形综合诊断系统
技术领域
本实用新型属于电力工程技术领域，尤其涉及一种变压器绕组变形综合诊断系统。
背景技术
变压器是电网系统的核心设备，也是最昂贵的设备之一，它的运行状态直接影响着整个电网系统的安全与稳定。由于设计制造、工艺材料、运行维护和运行环境等方面的原因，使得变压器绕组变形故障时有发生，特别是在短路电流的影响下，变压器绕组受强大电动力作用，会发生塌陷、整体扭曲和位移等机械性永久变形。及时发现和修复变压器绕组变形故障，能够延长变压器运行寿命，从而减少电力系统不必要的开支。目前，检测电力变压器绕组变形的方法主要有：(1)根据绕组电容量的变化量判断绕组变形程度；(2)短路阻抗法；(3)频率响应分析法。上述三种方法均从一定程度上反映了变压器绕组变形状况，但需要丰富的现场经验才能对绕组变形状况进行初步的判断，而且未考虑变压器运行工况(短路电流及累计短路时间)，很难综合准确诊断变压器绕组变形程度及故障类型。
发明内容
本实用新型提供了一种变压器绕组变形综合诊断系统，其目的在于，对变压器绕组各性能指标进行综合采集，综合准确诊断变压器绕组变形程度。
一种变压器绕组变形综合诊断系统，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、上位机及专家规则控制库单元；
所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流测量与累积短路时间测量单元均与所述上位机相连，所述上位机与所述专家规则控制库单元相连；
上位机对采集或测量的信号数据进行数据计算，将获得的计算结果按照绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专家规则控制库单元依据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状况。
所述变形指标的计算属于现有计算方法，对应绕组变形等级的划分属于本领域普通技术人员熟知的。
变形指标包括绕组电容变化率、频率响应相关系数、短路阻抗变化率以及短路电流与短路时间；
所述绕组电容变化率为ΔC％，
其中，C当前和C原始分别表示变压器绕组当前的实时电容量和出厂时的初始电容量；
表1绕组电容量变化率与变压器绕组变形等级对应关系
电容量变化率 ΔC％≤±2％ ±2％＜ΔC％＜±5％ ΔC％≥±5％
绕组变形等级 I II III
所述频率响应相关系数为R，利用频率响应测试仪测得的变压器实时频率响应曲线与出厂时频率响应曲线依次在低频段、中频段和高频段内计算获得的相关系数，依次为RLF、RMF及RHF；所述低频段、中频段和高频段的频率范围依次为(1kHz～100kHz)、(100kHz～600kHz)、(600KHz～1000kHz)；
实时获得频率响应曲线，分三频段计算相关系数，得到三个频段的相关系数，所述相关系数的计算是按照数学原理中的相关系数计算公式计算；
表2频率响应相关系数与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 相关系数R
I RLF≥2.0和RMF≥1.0和RHF≥0.6
II 2.0>RLF≥1.0或0.6≤RMF<1.0
III 1.0>RLF≥0.6或RMF<0.6
IV RLF<0.6
所述短路阻抗变化率包括横向短路阻抗变化率ΔZ横向％和纵向短路阻抗变化率ΔZ纵向％：
其中，ZA、ZB、ZC分别为实时测量的变压器A、B、C三相的短路阻抗值；Z当前指当前试验时的实时测量获得的A、B、C三相的短路阻抗值的平均值，Z原始指出厂时A、B、C三相的短路阻抗值的平均值；
表3 100MVA以上或220kV及以上变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 短路阻抗变化率
I ΔZ纵向％≤±1.6％或ΔZ横向％≤2％
II ±1.6％＜ΔZ纵向％＜±3％或2％＜ΔZ横向％＜4％
III ΔZ纵向％≥±3％或ΔZ横向％≥4％
表4 100MVA以下且220kV及以下变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 短路阻抗变化率
I ΔZ纵向％≤±2％或ΔZ横向％≤2.5％
II ±2％＜ΔZ纵向％＜±4％或2.5％＜ΔZ横向％＜5％
III ΔZ纵向％≥±4％或ΔZ横向％≥5％
所述短路电流与短路时间是指距离变压器2公里内发生短路时的短路电流占变压器允许短路电流的百分比I％以及累计短路时间t；
表5短路电流占比及累计短路时间与变压器绕组变形等级对应关系
步骤4：依据各变形指标对应的变形等级，按照专家系统及知识库，确定变压器绕组变形状况；
表6专家系统及知识库
有益效果
本实用新型提供了一种变压器绕组变形综合诊断系统，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、上位机及专家规则控制库单元；所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流测量与累积短路时间测量单元均与所述上位机相连，所述上位机与所述专家规则控制库单元相连；该系统整个结构简单、操作方便，能够自动根据当前试验数据与运行工况综合诊断变压器绕组是否发生了变形及变形程度。本系统能够准确诊断变压器绕组变形状况，正确指导其检修工作；可防止和减小变压器故障进一步扩大与发展，预防电网事故的发生；有利于延长变压器运行寿命，减少电力系统不必要的开支。
附图说明
图1为本实用新型所述系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
一种变压器绕组变形综合诊断系统，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、上位机及专家规则控制库单元；
所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流测量与累积短路时间测量单元均与所述上位机相连，所述上位机与所述专家规则控制库单元相连；
上位机对采集或测量的信号数据进行数据计算，将获得的计算结果按照绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专家规则控制库单元依据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状况。
所述变形指标的计算属于现有计算方法，对应绕组变形等级的划分属于本领域普通技术人员熟知的。
变形指标包括绕组电容变化率、频率响应相关系数、短路阻抗变化率以及短路电流与短路时间；
所述绕组电容变化率为ΔC％，
其中，C当前和C原始分别表示变压器绕组当前的实时电容量和出厂时的初始电容量；
表1绕组电容量变化率与变压器绕组变形等级对应关系
电容量变化率 ΔC％≤±2％ ±2％＜ΔC％＜±5％ ΔC％≥±5％
绕组变形等级 I II III
所述频率响应相关系数为R，利用频率响应测试仪测得的变压器实时频率响应曲线与出厂时频率响应曲线依次在低频段、中频段和高频段内计算获得的相关系数，依次为RLF、RMF及RHF；所述低频段、中频段和高频段的频率范围依次为(1kHz～100kHz)、(100kHz～600kHz)、(600KHz～1000kHz)；
实时获得频率响应曲线，分三频段计算相关系数，得到三个频段的相关系数，所述相关系数的计算是按照数学原理中的相关系数计算公式计算；
表2频率响应相关系数与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 相关系数R
I RLF≥2.0和RMF≥1.0和RHF≥0.6
II 2.0>RLF≥1.0或0.6≤RMF<1.0
III 1.0>RLF≥0.6或RMF<0.6
IV RLF<0.6
所述短路阻抗变化率包括横向短路阻抗变化率ΔZ横向％和纵向短路阻抗变化率ΔZ纵向％：
其中，ZA、ZB、ZC分别为实时测量的变压器A、B、C三相的短路阻抗值；Z当前指当前试验时的实时测量获得的A、B、C三相的短路阻抗值的平均值，Z原始指出厂时A、B、C三相的短路阻抗值的平均值；
表3 100MVA以上或220kV及以上变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 短路阻抗变化率
I ΔZ纵向％≤±1.6％或ΔZ横向％≤2％
II ±1.6％＜ΔZ纵向％＜±3％或2％＜ΔZ横向％＜4％
III ΔZ纵向％≥±3％或ΔZ横向％≥4％
表4 100MVA以下且220kV及以下变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应关系
绕组变形等级 短路阻抗变化率
I ΔZ纵向％≤±2％或ΔZ横向％≤2.5％
II ±2％＜ΔZ纵向％＜±4％或2.5％＜ΔZ横向％＜5％
III ΔZ纵向％≥±4％或ΔZ横向％≥5％
所述短路电流与短路时间是指距离变压器2公里内发生短路时的短路电流占变压器允许短路电流的百分比I％以及累计短路时间t；
表5短路电流占比及累计短路时间与变压器绕组变形等级对应关系
步骤4：依据各变形指标对应的变形等级，按照专家系统及知识库，确定变压器绕组变形状况；
表6专家系统及知识库
某变电站1台220kV变压器，发生过近区短路二次，短路电流I％分别为67％与73％，短路时间分别为0.34S与0.46S，根据该实用新型所述方法等级划分为II；电容量变化率0.91％，等级划分为I；频响数据RLF为1.12，RMF为1.26，RHF为0.76，等级划分为II；短路阻抗ΔZ纵向％为2.1％，ΔZ横向％为3.2，等级划分为II。根据本实用新型所述系统诊断该变压器存在匝间或饼间短路，经过现场吊罩发现高压B相绕组靠上部位存在匝间短路现象。
从上述结果可知，本实用新型所述系统，应用简单，判断准确有效。

Claims (1)

1.一种变压器绕组变形综合诊断系统，其特征在于，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、上位机及专家规则控制库单元；
所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流测量与累积短路时间测量单元均与所述上位机相连，所述上位机与所述专家规则控制库单元相连；
上位机对采集或测量的信号数据进行变形指标计算并划分对应的绕组变形等级，将获得的计算结果按照绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专家规则控制库单元依据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状况。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110030920A (zh) * 2019-05-17 2019-07-19 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 一种变压器绕组变形的测试方法、装置和存储介质
CN110081809A (zh) * 2019-05-17 2019-08-02 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 一种确定变压器绕组幅向变形的方法
CN110161352A (zh) * 2019-04-29 2019-08-23 云南电网有限责任公司电力科学研究院 模拟变压器绕组匝间短路下的频率响应试验装置及方法

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