[发明专利]一种电力变压器有载分接开关触头松动故障诊断法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力变压器有载分接开关触头松动故障诊断的方法及装置，属于电气控制工程领域。

背景技术

基于在线监测与故障诊断技术的状态维修策略将成为未来发展的必然趋势。有载调压变压器是电力系统中非常重要的输变电设备，它不仅能稳定负荷中心电压，而且也是联络电网、调整负载潮流、改善无功分配等不可缺少的重要设备，在电网中得到了广泛的应用。

目前大量的110kV及以上的变压器都安装了有载分接开关(On-Load TapChanger,OLTC)，其功能是在带负载状态下完成变压器调压。有载分接开关的运行状态直接影响到电力变压器的运行、电力系统的调节以及电能质量的高低。据统计，有载分接开关故障是电力变压器的最主要故障之一，故障率仅次于绕组故障。而随着有载调压变压器在电网中应用的增多以及单台分接开关日均调压次数的增加，有载分接开关的故障有增加的趋势。开展分接开关的状态监测和故障诊断，及时发现分接开关异常，对电力系统安全运行意义重大，并具有良好的应用前景。

触头松动是电力变压器分接开关最主要故障之一。分接开关切换过程中承受力的反复冲击，在多次切换后引起触头松动，如不及时诊断，甚至会引起触头脱落。触头脱落后，很大的工作电流在切换过程中不得不由另一组触点独立承担(分接开关切换触点往往是两组并列工作)。另一组触头严重过载、发热，如不及时发现，会很快将分接开关触头烧毁，使整个开关及变压器无法工作。另外，触头松动后，切换触头在切换过程中接触不良，引起严重电弧，也容易使切换触头烧毁。

目前对分接开关的故障还没有可靠的诊断方法，研究中的方法主要有基于油中气体分析的方法(如三比值法)、基于振动的监测与分析方法、基于热噪声的诊断方法等。但由于分接开关正常运行状态下，因触点的分合动作，油中也会产生相应的气体，因此，基于油中气体的分析方法目前很难实现：基于热噪声的诊断是由于变压器分接开关故障后发热产生的热噪声传播到变压器外面，通过在变压器外壳上安装噪声传感器检测来进行分接开关故障诊断，这一方面是基于分接开关触点有明显故障并且已产生严重发热(轻微热量不会产生明显的热噪声)，另一方面热噪声传播到变压器外部，信号的能量损耗大，加上各种干扰，工程上很难实现(变压器运行环境各种噪声很多，特别是电磁噪声、背景噪声很大，远大于因触头松动故障引起过热传到变压器油箱外面的信号的能量)：由于分接开关切换过程中引起振动的因素很多，特别是分接开关的枪机动作时的振动很大，给振动分析带来困难，因此基于振动的分接开关故障诊断的关键是在被监测信号中发现能反映故障的特征信号，另外，监测方法和监测后信号分析方法也影响分接开关的故降诊断的准确性。

发明内容

本发明提出的是电力变压器有载分接开关触头松动故障诊断的方法及装置，其目的旨在针对OLTC故障诊断中存在的上述问题，根据OLTC运行特点，并结合它正常和故障时不同的振动特性，经过理论分析与实验发现了能反映分接开关触头松动故障的特征信号，即在分接开关触头松动故障后，其振动信号经过适当处理，在频域信号中的800～1000Hz范围内将会产生一明显的幅值较大的谱线。采取监测与信号分析方法，根据被测信号中是否含有这一特征，诊断分接开关是否存在触头松动故障，实现分接开关触头松动故障的监测与诊断。

本发明的技术解决方案：电力变压器有载分接开关触头松动故障诊断的方法，其特征是一、对分接开关切换动作过程进行实时监测，在监测的信号中，取时域信号主能量的后半部分，并避开时域信号中能量最大值点；二、进行时频变换分析；三、经过分析，确定信号频域的800～1000Hz范围内的幅值较大的谱线：四、比较，这一谱线较分接开关正常状态明显增大，分接开关触头松动故障发生。

电力变压器有载分接开关触头松动故障诊断的装置，其结构是在变压器分接开关上安装振动传感器，振动传感器的输出端与信号调理电路的输入端相接，信号调理电路的输出端与采集仪的输入端相接，采集仪的输出端与信号处理器的输入端相接，信号处理器的输出端与显示器输入端相连。信号处理器与显示器可由一台微机(工控机)代替完成。如果传感器输出为大小合适的电压信号，或采集仪带有电荷放大器，则传感器输出直接接采集仪的输入端，可省略专门的信号调理电路。

有益效果：

1)所发现的故障特征量能准确反映分接开关触头松动故障，特征明显，重复性好，经大量实验证实，对同一类型的分接开关具有很好的普遍性。

2)基于振动频域信号800-1000Hz之间谱线峰值增大的有载分接开关触头松动故障诊断技术工程实现简单，传感器安装方便。