[发明专利]变压器外部故障下绕组状态评估方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备监测领域，涉及一种外部故障情况下变压器绕组状态评估方法。

背景技术

电力变压器作为电力系统电能传输中的枢纽设备，其故障会对电力系统供电可靠性和运行稳定性带来严重影响。有关变压器故障的历年统计资料表明，每年绕组故障占变压器故障的绝大部分，而绕组短路强度不足是造成绕组故障的主要原因，其损坏率约占整个变压器故障的60％～70％。绕组变形作为一种潜伏性的亚健康状态的积累，其故障的发展性和不确定性必定会给电力系统运行带来不可预知的重大隐患。

导线所承受的电磁力与流经绕组的电流的平方成正比，变压器正常稳态运行时，绕组所受电磁力很小，短路电流引起的电磁力作用将导致变压器绕组发生变形，变形程度与短路电流大小及作用时间长短有关。

变压器发生绕组变形后，有的立即发生损坏事故，有的则可以长时间继续运行，运行时间的长短取决于变形的严重程度。其主要表现形式有：1、绕组的几何尺寸直接发生变化，绝缘距离发生改变或绝缘纸发生损坏；2、发生不至于影响变压器正常运行的绕组轻微变形，机械性能下降，抗短路能力降低。当再次或多次遭受短路事故冲击时，变压器绕组变形程度逐步增加，在累积变形效应的作用下，出现恶性循环直至损坏。

目前正在发展的电力设备状态检修，仅仅考虑故障后变压器绕组的形变及状态，并未将故障过程中绕组的形变考虑在内，因此会漏掉绕组材料劣化以及变形累积等重要信息，给变压器运行的安全可靠性带来很大的隐患。尽管变压器绕组受短路冲击以及状态评估对变压器安全运行以及未来智能电网的构建具有重要意义，但是由于现场装设条件以及硬件投资等方面的限制，该项技术并没有得到大面积推广。

发明内容

本发明的目的是提出一种变压器外部故障下绕组状态评估方法，变压器绕组导线中流过电流，受到的电磁力的大小和经过电流的平方成正比，故障大电流情况下，绕组所承受的电磁力是正常状况下的几百倍，绕组强度不足时会发生绕组形变，弹性形变在故障消除后会部分恢复，但是，绕组变形的累积效应会使在下次故障情况下发生大的事故；所以，及时发现并检测维修微小变形，防止累积效应造成的大事故，有重要的现实意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种变压器外部故障下绕组状态评估方法；本发明利用采集到的变压器两侧故障前和故障中的电压电流数据，利用合适的数值算法，辨识得到故障前和故障中变压器的漏电感的值，计算分析故障中各个时刻绕组漏电感的偏差量，并以时间为横坐标做出偏差量的趋势图；根据偏差量趋势图，评估故障对变压器绕组的冲击以及绕组的状态；

具体步骤如下：

(A)实时采集变压器分接头调节信号以及变压器原边、变压器副边两侧电压电流信号u_A、u_B、u_C、i_A、i_B、i_C、u_a、u_b、u_c、i_a、i_b、i_c；

(B)若满足变压器分接头调节、电流有效值持续三个周波大于1.2I_N，(I_N为变压器的额定电流)，定时启动、变压器停运后的再次投入、经历一次峰值大于3I_N的冲击电流五个条件中的任意一个，启动参数辨识单元；否则返回步骤(A)；

(C)将变压器原副边的电压回路方程整理和化简后，利用递推最小二乘辨识方法，分别利用故障前和故障中的信息，先辨识得到故障前绕组的漏电感L_kq，再计算故障过程中各个时刻的漏电感L_kz(k)，其中k为故障过程中不同的时刻；

(D)以故障前的漏电感L_kq为基准值，进行故障中各个时刻绕组漏电感偏差量δL_k(k)的计算：

(E)以时间t为横轴，以L_kz为纵轴，做出δL_k-t的图形，在图形中观察参数的变化量趋势及其恢复情况，分析故障对绕组的冲击及其影响。

更优的是，所述的步骤(C)中的绕组参数的辨识方法如下：

原副边绕组电压回路方程为：