[发明专利]一种用于变压器绕组变形进行在线诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于变压器绕组变形进行在线诊断的方法，方法包括：通过变压器绕组的中性点接地线上注入扫频信号；获取变压器绕组的中性点接地线上感应到的电流信号获取变压器绕组的中性点接地线上感应到的电压信号获取变压器绕组的高压引出线上的电流信号利用和构造下列方程，确定随扫频信号的频率f变化的向量的轨迹为变压器绕组的频响曲线；基于DL/T911中提供的纵向比较法或者横向比较法对比获取的频响曲线，依据现有的成熟的随机向量之间典型相关系数确认频响曲线所对应的向量之间的最大典型相关系数；基于DL/T911中提供的基于相关系数的诊断方法确定变压器绕组的变形情况。

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体地，涉及一种用于变压器绕组变形进行在线诊断方法及系统。

背景技术

变压器是电力系统中最主要的设备之一，价格昂贵而重要，当变压器发生故障时将会影响电力系统的正常工作，进而给国民经济带来损失。然而变压器绕组是发生故障较多的部件之一，因此，尽早发现变压器绕组的潜在威胁，及时发现变压器绕组变形很重要。当变压器发生出口短路故障时，其绕组所受电动力将会是正常运行时所受到电动力的几十甚至是几百倍。同时由于变压器设计结构不能达到国标规定的承受短路能力，使得变压器绕组在承受短路电流冲击后发生机械变形。某些情况下电动力不至于使绕组直接变形，但由累积效应也会使绕组变形进一步发展，即便未出现系统短路事故，也会导致变压器非正常退出运行。变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器绕组变形故障，已经成为变压器的主要故障之一。

目前，世界上很多国家都对变压器绕组变形检测方法的研究工作上投入了大量的精力，根据变压器是否停运，分在线检测和离线检测。其中，最常用的绕组变形检测方法是频响法。当变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化。频响法的工作原理就是通过绕组的频响曲线，反映绕组的分布电感和分布电容的变化，进而判断绕组是否发生变形。在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感(互感)、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数H(jω)描述。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数H(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。频响法所涉及的频带范围，我国行标DL/T911中规定为1kHz～1000kHz。也有学者认为频响法的下限频率可以扩展到10Hz，上限频率可以扩展到10MHz。变压器绕组等效模型及相应的基本测量回路可用如图1所示表示：

如图1中，L表示线圈饼间电感，K表示线圈间的纵向(饼间或匝间)电容，C表示线圈对地电容。应用频响法测变压器绕组可得到一组频率和响应的对应数值，即输出端及电源端电压的比值，通常以对数形式表示：

H(jω)＝20log[|V₀(jω)|/|V_i(jω)|]，

其中：│Vo(jω)│和│Vi(jω)│代表频率为ω时，输出电压与输入的电源电压的峰值或有效值。将这些对应值描在以ω为横轴，以H(jω)为纵轴的坐标轴上，便会得到一条曲线，我们称这条曲线为频响曲线。

现有行业标准DLT911-2004明确提出了频响法检测变压器绕组变形的诊断方法。用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的幅频响应特性进行纵向或横向比较，并综合考虑变压器遭受短路冲击的情况、变压器结构、电气试验及油中溶解气体分析等因素。根据相关系数的大小，可较直观地反映出变压器绕组幅频响应特性的变化，通常可作为判断变压器绕组变形的辅助手段。