[发明专利]一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法

说明书

本发明公开了一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法，首先利用频率响应分析仪获得正常情况和不同故障程度下的频率响应曲线，然后利用快速松弛矢量匹配算法对频率响应曲线进行拟合，获得正常情况和不同故障情况下传递函数的状态空间表达式，然后将状态空间表达式转换成多项式表达形式得到其各阶分子分母的系数，对其系数进行整理变形得到其系数序列X_a、X_b；通过计算故障情况相对于正常情况下其系数序列X_a、X_b的Kendall Rank相关系数τ_a、τ_b来得到表征绕组故障特征的参数τ_total；通过参数τ_total的大小来定量判断判断绕组故障的程度。本发明提出的一种新的绕组故障识别的方法，可实现不依赖电力专家对变压器绕组故障的识别和判定。

技术领域

本发明涉及电力设备内部故障识别方法，尤其涉及一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法。

背景技术

变压器是电力系统中的重要设备之一，其运行状态的好坏直接决定了电力系统的安全性与稳定性，而绕组变形是影响变压器安全运行的重要因素。因此如何监测变压器运行过程中的绕组变形，实时跟踪绕组状态，在其出现严重问题之前做出预警，是变压器绕组状态监测、故障诊断中亟需解决的技术问题。

频率响应分析法因其能够灵敏地反映变压器绕组和铁芯的变化而受到越来越多的关注，其数据测量技术已经日趋成熟，但数据分析处理技术目前尚不成熟，还存在一些急需解决的问题。目前利用频率响应分析法进行绕组变形诊断，基本都是建立在对频响曲线的对比上，如利用相关系数、误差对数绝对和等一系列统计指标来进行绕组故障诊断，但统计指标中携带的故障信息较为有限，仍需经验丰富的技术人员对频率响应曲线变化趋势进行分析。因此目前国内外学者都在研究基于FRA的改进方案，主要有传递函数法和基于传递函数的参数辨识法，本发明正是在FRA的基础上利用传递函数法进行绕组故障诊断。

由于大型变压器绕组频率响应曲线拟合较困难，很难得到其传递函数表达式，因此很少对传递函数系数进行研究。事实上绕组变形导致系统结构参数的改变最终都会反映到传递函数系数的改变上。目前国内对大型变压器频率响应曲线的拟合大都采用最小二乘方法或正交多项式方法，但是上述两种方法在拟合高阶系统时其精度很难满足要求，并且拟合阶数较高；而矢量匹配方法可在提高精度的同时降低拟合的阶数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法，应用了快速松弛矢量匹配算法对频响曲线进行了高精度的拟合，得到不同情况下的传递函数多项式表达式系数序列，通过计算该系数序列的Kendall Rank相关系数来得出绕组故障的特征指标，实现本发明目的的技术方案如下：

一种基于传递函数的变压器绕组故障识别方法，包括以下步骤：

1)利用频率响应分析仪获得变压器绕组正常情况和不同故障程度下的频率响应曲线；

2)利用快速松弛矢量匹配算法对正常情况和不同故障程度下的频率响应曲线进行拟合，得到正常情况和不同故障情况下传递函数的状态空间表达式如下：

f_N(s)≈C_N(s·I-A_N)^-1b_N+d_N+s·e_N

f_F(s)≈C_F(s·I-A_F)^-1b_F+d_F+s·e_F