[发明专利]一种换流变压器绝缘老化监测方法

说明书

一种换流变压器绝缘老化监测方法，该方法通过调整换流变压器阀侧绕组三相中性点接线、测量老化前阀侧某一相绕组的差分绝缘漏电流、提取所述老化前的差分绝缘漏电流中的共模分量和差模分量并计算老化前的共模等效电容和差模等效电容；然后同样方法计算老化后的共模等效电容和差模等效电容；最后根据老化前、后的差模等效电容的差值和老化前、后的共模等效电容的差值，计算所述差模等效电容的差值和共模等效电容的差值的比值，所述比值表征阀侧绕组对地主绝缘老化的位置。本发明采用非入侵式、经济性高、实施便捷的测试方式，避免额外测试装置的接入，测试结果不受电网负荷波动影响的方法，对绝缘老化情况的监测具有鲁棒性。

技术领域

本发明涉及换流系统电力变压器绝缘监测的技术领域，特别涉及一种基于换流阀特征谐波的换流变压器绝缘老化监测方法。

背景技术

随着新能源并网规模不断增大，换流技术在电力系统中的渗透率逐年上升。作为连接两侧直流电网和交流电网的核心设备，换流变压器是否具备良好的健康状况和可靠的运行状态条件将直接影响电能的传输和整个电网的安全性。然而，在全世界范围内，换流变压器故障及其监测保护装置误动作的情况时常被报道。研究表明，换流变压器故障往往是由内部元件的绝缘老化演变而来，工程上已采用若干在线监测手段对换流变压器绝缘状态进行实时监测，但这类方法主要还是针对传统工频交流变压器所设计开发的，一般需要额外安装昂贵、入侵式的测量装置，且应用于换流变压器绝缘状态监测还存在灵敏度不足、可重复性较差等问题。例如，局部放电检测方法往往依赖传感器安装位置，当局放点位置较为隐蔽且尚未形成严重放电量时，监测灵敏度将受到影响；此外，在换流系统交直流混合电场作用下，局放信号特征更为复杂，传统的局放检测策略仍无法完全包含换流变压器局放的全部特征。

现有技术中，一类基于特定频段上在线监测变压器绝缘阻抗的方法，在变压器外部连接线需要额外安装激励信号注入装置，或者通过套管电容耦合到变压器系统。以通过套管电容耦合注入为例，说明现有技术监测方式，监测原理示意图如图1所示。注入装置通过保护电路接在套管引出的分接头上，实现对变压器的额外电压激励，并测量注入电压Vin。中性点引出线通过滤波装置接地，安装罗氏线圈测量中性点电流Iout。根据测量的电压电流，计算每个频率分量下(不同的ω)的阻抗值，即Z(ω)＝Vin(ω)/Iout(ω)，并在指定频段画出计算阻抗Z的频谱响应曲线，如图2所示。当内部绝缘参数发生改变时，会造成曲线幅值变化或不同谐振点位置变化，这类方法依据曲线变化和经验总结，定量分析变压器内部参数发生的变化，定性判断缺陷类型。现有的技术方案存在以下技术缺陷：1)需要额外的注入装置、测量电路和保护电路，增加了监测成本；2)测量结果受到电网负荷波动影响，响应曲线变化无法明确反映是由系统内部绝缘变化造成；3)响应曲线量化解释存在难度，仅能通过曲线移动和谐振点变化定性说明内部参数发生改变。

近些年，基于电压电流量的在线绝缘监测方法被广泛研究，包括介损角测试、频域阻抗分析法、脉冲频谱响应法等，这些方法通过实验室测试被验证具有在线实现变压器绝缘监测的价值，但仍存在如下问题：1)介损角测试一般在超低频段(1Hz)对绝缘老化反映明显，对应地需要较长的测试时间，测试过程中易受到复杂运行工况影响，温度和湿度等环境条件的变化增大了测试结果的解释与量化；2)频域阻抗分析法基于在宽频段上的变压器系统阻抗响应，通常需要额外的注入装置和保护电路，测试结果易受电网波动和谐波影响，测试数据处理较为复杂；3)脉冲频谱响应法利用电力系统中固有暂态脉冲，关注超高频段上的频谱响应，但测试结果重复性差，且难以量化和解释测试测结果，需要高采样率的硬件设备要求。因此，由于以上工程难点，上述方法并未广泛应用于在线变压器绝缘状态监测中；此外，由于换流变压器工作环境复杂，过电压、谐波、谐波、温度、水分和特殊绝缘结构等都会影响上述方法在换流变压器绝缘状态监测中的应用。

基于上述分析，亟需一种专门针对换流系统中换流变压器的在线非入侵式绝缘监测方法，实现具备鲁棒性的评估换流变压器主绝缘老化状况，实时掌握其在线运行状态，有效降低故障发生率，促进换流系统安全、经济、优质运行。

发明内容