[发明专利]套管、基于脉冲频率响应法的变压器绕组状态监测装置

说明书

本发明涉及变压器绕组状态监测技术领域，具体涉及一种套管、基于脉冲频率响应法的变压器绕组状态监测装置。套管包括导杆，导杆外设置有若干电容芯子层，电容芯子层外侧设置有过电压测量传感器和脉冲信号传感器，且过电压测量传感器、脉冲信号传感器均被套管的表层覆盖，套管的表层设置有接地结构。本发明区别于已经存在的套管电容耦合传感器脉冲信号需通过套管外部安装传感器才能耦合进入绕组，而本发明套管其内部安装有脉冲传感器，外部接口直接对接脉冲信号，可以最大程度保证信号的完整性；基于此套管，可以正向耦合注入脉冲激励信号进行变压器故障检测，反向监测过电压信号，提出了基于脉冲频率响应法的套管故障检测。

技术领域

本发明涉及变压器绕组状态监测技术领域，具体涉及一种套管、基于脉冲频率响应法的变压器绕组状态监测装置。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，电力供应需求量日益增大，这对电力系统的稳定性和可靠性提出了越来越高的要求。电力变压器作为电网的核心单元，对电网建设具有重大的工程实际意义，其可靠运行是确保电网安全、稳定运行的关键。针对变压器的故障检测一直是国内外研究与工程研究的热点。实际运行中，由于外部和内部运行因素的影响，变压器绕组以及套管时常发生故障。本发明旨在针对其中的套管故障和绕组故障，基于脉冲功率响应法对故障进行快速监测，对可能发生的故障及时进行诊断和检修，进而有效避免变压器故障导致的停电事故发生，提高电力系统的稳定性。

据统计，35kV及以上电力等级电力变压器的故障中，短路故障占据故障总数的50％，将变压器返厂吊罩检修以后，发生短路故障的电力变压器大多数中，其绕组有程度不一的变形和损毁。电力系统中的短路冲击电流和合闸涌流将在绕组上产生瞬时巨大的电动力，而产生这一电动力的原因是变压器出口处的短路故障导致了变压器绕组周围的电磁场发生了畸变，在电动力的累计作用下，绕组首先会发生轻微变形，久而久之，损坏情况恶化就会导致轻微变形发展为严重故障，影响供电可靠性。因此变压器绕组是事故的主要损坏部位，所以对变压器的运行状态，特别是绕组的健康状态进行准确的估计，对可能发生的故障及时进行诊断和检修，可以有效的减少变压器运行故障的发生几率，提高电力系统的稳定性。

为了可靠地及时地评价电力变压器状态，对故障情况做出及时预警并分析故障情况，全世界各地专家学者开展了大量的研究。目前在电力行业，对绕组变形诊断依据的主要标准是DL/T 911-2016。但是此方法主要过于依赖技术人员人为的主观判断，这将使得绕组判断的准确性有所下降。

为了有效检测绕组变形，大量学者对此开展了不同的科研工作。目前绕组变形检测方法有低压脉冲法、短路阻抗法、脉冲频率响应法以及扫频阻抗法，由于低压脉冲法抗干扰能力差，可重复性差；短路阻抗法对轻微变形不灵敏；扫频阻抗法在线检测潜力弱，所以应用最广泛的是脉冲频率响应法(Impulse frequency response analysis)，简称IFRA。如附图1所示，在高频(＞1kHz)下，由于趋肤效应，变压器的铁芯可几乎忽略，因此变压器可等效为一个电阻、电感、电容构成的二端口网络，这一基本原理和低压脉冲法一样。当绕组发生形变或短路故障，可对应于二端口网络中的感性或容性参数改变，最终反映在频谱曲线中，根据曲线走势的变化，判断绕组的健康状态是否发生改变，其等效电路模型如附图1。

属于频率响应法(FRA)中的一种。其优点有操作简单以及灵敏度高，测量频带宽。而且基于脉冲频率响应法可在变压器不停运的情况下在线监测绕组状态，其非接触、快速检测的特点使得其相比于扫频响应分析法更适用于在线的检测。

发明内容

为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本发明提供了套管和基于脉冲频率响应法的变压器绕组状态监测装置，通过改进套管的结构，实现正向耦合注入脉冲激励信号，反向监测过电压信号解决目前上述技术问题，从而保证信号传递的完整性；并通过监测装置实现变压器绕组的状态监测，保障变压器的运行状态正常。

为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：