[发明专利]一种卷铁心变压器绕组故障模拟平台的测评方法

摘要

本发明公开了一种卷铁心变压器绕组故障模拟平台的测评方法，该卷铁心变压器绕组故障模拟平台包括高、低压绕组、铁心及绝缘介质，通过改变绝缘介质的介电常数来模拟卷铁心变压器绕组的径向变形故障。卷铁心变压器绕组故障模拟平台的测评方法包括测量存储、数据处理、参数确定与测评分析，对绕组的频率响应测试结果求得传递函数状态空间模型，通过对传递函数状态空间模型的参数做进一步分析以评判变压器绕组的故障情况。本发明能有效地避免绕组不可逆的伤害，并且可以调整绕组径向变形的程度，实现多级模拟。测评方法不仅能够检测出卷铁心变压器绕组是否发生变形，并且能够将故障程度分级，实现多维度、全方位的测评。

主权项

1.一种卷铁心变压器绕组故障模拟平台的测评方法，其特征在于，所述故障模拟平台包括高压绕组(1)、低压绕组(2)、铁心(3)、第一绝缘介质(4)及第二绝缘介质(5)；铁心(3)、低压绕组(2)、高压绕组(1)依次为从内到外的同心圆；第一绝缘介质(4)位于铁心(3)与低压绕组(2)之间；第二绝缘介质(5)位于低压绕组(2)与高压绕组(1)之间；所述第一绝缘介质(4)及第二绝缘介质(5)可分别替换为不同介电常数的绝缘介质，从而改变绕组的对地电容、绕组间的电容，实现模拟变压器绕组径向变形故障的功能；所述测评方法包括：第一步、测量存储：使用卷铁心变压器绕组故障模拟平台，通过替换介电常数较大的第一绝缘介质(4)、第二绝缘介质(5)来实现加重绕组径向变形故障程度；通过替换介电常数较小的第一绝缘介质(4)、第二绝缘介质(5)来实现减弱或消除绕组径向变形故障程度；所述绕组径向变形故障程度包括4个等级，即绕组无变形、绕组轻度变形、绕组中度变形以及绕组重度变形，依次命名为：故障0、故障1、故障2、故障3；在故障0状态下，测试、绘制并储存5次100kHz‑600kHz频段内的卷铁心变压器各个绕组的频响曲线，取平均值，作为参考频响曲线Y₀(f)；再从故障1、故障2和故障3状态下各测试、绘制并储存3次100kHz‑600kHz频段内的卷铁心变压器各个绕组的频响曲线，取平均值，作为各故障状态下的测试频响曲线Y_i(f)，并进行存储；i＝1,2,3，分别对应故障1、故障2和故障3状态；第二步、数据处理：2.1利用快速松弛矢量匹配算法对Y₀(f)和Y_i(f)进行拟合，获得参考频响曲线的状态空间模型f₀(s)和第i种故障状态下测试频响曲线的状态空间模型f_i(s)，式中s为拉普拉斯算子；I为单位矩阵，A₀为参考频响曲线的系统矩阵，B₀为参考频响曲线的控制矩阵，C₀为参考频响曲线的输出矩阵，A_i为第i种故障状态下测试频响曲线的系统矩阵，B_i为第i种故障状态下测试频响曲线的控制矩阵，C_i为第i种故障状态下测试频响曲线的输出矩阵；a_0,n为参考频响曲线的第n个分母系数，a_i,n为第i种故障状态下测试频响曲线的第n个分母系数，b_0,n为参考频响曲线的第n个分子系数，b_i,n为第i种故障状态下测试频响曲线的第n个分子系数，n为分子系数的个数；d₀、e₀、d_i、e_i均为实数；2.2计算参考频响曲线的传递函数的标准差CV₀和第i种故障状态下传递函数的标准差CV_i，式中，σ_0,a为参考频响曲线分母系数序列的标准差，σ_0,b为参考频响曲线分子系数序列的标准差；μ_0,a为参考频响曲线分母系数序列的均值，μ_0,b为参考频响曲线分子系数序列的均值；σ_i,a为第i种故障状态下测试频响曲线分母系数序列的标准差，σ_i,b为第i种故障状态下测试频响曲线分子系数序列的标准差；μ_i,a为第i种故障状态下测试频响曲线分母系数序列的均值，μ_i,b为第i种故障状态下测试频响曲线分子系数序列的均值；2.3计算各故障状态下传递函数的距离参数CD_i，第三步、参数确定：3.1确定绕组故障界限参数L：令3.2确定绕组故障严重程度参数P₁、P₂：令第四步、测评分析：4.1对实际的卷铁心变压器进行绕组变形故障测评分析，先测量得到100kHz‑600kHz频段内卷铁心变压器各个绕组的频响曲线，再按照步骤2.1的方法求得频响曲线的状态空间传递函数f(s)，再按照步骤2.2的方法求得传递函数f(s)的标准差CV；若CV≤L则卷铁心变压器绕组正常，否则判定卷铁心变压器绕组存在变形故障，进入下一步；4.2按照步骤2.3的方法求得传递函数的距离参数CD；若CD≤P1，则判定绕组出现轻度变形故障；若P1<CD≤P2，则判定绕组出现中度变形；当CD>P2，则判定绕组出现重度变形故障。