專利名稱：變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力設(shè)備監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的方法及裝置，具體是利用變壓器繞組套管末屏與中性點(diǎn)接地線上的高頻電流偏移量和電流偏差系數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)繞組狀況的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
電力變壓器在長(zhǎng)途運(yùn)輸、安裝過(guò)程中，繞組可能會(huì)經(jīng)受碰撞或振動(dòng)等機(jī)械力作用以及在運(yùn)行中遭受的各種電動(dòng)力作用，導(dǎo)致繞組發(fā)生局部扭曲、鼓包或移位等軸向或徑向變形。繞組發(fā)生輕微變形后會(huì)給變壓器的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患，減少變壓器的壽命；繞組發(fā)生重大變形則導(dǎo)致變壓器直接退出運(yùn)行。因此，準(zhǔn)確快速的診斷變壓器繞組在遭受短路沖擊等因素后是否發(fā)生變形，在防止運(yùn)行事故，延長(zhǎng)變壓器的實(shí)際使用壽命等方面具有重要的意義。傳統(tǒng)的檢測(cè)變壓器繞組變形的方法都是離線測(cè)試方法，主要有通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量變壓器短路阻抗并和歷史數(shù)據(jù)比較的短路試驗(yàn)法；在繞組一側(cè)施加低壓脈沖并比較脈沖響應(yīng)的低壓脈沖法；測(cè)量變壓器頻率響應(yīng)并橫向、縱向比較其變化的頻率響應(yīng)法；通過(guò)提取變壓器的振動(dòng)信號(hào)來(lái)判別繞組變形的變壓器振動(dòng)檢測(cè)法等。上述離線測(cè)試方法雖然能夠在一定程度上檢測(cè)出繞組是否發(fā)生變形，但是均存在一些缺陷:短路實(shí)驗(yàn)法的靈敏度有待提高，其對(duì)微小變形不敏感；低壓脈沖法和頻率響應(yīng)法受檢測(cè)環(huán)境等的外在干擾影響大，缺乏簡(jiǎn)潔、可量化的判斷依據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員要求較高。離線檢測(cè)方法需要變壓器退出運(yùn)行，多用于變壓器出廠試驗(yàn)、定期或計(jì)劃維修中，不能隨時(shí)監(jiān)控變壓器的狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修。近年來(lái)，隨著“堅(jiān)強(qiáng)、可靠、自愈”智能電網(wǎng)的提出，對(duì)變壓器的檢測(cè)提出更高的要求，希望盡可能早的發(fā)現(xiàn)設(shè)備的早期故障狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“無(wú)故障不檢修，有故障才檢修”的狀態(tài)維修模式，節(jié)約變壓器的運(yùn)行維修成本。從狀態(tài)維修的實(shí)施目標(biāo)來(lái)看，在線監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修的必要手段。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中`國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101930047A，
公開日2010-12-29，記載了一種變壓器繞組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法，該裝置用于變壓器繞組變形及繞組接觸不良在線監(jiān)測(cè)，包括信息采集單元、參數(shù)辨識(shí)單元、參數(shù)處理單元和診斷監(jiān)控策略調(diào)整單元。其中信息采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)采集變壓器原、副邊兩側(cè)的電壓和電流信息；參數(shù)辨識(shí)單元利用信號(hào)采集單元提供的電壓、電流實(shí)時(shí)信息，對(duì)表征變壓器繞組狀態(tài)的繞組電阻、漏電感參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)；參數(shù)處理單元計(jì)算分析辨識(shí)得到的參數(shù)值相對(duì)參數(shù)基準(zhǔn)值的偏差量，并將偏差量作為衡量變壓器繞組狀態(tài)優(yōu)劣程度的特征量，參數(shù)處理單元與辨識(shí)單元一起保證了變壓器繞組狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；診斷和監(jiān)控策略調(diào)整單元根據(jù)參數(shù)的偏差量判斷繞組是否存在變形或接觸不良缺陷，并根據(jù)缺陷種類及其嚴(yán)重程度做出相應(yīng)的監(jiān)控策略調(diào)整方案，嚴(yán)重時(shí)變壓器直接退出運(yùn)行。但該技術(shù)以繞組電阻和漏電感作為參數(shù)辨識(shí)，其辨識(shí)精度直接影響到該技術(shù)的診斷結(jié)果，而且無(wú)法對(duì)繞組變形的類型和位置進(jìn)行辨識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)的方法及裝置，可以實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期的對(duì)變壓器的繞組健康狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)早期繞組變形故障提出預(yù)警，并對(duì)繞組的變形程度、類型和位置進(jìn)行診斷，有效減少由于變壓器繞組早期微小變形累積引發(fā)的繞組變形事故。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明涉及一種變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)的方法，通過(guò)施加高頻正弦信號(hào)到變壓器繞組上，檢測(cè)繞組套管未屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)，進(jìn)而根據(jù)電流偏移量判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形、根據(jù)電流偏差系數(shù)判斷變壓器繞組的變形類型、根據(jù)電流偏差系數(shù)指紋圖判斷變壓器繞組的變形位置；該方法具體包括以下步驟:I)變壓器在線運(yùn)行時(shí)，記錄一組變壓器繞組在健康狀態(tài)時(shí)繞組套管末屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)電流數(shù)值I11和112。2)實(shí)時(shí)記錄變壓器在線運(yùn)行時(shí)的繞組套管末屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值I21和I22。3)在信號(hào)處理部分，由I12和I22計(jì)算出中性點(diǎn)接地線上電流偏移量
權(quán)利要求
1.一種變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，通過(guò)施加高頻正弦信號(hào)到變壓器繞組上，檢測(cè)繞組套管未屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)，進(jìn)而根據(jù)電流偏移量判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形、根據(jù)電流偏差系數(shù)判斷變壓器繞組的變形類型、根據(jù)電流偏差系數(shù)指紋圖判斷變壓器繞組的變形位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述方法包括以下步驟: 1)變壓器在線運(yùn)行時(shí)，記錄一組變壓器繞組在健康狀態(tài)時(shí)繞組套管末屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)電流數(shù)值I11和I12; 2)實(shí)時(shí)記錄變壓器在線運(yùn)行時(shí)的繞組套管末屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值 I21 和 I22 ; 3)在信號(hào)處理部分，由I12和I22計(jì)算出中性點(diǎn)接地線上電流偏移量 / 夏/2%β-Β_ι χ οα%其中:Ι 2為變壓器在線運(yùn)行時(shí)第一次采集并記錄的繞組中性點(diǎn)接地% ，線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值；122為變壓器在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)采集的中性點(diǎn)接地線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值； 4)設(shè)立電流偏移量的三級(jí)閾值:Κ1=1%，Κ2=2%,Κ3=5%, 1.12%〈K1，繞組無(wú)變形，返回步驟2)； i1.Kl( I2%〈K2 ，繞組發(fā)生輕度變形，監(jiān)控12%的變化趨勢(shì)，如果其持續(xù)增大，發(fā)出告警信號(hào)并進(jìn)行步驟5); ii1.K2( I2%〈K3，繞組發(fā)生中度變形，發(fā)出告警信號(hào)，加強(qiáng)監(jiān)控并進(jìn)行步驟5)； iv.12% ^ K3，繞組發(fā)生重度變形，發(fā)出嚴(yán)重告警信號(hào)，馬上停運(yùn)變壓器； 1-J 5)當(dāng)電流偏移量超過(guò)閾值K1，計(jì)算繞組的電流偏差系數(shù)cDci=TilTf1其中=I11為變 1It 1Il ，壓器在線運(yùn)行時(shí)第一次采集并記錄的繞組套管末屏上的高頻信號(hào)電流數(shù)值；112為變壓器在線運(yùn)行且繞組故障狀態(tài)時(shí)繞組套管末屏上的高頻信號(hào)電流數(shù)值；121為變壓器在線運(yùn)行時(shí)第一次采集并記錄的繞組中性點(diǎn)接地線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值；122為變壓器在線運(yùn)行且繞組故障狀態(tài)時(shí)中性點(diǎn)接地線上的高頻信號(hào)電流數(shù)值； 6)繞組變形類型判別及故障定位；當(dāng)電流偏差系數(shù)⑶C大于零，則判斷該相繞組發(fā)生軸向變形；當(dāng)電流偏差系數(shù)CDC小于零，則判斷該相繞組發(fā)生徑向變形；當(dāng)電流偏差系數(shù)⑶C等于零，則該相繞組未發(fā)生變形；將電流偏差系數(shù)⑶C與電流偏差系數(shù)指紋圖進(jìn)行比照，確定繞組變形的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的電流偏差系數(shù)指紋圖通過(guò)以下方式得到: i)變壓器離線狀態(tài)時(shí)，通過(guò)施加高頻小信號(hào)至變壓器繞組并記錄繞組套管末屏和中性點(diǎn)接地線上電流傳感器的數(shù)值Itll和Itl2，通過(guò)以下方式得到變壓器待測(cè)繞組僅有電容構(gòu)成
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的繞組分成8個(gè)部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的依次改變是指:分別改變第一部分至第η部分π型等效電路中串聯(lián)電容Cs的值為(l+i)*Cs，其中i=-0.35，-0.3,-0.25，…，0，…，0.25，0.3，0.35，并聯(lián)電容值保持不變；然后對(duì)第一部分至第η部分π型等效電路中并聯(lián)電容值依次改變，串聯(lián)電容保持原值不變。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，所述的電流偏差系數(shù)分布是指:在仿真平臺(tái)上搭建該仿真電路，在電路一端施加一個(gè)頻率在600kHz 1.2MHz的正弦信號(hào)，依次改變第一至第η部分π型電路中的串聯(lián)電容Cs，并聯(lián)電容值不變，記錄繞組首端和末端的電流值112和122，其中在電路中所有電容值均為初始值時(shí)記錄的電流值為111和121，按照電流偏 / 一 /差系數(shù)公式計(jì)算得到繞組各部分串聯(lián)電容變化后的電流偏差系數(shù)分布；類 2 丨 _ 22似的，可以得到繞組各部分并聯(lián)電容變化后的電流偏差系數(shù)分布。
7.一種實(shí)現(xiàn)上述任一權(quán)利要求所述方法的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括:分別與高頻信號(hào)發(fā)生器單元和待測(cè)變壓器相連的信號(hào)耦合單元、串聯(lián)于待測(cè)變壓器套管末屏和中性點(diǎn)接地端的信號(hào)檢測(cè)單元以及依次連接的信號(hào)采集單元、數(shù)字濾波及放大單元和信號(hào)處理單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的信號(hào)耦合單元包括:壓敏電阻、放電間隙和電感，其中:放電間隙和壓敏電阻并聯(lián)于高頻信號(hào)發(fā)生器單元的輸出端與待測(cè)變壓器的套管末屏端以實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)，電感作為分壓元件與套管末屏對(duì)地等效電容構(gòu)成高通濾波器，實(shí)現(xiàn)將高頻信號(hào)發(fā)生器單元輸出的信號(hào)濾波后通過(guò)套管主電容耦合至待測(cè)變壓器的繞組中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的信號(hào)檢測(cè)單元采用鐵氧體磁芯繞制的高頻電流傳感器，該高頻電流傳感器串聯(lián)于待測(cè)變壓器的套管末屏和中性點(diǎn)接地線位置，將繞組套管末屏和變壓器中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)并經(jīng)過(guò)一個(gè)帶通濾波器濾波后傳輸至信號(hào)采集單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征是，所述的信號(hào)處理單元利用信號(hào)檢測(cè)單元、信息采集單元和數(shù)字濾波及放大單元處理后的變壓器繞組套管末屏及中性點(diǎn)接地線上的高頻電流信息，通過(guò)計(jì)算中性點(diǎn)接地線上的電流偏移量來(lái)診斷繞組是否發(fā)生變形及變形程度，并且通過(guò)計(jì)算電流偏差系數(shù)來(lái)確定繞組出現(xiàn)軸向變形或徑向變形以及變形的位置，根據(jù)診斷信息發(fā)出不同等級(jí)的告警信號(hào)及處理意見(jiàn)，信息處理單元給出的診斷結(jié)果及相關(guān)信 息傳輸導(dǎo)輸出單兀。
全文摘要
一種電力設(shè)備監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)的方法及裝置，通過(guò)施加高頻正弦信號(hào)到變壓器繞組上，檢測(cè)繞組套管未屏和中性點(diǎn)接地線上的高頻正弦信號(hào)，進(jìn)而根據(jù)電流偏移量判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形、根據(jù)電流偏差系數(shù)判斷變壓器繞組的變形類型、根據(jù)電流偏差系數(shù)指紋圖判斷變壓器繞組的變形位置。本發(fā)明可以實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期的對(duì)變壓器的繞組健康狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)早期繞組變形故障提出預(yù)警，并對(duì)繞組的變形程度、類型和位置進(jìn)行診斷，有效減少由于變壓器繞組早期微小變形累積引發(fā)的繞組變形事故。
文檔編號(hào)G01B7/16GK103234450SQ20131012565
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者沈明, 尹毅, 姚周飛, 吳建東 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)