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一種檢測變壓器局部放電的方法與流程

文檔序號:12156200閱讀:939來源:國知局
本發(fā)明涉及一種檢測方法,具體涉及一種檢測變壓器局部放電的方法。
背景技術(shù)
:變壓器出廠后的局部放電測量方法目前一般均為脈沖電流法,該方法在安裝變壓器高中低壓繞組時阻抗的檢測中,當(dāng)變壓器內(nèi)存在放電時,檢測變壓器內(nèi)部的電容量并計算變壓器局部放電水平。在特高壓交流變壓器制造過程中,曾出現(xiàn)過變壓器出廠試驗時低電位高場強區(qū)域絕緣放電擊穿事件。傳統(tǒng)的脈沖電流法只能檢測到變壓器內(nèi)部存在放電,無法滿足對特高壓交流變壓器故障分析的要求,當(dāng)特高壓交流變壓器低電位高場強區(qū)域發(fā)生局部放電時,鐵心夾件上的電流信號反應(yīng)最為強烈,也更能反應(yīng)出故障得點,然而目前并沒有針對性的檢測手段及相應(yīng)的模式識別方法,同時現(xiàn)有的在線測量變壓器局部放電信號的技術(shù)大多為超聲波或超高頻技術(shù),這些技術(shù)需要在變壓器內(nèi)部或在油箱上安裝檢測傳感器,對變壓器運行安全造成一定程度的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素:為克服上述缺陷,本發(fā)明提供了一種檢測變壓器局部放電的方法,直接從鐵心接地處檢測并轉(zhuǎn)換為局部放電量,實現(xiàn)對變壓器低電位高場強區(qū)域局部放電信號的帶電檢測,出現(xiàn)特征放電信號時及時通報放電原因,可顯著提高變壓器的安全運行水平。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種檢測變壓器局部放電的方法;所述方法步驟如下:在變壓器外部鐵心接地引線處或者接地片處安裝電流傳感器;將電流傳感器檢測到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號;將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為局部放電信號;將所述局部放電信號轉(zhuǎn)換為二維譜圖;將二維譜圖對應(yīng)的統(tǒng)計特征的值與典型統(tǒng)計特征的值對比,判斷出變壓器內(nèi)部的不同的放電模式。按下式(1)計算所述電流信號轉(zhuǎn)換成的電壓:其中,Φ表示磁通量;t表示時間;N1表示被測電流導(dǎo)線穿越閉合線圈次數(shù);N2為閉合線圈繞制匝數(shù);S表示導(dǎo)磁橫截面積;μ表示磁心材料磁導(dǎo)率;i表示電流;u表示電壓。按下式(2)計算所述電壓信號轉(zhuǎn)換的局部放電量:Q=kea×u+b(2)其中,Q表示局部放電信號的電量;u為電壓信號;e為自然對數(shù);k、a、b為測量系數(shù),由電流互感器第一次安裝完畢之后,在注入標(biāo)準(zhǔn)波,根據(jù)檢測結(jié)果計算得到的。所述二維譜圖包括:二維譜圖ψ-n和二維譜圖ψ-q;所述二維譜圖ψ-q包括:二維譜圖ψ-qsum、二維譜圖ψ-qave和二維譜圖ψ-qmax其中:q表示相窗內(nèi)的放電量;ψ表示相窗內(nèi)的放電相位;n表示相窗內(nèi)的放電次數(shù);qsum表示相窗內(nèi)的總放電量;qave表示相窗內(nèi)的平均放電量;qmax表示相窗內(nèi)的最大放電量。所述局部放電信號轉(zhuǎn)換為二維譜圖ψ-n的步驟如下:檢測M2個工頻周期的局部放電信號;將M2中每一個工頻周期的局部放電信號等分為M1個相窗;統(tǒng)計M2個工頻周期內(nèi)每個相窗內(nèi)的放電次數(shù)n;計算相窗j內(nèi)的放電重復(fù)率nfj,以ψj表示相窗j的相位,作為X值;以nfj為Y值,在直角坐標(biāo)系中繪制的圖形為二維譜圖ψ-n。按下式(3)計算所述放電重復(fù)率nfj:其中:njm表示第m個工頻周期在相窗j內(nèi)的放電次數(shù)。所述局部放電信號轉(zhuǎn)換為二維譜圖ψ-q的步驟如下:檢測M2個工頻周期的局部放電信號;將M2中每一個工頻周期的局部放電信號等分為M1個相窗;計算M2個工頻周期內(nèi)每個相窗內(nèi)的qsum、qave和qmax;以ψj表示相窗j的相位,作為X值;以相窗j內(nèi)的qsum為Y值,在直角坐標(biāo)系中繪制的圖形為二維譜圖ψ-qsum;以ψj表示相窗j的相位,作為X值;以相窗j內(nèi)的qave為Y值,在直角坐標(biāo)系中繪制的圖形為二維譜圖ψ-qave;以ψj表示相窗j的相位,作為X值;以相窗j內(nèi)的qmax為Y值,在直角坐標(biāo)系中繪制的圖形為二維譜圖ψ-qmax。按下式(4)、(5)和(6)分別計算qsum、qave和qmax:qjmax=max{qjim|i=1...njm,m=1...M2}(6)其中:qjim表示第m個周期在相窗j內(nèi)第i次放電的放電量,njm表示第m個周期在相窗j內(nèi)的放電次數(shù)。所述二維譜圖ψ-n和二維譜圖ψ-q對應(yīng)的統(tǒng)計特征包括:均值Mv、偏斜度Sk、陡峭度Ku和局部峰點數(shù)Pe;按下式(7)計算均值Mv:按下式(8)計算偏斜度Sk:按下式(9)計算陡峭度Ku:局部峰值點數(shù)Pe表示圖形中局部峰點的總數(shù),確定點(ψi,yi)為局部峰點的計算公式為:其中,μ、pi和σ的計算公式如下:其中:W為半周期內(nèi)的相窗數(shù)目,ψi表示相窗i的相位,yi表示譜二維圖的縱坐標(biāo)值,代表放電量q或放電重復(fù)率nf;Sk、Ku、Pe和Mv相對與正負(fù)半周形成8個統(tǒng)計特征為:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-。所述二維譜圖ψ-q對應(yīng)的統(tǒng)計特征包括:互相關(guān)系數(shù)CC、放電量因數(shù)QF和修正的互相關(guān)系數(shù)Mcc;按下式(13)計算互相關(guān)系數(shù)CC:其中:qi+、qi-是相窗i內(nèi)正負(fù)半周的平均放電量;按下式(14)計算放電量因數(shù)QF:其中:nfi+、nfi-是第i個相窗內(nèi)正負(fù)半周的放電重復(fù)率;按下式(15)計算修正的互相關(guān)系數(shù)Mcc:Mcc=QF·CC(15)。所述典型統(tǒng)計特征的值為:(1)ψ-n典型統(tǒng)計特征的值:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-的值分別為:NAN、0.094、NAN、-0.957、0、13、NAN和267.973時,變壓器內(nèi)部的放電模式為尖端放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-的值分別為:1.067、1.088、1.425、1.100、18、15、62.170和234.597時,變壓器內(nèi)部的放電模式為懸浮放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-的值分別為:0.616、0.632、-0.327、-0.387、19、21、79.276和260.045時,變壓器內(nèi)部的放電模式為氣泡放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-的值分別為:0.020、0.017、-0.834、-0.838、19、17、77.895和256.671時,變壓器內(nèi)部的放電模式為油中放電;(2)ψ-qsum典型統(tǒng)計特征的值:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:NAN、0.105、NAN、-0.958、0、13、NAN、267.594、NAN、INF和NAN時,變壓器內(nèi)部的放電模式為尖端放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:1.160、1.221、1.679、1.400、20、18、58.283、233.029、0.873、0.972和0.848時,變壓器內(nèi)部的放電模式為懸浮放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.494、0.675、-0.237、-0.089、20、22、82.576、262.054、0.918、1.001和0.919時,變壓器內(nèi)部的放電模式為氣泡放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.395、-0.303、-0.265、0.309、20、25、76.599、267.353、0.383、1.035和0.396 時,變壓器內(nèi)部的放電模式為油中放電;(3)ψ-qave典型統(tǒng)計特征的值:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:NAN、-0.003、NAN、-1.214、0、14、NAN、276.909、NAN、INF和NAN時,變壓器內(nèi)部的放電模式為尖端放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.536、0.188、-0.760、-1.077、22、21、71.214、255.886、0.731、0.842和0.615時,變壓器內(nèi)部的放電模式為懸浮放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:-0.084、-0.093、-0.787、-1.161、22、23、85.490、264.718、0.470、0.819和0.385時,變壓器內(nèi)部的放電模式為氣泡放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.390、-0.383、-0.511、0.560、21、22、80.120、274.977、0.331、1.179和0.390時,變壓器內(nèi)部的放電模式為油中放電;(4)ψ-qmax典型統(tǒng)計特征的值:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:NAN、0.015、NAN、-1.213、0、18、NAN、271.934、NAN、INF和NAN時,變壓器內(nèi)部的放電模式為尖端放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.784、0.590、-0.142、-0.613、22、19、66.111、246.655、0.892、0.994和0.886時,變壓器內(nèi)部的放電模式為懸浮放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.104、0.168、-0.859、-0.988、24、22、95.350、274.652、0.860、1.034和0.889 時,變壓器內(nèi)部的放電模式為氣泡放電,Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+、Mv-、CC、QF和Mcc的值分別為:0.294、-0.329、-0.421、-0.059、22、21、81.103、273.030、0.510、1.257和0.641時,變壓器內(nèi)部的放電模式為油中放電。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比,本發(fā)明的優(yōu)異效果如下:1)本專利采用凹型對口的方式制造高頻鐵心接地電流傳感器,可在不改變壓器原本接線的情況下進(jìn)行安裝,實現(xiàn)了在不影響變壓器安全穩(wěn)定運行前提下的變壓器局部放電實時在線監(jiān)測。2)直接從鐵心接地處監(jiān)測局部放電量,比常規(guī)的方法更加準(zhǔn)確的監(jiān)測變壓器低電位高場強區(qū)域的局部放電情況。3)采用模式識別的方法自動對故障進(jìn)行識別,節(jié)約了人工成本。附圖說明圖1為本發(fā)明的檢測過程示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:根據(jù)圖1所示,將電流傳感器安裝在變壓器外部鐵心接地引線或者接地片處;電流傳感器檢測到特征電流信號后,將特征電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,轉(zhuǎn)換計算公式如下所示:其中:Φ表示磁通量;t表示時間;N1表示被測電流導(dǎo)線穿越閉合線圈次數(shù); N2為閉合線圈繞制匝數(shù);S表示導(dǎo)磁橫截面積;μ表示磁心材料磁導(dǎo)率;i表示電流信號;u表示電壓信號。將計算得到電壓信號通過如下公式,將電壓信號換算成局部放電信號。Q=kea×u+b(2)其中:Q表示局部放電量;u為電壓信號;e為自然對數(shù);k、a、b為測量系數(shù),由電流互感器第一次安裝完畢之后,在注入標(biāo)準(zhǔn)波,根據(jù)檢測結(jié)果計算得到。將局部放電信號的放電量q、放電相位ψ和放電次數(shù)n,形成的二維譜圖ψ-n和二維譜圖ψ-q;通過二維譜圖對應(yīng)的統(tǒng)計特征的值,與典型統(tǒng)計特征的值對比,判斷出變壓器內(nèi)部的不同的放電模式。變壓器內(nèi)部的放電模式包括尖端放電、懸浮放電、氣泡放電和油中沿面放電。將局部放電信號的一個工頻周期劃分成相窗,相窗數(shù)記為M1,然后分別對每個相窗內(nèi)的局部放電信號的放電量q、放電相位ψ和放電次數(shù)n進(jìn)行統(tǒng)計并形成二維譜圖ψ-n和二維譜圖ψ-q;(1)二維譜圖ψ-n二維譜圖ψ-n反應(yīng)了放電重復(fù)率nfj隨相位ψ的分布情況,檢測M2個工頻周期的局部放電信號,將M2中每一個工頻周期的局部放電信號等分為M1份,每份稱為一個相窗,統(tǒng)計M2個工頻周期內(nèi)每個相窗內(nèi)的放電次數(shù)n,則相窗j內(nèi)的放電重復(fù)率nfj,計算為其中:njm表示第m個工頻周期在相窗j內(nèi)的放電次數(shù)。以ψj表示相窗j的相位, 作為X值,以nfj為Y值就可以繪制二維譜圖ψ-n。(2)二維譜圖ψ-q二維譜圖ψ-q反映了放電量q隨相位ψ的分布情況。二維譜圖ψ-q包括:二維譜圖ψ-qsum、二維譜圖ψ-qave和二維譜圖ψ-qmax,分別表示總放電量、平均放電量和最大放電量隨相位的分布;計算公式分別為:qjmax=max{qjim|i=1...njm,m=1...M2}(6)式中qjim表示第m個周期在相窗j內(nèi)第i次放電的放電量,njm表示第m個周期在相窗j內(nèi)的放電次數(shù)。根據(jù)ψj和qj的值繪制二維譜圖ψ-q。采用正態(tài)分布統(tǒng)計的計算方法來提取局部放電信號的統(tǒng)計特征,以ψ作隨機變量,q、n則對應(yīng)于概率密度,統(tǒng)計特征分為兩類:一類是描述二維譜圖ψ-q和二維譜圖ψ-n的形狀差異特征;另一類是描述二維譜圖ψ-q正負(fù)半周的輪廓差異特征。(1)二維譜圖ψ-q和二維譜圖ψ-n的形狀差異特征以ψ為隨機變量,則相窗i內(nèi)的隨機事件ψi出現(xiàn)的均值μ、概率pi和標(biāo)準(zhǔn)差σ分別為:其中:W為半周期內(nèi)的相窗數(shù)目,yi表示譜二維圖的縱坐標(biāo)值,代表放電量q或放電重復(fù)率nf,ψi表示相窗i的相位。均值μ為一個特征量,記為Mv。形狀差異特征量包括:均值Mv、偏斜度Sk、陡峭度Ku和局部峰點數(shù)Pe。偏斜度Sk反映了譜圖形狀相對于正態(tài)分布形狀的偏斜程度,定義為:陡峭度Ku反映了譜圖形狀相對于正態(tài)分布形狀的突起程度,定義為:局部峰值點數(shù)Pe表示圖形中局部峰點的總數(shù),點(ψi,yi)是否為局部峰點,可以由下式確定:為了體現(xiàn)譜圖的工頻正負(fù)半周兩個圖形的形狀差異,對正負(fù)半周分別提取Sk、Ku、Pe和Mv,形成8個特征量為:Sk+、Sk-、Ku+、Ku-、Pe+、Pe-、Mv+和Mv-。(2)二維譜圖ψ-q的輪廓差異特征輪廓差異特征包括:互相關(guān)系數(shù)CC、放電量因數(shù)QF和修正的互相關(guān)系數(shù) Mcc?;ハ嚓P(guān)系數(shù)CC反映正負(fù)半周內(nèi)波形形狀的相似程度,定義為:其中:qi+、qi-是相窗i內(nèi)正負(fù)半周的平均放電量。放電量因數(shù)QF定義為正負(fù)半周平均放電量之商,其值反映了二維譜圖ψ-q正負(fù)半周內(nèi)平均放電量的差異,計算公式如下:其中:nfi+、nfi-是第i個相窗內(nèi)的放電重復(fù)率,即單位時間內(nèi)的放電次數(shù)。修正的互相關(guān)系數(shù)Mcc用于評價ψ-q譜圖正負(fù)半周內(nèi)放電模式的差異,其計算公式如下所示,為互相關(guān)系數(shù)與放電量因數(shù)的乘積:Mcc=QF·CC(15)提取二維譜圖ψ-q和二維譜圖ψ-n的統(tǒng)計特征,如表1所示:表1二維譜圖和統(tǒng)計特征二維圖譜統(tǒng)計特征ψ-nSk+-、Ku+-、Pe+-、Mv+-ψ-qsumSk+-、Ku+-、Pe+-、Mv+-、CC、QF、Mccψ-qaveSk+-、Ku+-、Pe+-、Mv+-、CC、QF、Mccψ-qmaxSk+-、Ku+-、Pe+-、Mv+-、CC、QF、Mcc將局部放電信號根據(jù)上述算法分別計算得出ψ-q、ψ-qsum、ψ-qmax和ψ-qmax對應(yīng)的統(tǒng)計特征的值,并與表2、表3、表4和表5中的典型統(tǒng)計特征的值進(jìn)行對比,判斷變壓器內(nèi)部的放電模式,各項數(shù)值偏差在10%內(nèi)。表2ψ-n典型統(tǒng)計特征的值Sk+Sk-Ku+Ku-Pe+Pe-Mv+Mv-CCQFMcc尖端NAN0.094NAN-0.957013NAN267.973---懸浮1.0671.0881.4251.100181562.170234.597---氣泡0.6160.632-0.327-0.387192179.276260.045---油中0.0200.017-0.834-0.838191777.895256.671---表3ψ-qsum典型統(tǒng)計特征的值Sk+Sk-Ku+Ku-Pe+Pe-Mv+Mv-CCQFMcc尖端NAN0.105NAN-0.958013NAN267.594NANINFNAN懸浮1.1601.2211.6791.400201858.283233.0290.8730.9720.848氣泡0.4940.675-0.237-0.089202282.576262.0540.9181.0010.919油中0.395-0.303-0.2650.309202576.599267.3530.3831.0350.396表4ψ-qave典型統(tǒng)計特征的值Sk+Sk-Ku+Ku-Pe+Pe-Mv+Mv-CCQFMcc尖端NAN-0.003NAN-1.214014NAN276.906NANINFNAN懸浮0.5360.188-0.760-1.077222171.214255.8860.7310.8420.615氣泡-0.084-0.093-0.787-1.161222385.490264.7180.4700.8190.385油中0.390-0.383-0.5110.560212280.120274.9770.3311.1790.390表5ψ-qmax典型統(tǒng)計特征的值Sk+Sk-Ku+Ku-Pe+Pe-Mv+Mv-CCQFMcc尖端NAN0.015NAN-1.213018NAN271.934NANINFNAN懸浮0.7840.590-0.142-0.613221966.111246.6550.8920.9940.886氣泡0.1040.168-0.859-0.988242295.350274.6520.8601.0340.889油中0.294-0.329-0.421-0.059222181.103273.0300.5101.2570.641需要聲明的是,本
發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用,不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理啟發(fā)下,可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3 
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