CN107576259A - 基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，包含以下步骤：选择待检测的变压器绕组，在有特快速暂态过电压冲击时，利用数据采集装置测量输入端的特快速暂态过电压信号和绕组末端的电压响应信号；采用测得的数据计算待检测绕组的传递函数；利用待检测绕组的传递函数数据与其正常时的传递函数数据绘制频响曲线；利用得到的曲线数据计算两条曲线的相关系数，进而判断绕组的变形情况。本发明能在线检测变压器绕组变形，提高了变压器绕组变形诊断的实时性。

Description

基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法。

背景技术

变压器是电力***的主要设备之一，在电力***中起到电压等级转换、能量分配等重要作用，其可靠性直接影响电力***的正常运行。据实际运行资料的不完全统计，约有25％的变压器故障是由绕组变形所致。提高绕组变形诊断方法的准确度和可靠性，对于减少变压器故障具有重要意义。

频率响应法是普遍采用的绕组变形检测方法之一，在实际检测中，多次测量之间误差小，而且操作简单，但其为离线检测方法，停电试验时变压器状态与运行中不符，影响测量和判断。而在线检测是在变压器处于运行状态时对其进行检测和诊断，与离线检测相比，能及时发现绕组变形，提高诊断的真实性和灵敏度，而且在线检测能积累大量数据，综合分析变压器的当前数据和历史数据，及时、全面地进行分析判断，减少定期检查带来的误差。

在GIS中，操作断路器、隔离开关等会在GIS内部产生一个电压陡波，该陡波经多次折射和反射形成波头极陡、频率高达几十兆赫兹甚至上百兆赫兹的特快速暂态过电压。当变压器通过套管直接与GIS连接时，产生的特快速暂态过电压将进入变压器，在绕组中传播。由特快速暂态过电压的特点可知，其波头时间极短，甚至可小于10ns，最高频率达到兆赫兹，因而完全可与基频信号分离。而且特快速暂态过电压陡峭的上升沿幅值高，且含有大量的高频成分，此时的变压器绕组即为一个高频下的无源***，应充分利用特快速暂态过电压信号，实现对变压器绕组变形的在线检测。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，利用在线测量的特快速暂态过电压信号，通过频率响应法原理，采用相关系数法判断绕组变形情况。

本发明的技术方案是，基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，具体包含以下步骤：

步骤1：选择待检测的变压器绕组，在有特快速暂态过电压冲击时，利用数据采集装置测量输入端的特快速暂态过电压信号U₁(f)和绕组末端的电压响应信号U₂(f)。

步骤2：对于上述步骤1中采集获得的电压信号，按照公式H(f)＝20log[U₂(f)/U₁(f)]进行处理，得到步骤1中待检测绕组的传递函数。式中，H(f)为频率为f时传递函数的模值，U₂(f)、U₁(f)为频率为f时响应端和输入端电压的有效值。

步骤3：对于步骤2中计算得到的H(f)，绘制频响曲线，其中横坐标为频率f，纵坐标为对应的传递函数的模值H(f)。同理，将变压器绕组正常时的频响曲线绘制在同一个坐标系下。

步骤4：对于步骤3中得到的曲线数据，采用相关系数法判断绕组变形情况。

所述步骤4中，具体包含以下步骤：

步骤41：对于步骤3中得到的曲线数据，假定其为两个长度为N的幅值序列X(i)、Y(i)，i＝0，1，……，N-1，且X(i)、Y(i)为实数。计算两个序列的标准方差，其中

步骤42：对于步骤41中的两个幅值序列，计算两个序列的协方差

步骤43：对于步骤41中的两个幅值序列，利用步骤41中的标准方差和步骤42中的协方差，将两个序列的协方差做归一化处理

步骤44：对于步骤43中归一化后的协方差LR_xy，若1-LR_xy＜10^-10，则相关系数R_xy为10；若1-LR_xy≥10^-10，则相关系数R_xy＝-1g(1-LR_xy)。

步骤45：对于步骤44的相关系数R_xy，若R_xy＜0.6，则判定变压器绕组为严重变形；若0.6≤R_xy＜1，则判定变压器绕组为明显变形；若R_xy≥1，则绕组正常。

本发明所提供的基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，利用在线测量的特快速暂态过电压信号，实现了对变压器绕组变形的在线检测，提高了变压器绕组判断的实时性。

附图说明

图1是本发明所述的基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法的流程图；

图2是本发明步骤4所述的计算频响曲线相关系数方法的流程图。

具体实施方式

以下根据图1～图2，具体说明本发明的较佳实施例。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

如图1所示，本发明所提供的基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，具体包含以下步骤。

步骤1：选择待检测的变压器绕组，在有特快速暂态过电压冲击时，利用数据采集装置测量输入端的特快速暂态过电压信号U₁(f)和绕组末端的电压响应信号U₂(f)。

步骤2：对于上述步骤1中采集获得的电压信号，按照公式H(f)＝20log[U₂(f)/U₁(f)]进行处理，得到步骤1中待检测绕组的传递函数。式中，H(f)为频率为f时传递函数的模值，U₂(f)、U₁(f)为频率为f时响应端和输入端电压的有效值。

步骤3：对于步骤2中计算得到的H(f)，绘制频响曲线，其中横坐标为频率f，纵坐标为对应的传递函数的模值H(f)。同理，将变压器绕组正常时的频响曲线绘制在同一个坐标系下。

步骤4：对于步骤3中得到的曲线数据，采用相关系数法判断绕组变形情况。如图2所示，具体包括下列步骤。

步骤41：对于步骤3中得到的曲线数据，假定其为两个长度为N的幅值序列X(i)、Y(i)，i＝0，1，……，N-1，且X(i)、Y(i)为实数。计算两个序列的标准方差，其中

步骤42：对于步骤41中的两个幅值序列，计算两个序列的协方差

步骤43：对于步骤41中的两个幅值序列，利用步骤41中的标准方差和步骤42中的协方差，将两个序列的协方差做归一化处理

步骤44：对于步骤43中归一化后的协方差LR_xy，若1-LR_xy＜10^-10，则相关系数R_xy为10；若1-LR_xy≥10^-10，则相关系数R_xy＝-1g(1-LR_xy)。

步骤45：对于步骤44的相关系数R_xy，若R_xy＜0.6，则判定变压器绕组为严重变形；若0.6≤R_xy＜1，则判定变压器绕组为明显变形；若R_xy≥1，则绕组正常。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (1)

1.基于特快速暂态过电压特性的变压器绕组变形在线检测方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤1：选择待检测的变压器绕组，在有特快速暂态过电压冲击时，利用数据采集装置测量输入端的特快速暂态过电压信号U₁(f)和绕组末端的电压响应信号U₂(f)。

步骤2：对于上述步骤1中采集获得的电压信号，按照公式H(f)＝20log[U₂(f)/U₁(f)]进行处理，得到步骤1中待检测绕组的传递函数。式中，H(f)为频率为f时传递函数的模值，U₂(f)、U₁(f)为频率为f时响应端和输入端电压的有效值。

步骤3：对于步骤2中计算得到的H(f)，绘制频响曲线，其中横坐标为频率f，纵坐标为对应的传递函数的模值H(f)。同理，将变压器绕组正常时的频响曲线绘制在同一个坐标系下。

步骤4：对于步骤3中得到的曲线数据，采用相关系数法判断绕组变形情况。