CN114706018A - 变压器绕组形变监测***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种变压器绕组形变监测***及方法，该***包括：电压源、二次侧电容传感器、分相开关、电压测量单元及绕组形变诊断单元，电压源以不同输出频率通过分相开关及二次侧电容传感器，向变压器的二次侧的每相注入第一电压信号；电压测量单元用于测量变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将该第二电压信号传输至绕组形变诊断单元；绕组形变诊断单元利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器的每相的角差正切值，利用每相角差正切值判断变压器的绕组是否存在形变。将电压信号从二次侧注入有利于发现轻微绕组变形故障，可在线监测，电容传感器有利于电压信号注入，且二次侧电压等级低，便于安装。

Description

变压器绕组形变监测***及方法

技术领域

本发明涉及电力***监测技术领域，尤其涉及一种变压器绕组形变监测***及方法。

背景技术

变压器是电力***中的关键设备，变压器在运行过程中突发故障严重影响电力***的安全稳定，可造成重大资产损失和大面积停电。变压器相关事故表明，绕组变形是引发事故的主要原因之一，在运行中变压器不可避免地遭受短路电流冲击，绕组将承受巨大的、不均匀的轴向和径向电动力作用。当绕组内部机械结构存在薄弱环节，由于短路电力冲击的累积效应，必然会产生绕组变形。包括轴向、径向尺寸变化、器身位移，匝间短路和绕组扭曲、鼓包等。变压器绕组变形后，如不能及时发现，继续运行可引起突发损坏、绝缘击穿等事故。

为保证变压器安全运行，当前通常普遍使用离线检测的方法，但是该方法无法实现在线检测，因此，亟需一种方便、经济和有效的变压器绕组变形在线监测***及方法，以实现对变压器绕组状态进行在线监测。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种变压器绕组形变监测***及方法，可以解决现有技术中的缺少对变压器绕组形变在线监测的问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种变压器绕组形变监测***，所述变压器绕组形变监测***包括：电压源、二次侧电容传感器、分相开关、电压测量单元、绕组形变诊断单元；其中，所述电压源经所述分相开关与所述二次侧电容传感器的一端电连接，所述二次侧电容传感器的另一端与所述变压器的二次侧电连接；所述电压测量单元与所述变压器的一次侧的套管电连接；所述绕组形变诊断单元分别与所述电压测量单元及所述电压源电连接；

所述绕组形变诊断单元用于控制所述电压源以不同输出频率通过所述分相开关及二次侧电容传感器，向所述变压器的二次侧的每相注入第一电压信号；

所述电压测量单元用于测量所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述绕组形变诊断单元；

所述绕组形变诊断单元还用于利用每相注入下的所述第一电压信号以及所述第二电压信号确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值，利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变。

在一种可行实现方式中，所述利用每相注入下的所述第一电压信号以及所述第二电压信号确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值，包括：

确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差；

利用所述相位差，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值。

在一种可行实现方式中，所述确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差，包括：

式中，

为第一电压信号

的相位；γ_i0为第二电压信号

的相位，i表示所述电压源的不同输出频率，Δδ_i为输出频率i下的第一电压信号与第二电压信号之间的相位差。

在一种可行实现方式中，所述利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变，包括：

利用所述电压源注入所述第一电压信号至所述变压器的各相的总点数、以及所述角差正切值，确定所述变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数；

根据所述相间角差正切值的相关系数，确定所述变压器的绕组是否存在形变。

在一种可行实现方式中，所述利用所述电压源注入所述第一电压信号至所述变压器的各相的总点数、以及所述角差正切值，确定所述变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数，包括：

其中，

r_xy为所述电压源的输出频率i下x相与y相注入时的角差正切值tanΔδ_i的曲线的相关系数，n为所述电压源的不同输出频率的总点数；x_i为x相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i，y_i为y相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i。

在一种可行实现方式中，所述根据所述相间角差正切值的相关系数，确定所述变压器的绕组是否存在形变，包括：

若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差大于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组存在形变；

若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差小于等于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组正常。

在一种可行实现方式中，所述分相开关由至少六个开关元件组成，所述绕组形变诊断单元还与所述分相开关电连接，所述绕组形变诊断单元还用于根据所述第一电压信号的目标注入相控制所述分相开关中的各个开关元件的开合状态。

在一种可行实现方式中，所述变压器包括A相、B相及C相，则所述根据所述第一电压信号的目标注入相控制所述分相开关中的各个开关元件的开合状态，包括：

当所述目标注入相为A相时，控制开关元件Ka及K2处于闭合状态，控制开关元件Kb、Kc、K1及K3处于断开状态；

当所述目标注入相为B相时，控制开关元件Kb及K3处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kc、K1及K2处于断开状态；

当所述目标注入相为C相时，控制开关元件Kc及K1处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kb、K2及K3处于断开状态。

在一种可行实现方式中，所述二次侧电容传感器具备支柱绝缘子的承力功能，所述变压器的每相所述二次侧电容传感器的电容值相等，最大电容量采用如下公式计算：

式中，I为人体摆脱电流，U_φ为***相对地电压，ω为工频下的角频率。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种变压器绕组形变监测方法，所述变压器绕组形变监测方法包括：

当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向所述变压器的二次侧每相注入第一电压信号；

利用每相注入下的所述第一电压信号以及电压测量单元测量到的所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值；

利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供一种变压器绕组形变监测***，该变压器绕组形变监测***包括：电压源、二次侧电容传感器、分相开关、电压测量单元、绕组形变诊断单元；其中，电压源经分相开关与二次侧电容传感器的一端电连接，二次侧电容传感器的另一端与变压器的二次侧电连接；电压测量单元与变压器的一次侧的套管电连接；绕组形变诊断单元用于控制电压源以不同输出频率通过分相开关及二次侧电容传感器，向变压器的二次侧每相注入第一电压信号；电压测量单元用于测量变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将该第二电压信号传输至绕组形变诊断单元；绕组形变诊断单元还用于利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器的每相的角差正切值，利用每相角差正切值判断变压器的绕组是否存在形变。由于变压器绕组变形多发生在二次侧，在二次侧注入电压信号测量绕组变形，采用上述变压器绕组形变监测***有利于发现轻微绕组变形故障，二次侧电容传感器有利于电压信号注入且价格低廉，并且变压器二次侧的线电压通常在66kV以下，电压等级低，传感器安装方便，运行风险较低，而且可以安装在变压器低压侧母线电磁式电压互感器PT旁，无需母线停电安装，可实现在线监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测***的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测方法的流程图；

图3为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测***的另一结构示意图；

图4为本发明实施例中一种向变压器每相注入第一电压信号的原理图；

图5为本发明实施例中一种不同输出频率下的变压器的每相的角差正切值曲线，其中，图5a为不同输出频率下的变压器的A相的角差正切值曲线，图5b为不同输出频率下的变压器的B相的角差正切值曲线，图5c为不同输出频率下的变压器的C相的角差正切值曲线，图5d为不同输出频率下的变压器的A、B及C三相的角差正切值曲线的合并示意图；

图6为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测方法的另一流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例中一种变压器00绕组形变监测***的结构示意图，如图1所示变压器00绕组形变监测***包括：二次侧电容传感器10、分相开关20、电压源30、绕组形变诊断单元40、电压测量单元50；其中，电压源30经分相开关20与二次侧电容传感器10的一端电连接，二次侧电容传感器10的另一端与变压器00的二次侧电连接；电压测量单元50与变压器00的一次侧的套管(未示出)电连接；绕组形变诊断单元40分别与电压测量单元50及电压源30电连接；

进一步的，绕组形变诊断单元40用于控制电压源30以不同输出频率通过分相开关20及二次侧电容传感器10，向变压器00的二次侧的每相注入第一电压信号，其中，该第一电压信号为扫频信号，该电压源30可以产生的幅值在0～500V内，输出频率可以为0.01Hz～10GHz的工频正弦电压波；电压测量单元50用于测量变压器00的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将第二电压信号传输至绕组形变诊断单元40；示例性的，变压器一次侧可以为变压器的高压侧，变压器的二次侧可以为变压器的电压等级最低的低压侧或中压侧，其中，二次侧电容传感器10可以为陶瓷电容传感器。

绕组形变诊断单元40还用于利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器00的每相的角差正切值，利用变压器00的每相的角差正切值判断变压器00的绕组是否存在形变，示例性的，绕组形变诊断单元40通过比较电压源30注入变压器00的三相电压与变压器00三相高压侧监测到的同频电压的角差正切值相对变化量，在线判断变压器绕组是否存在绕组变形。

需要说明的是，若从变压器高压绕组接地中性线或从变压器高压侧套管末屏引出线电容耦合注入扫频信号，这样在线运行变压器套管末屏必须接地，故对于在线运行的变压器，从套管末屏注入扫频信号几乎是不可能；并且若从变压器高压绕组接地中性线注入信号，需要较大功率电源、运行噪声较大、注入和测量困难，现场实施难度较大，而本发明克服了从变压器高压绕组接地中性线或从变压器高压侧套管末屏电容耦合注入信号的不足，本发明通过在变压器电压等级最低的低压侧安装陶瓷电容传感器10，电压源30通过分相开关20注入不同频率的正弦波的第一电压信号，电压测量单元3测量各相第二电压信号，通过第一电压信号与第二电压信号之间的角差正切值的相对变化量在线判断变压器绕组是否存在绕组变形。由于电压源30通过陶瓷电容传感器10注入第一电压信号，而在绕组变形之前，各绕组分布参数几乎相同。因而从高压侧检测到的各相tanΔδ_i曲线一致，而一旦发生绕组变形，由于分布参数的变化，各相tanΔδ_i曲线将不再保持一致，因此通过对比各相tanΔδ_i可判断变压器是否发生绕组变形。

本发明提供一种变压器绕组形变监测***，该变压器绕组形变监测***包括：电压源、二次侧电容传感器、分相开关、电压测量单元、绕组形变诊断单元；其中，电压源经分相开关与二次侧电容传感器的一端电连接，二次侧电容传感器的另一端与变压器的二次侧电连接；电压测量单元与变压器的一次侧的套管电连接；绕组形变诊断单元用于控制电压源以不同输出频率通过分相开关及二次侧电容传感器，向变压器的二次侧每相注入第一电压信号；电压测量单元用于测量变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将该第二电压信号传输至绕组形变诊断单元；绕组形变诊断单元还用于利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器的每相的角差正切值，利用每相角差正切值判断变压器的绕组是否存在形变。由于变压器绕组变形多发生在二次侧，在二次侧注入电压信号测量绕组变形，采用上述变压器绕组形变监测***有利于发现轻微绕组变形故障，二次侧电容传感器有利于电压信号注入且价格低廉，并且变压器二次侧的线电压通常在66kV以下，电压等级低，传感器安装方便，运行风险较低，而且可以安装在变压器低压侧母线电磁式电压互感器PT旁，无需母线停电安装，可实现在线监测。

请参阅图2，图2为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测方法的流程图,，如图2所示方法可以应用于上述变压器绕组形变监测***，如图2所示方法包括如下步骤：

201、当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向所述变压器的二次侧每相注入第一电压信号；

202、利用每相注入下的所述第一电压信号以及电压测量单元测量到的所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值；

203、利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变。

需要说明的是，图2所示各个步骤的内容与图1所示变压器绕组形变监测***的内容相似，为避免重复，此处不作赘述，具体可参考前述图1所示变压器绕组形变监测***的内容。

本发明提供一种变压器绕组形变监测方法，该方法包括：当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向变压器的二次侧每相注入第一电压信号；利用每相注入下的第一电压信号以及电压测量单元测量到的变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下变压器的每相的角差正切值；利用变压器的每相的角差正切值判断变压器的绕组是否存在形变。由于变压器绕组变形多发生在二次侧，在二次侧注入电压信号测量绕组变形，采用上述方法有利于发现轻微绕组变形故障，二次侧电容传感器有利于电压信号注入且价格低廉，并且变压器二次侧的线电压通常在66kV以下，电压等级低，传感器安装方便，运行风险较低，而且可以安装在变压器低压侧母线电磁式电压互感器PT旁，无需母线停电安装，可实现在线监测。

请参阅图3，图3为本发明实施例中一种变压器00绕组形变监测***的另一结构示意图；如图3所示变压器绕组形变监测***包括：二次侧电容传感器10、分相开关20、电压源30、绕组形变诊断单元40、电压测量单元50；其中，电压源30经分相开关20与二次侧电容传感器10的一端电连接，二次侧电容传感器10的另一端与变压器00的二次侧电连接；电压测量单元50与变压器00的一次侧的套管电连接；绕组形变诊断单元40分别与电压测量单元50及电压源30电连接；

其中，绕组形变诊断单元40用于控制电压源30以不同输出频率通过分相开关20及二次侧电容传感器10，向变压器00的二次侧的每相注入第一电压信号；

电压测量单元50用于测量变压器00的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将第二电压信号传输至绕组形变诊断单元40；

绕组形变诊断单元40还用于利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器00的每相的角差正切值，利用变压器00的每相的角差正切值判断变压器00的绕组是否存在形变；

需要说明的是，上述图3所示的二次侧电容传感器10、分相开关20、电压源30、绕组形变诊断单元40、电压测量单元50的内容与图1所示二次侧电容传感器10、分相开关20、电压源30、绕组形变诊断单元40、电压测量单元50的内容相似，为避免重复，此处不做赘述，具体可参考前述图1所示二次侧电容传感器10、分相开关20、电压源30、绕组形变诊断单元40、电压测量单元50的内容。

进一步的，该电压测量单元50可以连接于套管末屏与地之间，测量电压源30向二次侧每相以不同输出频率注入的第一电压信号后，一次侧的第二电压信号

在一种可行实现方式中，所述二次侧电容传感器10的尺寸与开关柜支柱绝缘子相同，该二次侧电容传感器10可以封装于环氧树脂内或其他树脂中，二次侧电容传感器10具备支柱绝缘子的承力功能，该次侧电容传感器10可以包括至少三个陶瓷电容，分别与每相电连接，每相的陶瓷电容的电容值相等，其电容偏差小于±10％，电容量C大于40pF，示例性的最大电容量C可以采用如下公式计算：

式中，I为人体摆脱电流，U_φ为***相对地电压，ω为工频下的角频率。

该分相开关20的额定电压大于电压源30输出电压最大值的1.2倍，额定电流大于1.5I，具备分相控制功能，分相开关需保证任意时刻二次侧电容传感器10的端子不悬空，示例性的，分相开关20由至少六个开关元件组成，绕组形变诊断单元40还与分相开关20电连接，绕组形变诊断单元40还用于根据第一电压信号的目标注入相控制分相开关20中的各个开关元件的开合状态。示例性的，继续参考图3，该变压器00包括A相、B相及C相，分相开关20包括六个开关元件，分别为开关元件Ka、Kb、Kc、K1、K2及K3，则根据第一电压信号的目标注入相控制分相开关20中的各个开关元件的开合状态，包括：当目标注入相为A相时，控制开关元件Ka及K2处于闭合状态，控制开关元件Kb、Kc、K1及K3处于断开状态；当目标注入相为B相时，控制开关元件Kb及K3处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kc、K1及K2处于断开状态；当目标注入相为C相时，控制开关元件Kc及K1处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kb、K2及K3处于断开状态。

进一步的，请继续参阅图4，图4为本发明实施例中一种向变压器00每相注入第一电压信号的原理图。其中，A相、B相及C相为变压器一次侧的三相，a相、b相及c相为变压器二次侧的三相，变压器绕组变形前后，变压器绕组的分布电容、分布电感等参数必然发生变化，并反应到端口侧。电压源30通过陶瓷电容传感器10注入第一电压信号，在绕组变形之前，各绕组分布参数几乎相同。因而从高压侧检测到的各相tanΔδ_i曲线一致，而一旦发生绕组变形，由于分布参数的变化，各相tanΔδ_i曲线将不再保持一致，因此通过对比各相tanΔδ_i的相关系数大小，可判断变压器是否发生绕组变形。需要说明的是，所述绕组形变诊断单元40可以依据设置控制电压源30输出第一电压信号和输出频率、控制分相开关20开断，监测变压器高压侧第二电压信号，判断变压器00绕组变形情况。

在一种可行实现方式中，绕组形变诊断单元40利用每相注入下的第一电压信号以及第二电压信号确定不同输出频率下变压器00的每相的角差正切值，包括：确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差Δδ_i；利用所述相位差Δδ_i，确定不同输出频率下所述变压器00的每相的角差正切值tanΔδ_i。

示例性的，确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差Δδ_i，包括：

式中，

为第一电压信号

的相位；γ_i0为第二电压信号

的相位，i表示所述电压源30的不同输出频率，Δδ_i为输出频率i下的第一电压信号与第二电压信号之间的相位差。

其中，利用所述变压器00的每相的角差正切值判断所述变压器00的绕组是否存在形变，包括：利用所述电压源30注入所述第一电压信号

至所述变压器00的各相的总点数n、以及所述角差正切值tanΔδ_i，确定所述变压器00的各相对应的相间角差正切值的相关系数r_xy；根据所述相间角差正切值的相关系数r_xy，确定所述变压器00的绕组是否存在形变。

示例性的，利用电压源30注入第一电压信号

至变压器00的各相的总点数n、以及角差正切值tanΔδ_i，确定变压器00的各相对应的相间角差正切值的相关系数r_xy，可以包括：

其中，

r_xy为所述电压源30的输出频率i下x相与y相注入时的角差正切值tanΔδ_i的曲线的相关系数，n为所述电压源30的不同输出频率的总点数；x_i为x相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i，y_i为y相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i。可以理解的是，x相与y相可以基于A、B及C相进行任意组合。示例性的，如果输出频率包括0.1Hz、0.5Hz及10Hz，那么总点数n则为3，输出频率包括0.1Hz、0.5Hz、0.7Hz及10Hz，那么总点数n则为4。在此举例不做限定。也即，n为0.01Hz～10GHz之间注入第一电压信号的输出频率的总点数，其中，相关系数用于反映变压器任意两相之间的n个频率点角差正切值tanΔδ_i曲线的相关程度，若两条曲线完全相关则相关系数就是1，若完全不相关相关系数就是0，角差正切值用于反映变压器每一相的损耗程度。

请参阅图5，图5为本发明实施例中一种不同输出频率下的变压器的每相的角差正切值曲线，其中，图5a为不同输出频率下的变压器的A相的角差正切值曲线，图5b为不同输出频率下的变压器的B相的角差正切值曲线，图5c为不同输出频率下的变压器的C相的角差正切值曲线，图5d为不同输出频率下的变压器的A、B及C三相的角差正切值曲线的合并示意图。其中，电压比表示角差正切值。图中示出了不同输出频率下各相的角差正切值的变化曲线。

进一步的，可以根据相间角差正切值的相关系数，确定变压器00的绕组是否存在形变，具体包括：若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差大于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组存在形变；若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差小于等于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组正常。示例性的，预设差值阈值γ可以为一个基础设定值，可以取值为γ＝0.2，以此判定变压器绕组是否发生变形。

本发明的优势在于：(1)变压器绕组变形多发生在二次侧(低压侧)，在二次侧(低压侧)注入第一电压信号测量绕组变形，有利于发现轻微绕组变形故障；(2)采用陶瓷电容传感器绝缘强度较高，可作为绝缘子使用，安装在变压器二次侧(低压侧)，可代替二次侧(低压侧)任意绝缘子使用，或可安装在变压器二次侧(低压侧)母线的电磁式电压互感器PT旁，无需母线停电安装，传感器运行年限与绝缘子一致，价格低廉；(3)变压器二次侧(低压侧)的线电压通常在66kV以下，电压等级低，绝大部分为不接地***传感器安装方便和运行风险较低。

请参阅图6，图6为本发明实施例中一种变压器绕组形变监测方法的另一流程图，如图6所示方法包括如下步骤：

601、当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向所述变压器的二次侧每相注入第一电压信号；

602、利用每相注入下的所述第一电压信号以及电压测量单元测量到的所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值；

在一种可行实现方式中，步骤602包括步骤a1及a2：

a1、确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差；

示例性的，步骤a1可以包括：

式中，

为第一电压信号

的相位；γ_i0为第二电压信号

的相位，i表示电压源的不同输出频率，Δδ_i为输出频率i下的第一电压信号与第二电压信号之间的相位差。

a2、利用所述相位差，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值。

603、利用所述电压源注入所述第一电压信号至所述变压器的各相的总点数、以及所述角差正切值，确定所述变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数；

示例性的，步骤603可以包括：

其中，

r_xy为电压源的输出频率i下x相与y相注入时的角差正切值tanΔδ_i的曲线的相关系数，n为电压源的不同输出频率的总点数；x_i为x相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i，y_i为y相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i。示例性的，计算出每相注入下，n个频率点tanδ曲线的相关系数，依据r_ab、r_bc、r_ca相关系数大小判断绕组状态。

604、根据所述相间角差正切值的相关系数，确定所述变压器的绕组是否存在形变。

在一种可行实现方式中，步骤604可以包括：若相间角差正切值的相关系数的绝对值之差大于预设差值阈值γ，则确定变压器的绕组存在形变；若相间角差正切值的相关系数的绝对值之差小于等于预设差值阈值γ，则确定变压器的绕组正常。

需要说明的是，图6所示方法各个步骤的内容与图3所示变压器绕组形变监测***的内容相似，为避免重复，此处不作赘述，具体可参考前述图3所示变压器绕组形变监测***的内容。

本发明提供一种变压器绕组形变监测方法，该方法包括：当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向变压器的二次侧每相注入第一电压信号；利用每相注入下的第一电压信号以及电压测量单元测量到的变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下变压器的每相的角差正切值；利用电压源注入第一电压信号至变压器的各相的总点数、以及角差正切值，确定变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数；根据相间角差正切值的相关系数，确定变压器的绕组是否存在形变。由于变压器绕组变形多发生在二次侧，在二次侧注入电压信号测量绕组变形，采用上述方法有利于发现轻微绕组变形故障，二次侧电容传感器有利于电压信号注入且价格低廉，并且变压器二次侧的线电压通常在66kV以下，电压等级低，传感器安装方便，运行风险较低，而且可以安装在变压器低压侧母线电磁式电压互感器PT旁，无需母线停电安装，可实现在线监测。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述变压器绕组形变监测***包括：电压源、二次侧电容传感器、分相开关、电压测量单元、绕组形变诊断单元；其中，所述电压源经所述分相开关与所述二次侧电容传感器的一端电连接，所述二次侧电容传感器的另一端与所述变压器的二次侧电连接；所述电压测量单元与所述变压器的一次侧的套管电连接；所述绕组形变诊断单元分别与所述电压测量单元及所述电压源电连接；

所述绕组形变诊断单元用于控制所述电压源以不同输出频率通过所述分相开关及二次侧电容传感器，向所述变压器的二次侧的每相注入第一电压信号；

所述电压测量单元用于测量所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，并将所述第二电压信号传输至所述绕组形变诊断单元；

所述绕组形变诊断单元还用于利用每相注入下的所述第一电压信号以及所述第二电压信号确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值，利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变。

2.根据权利要求1所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述利用每相注入下的所述第一电压信号以及所述第二电压信号确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值，包括：

确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差；

利用所述相位差，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值。

3.根据权利要求2所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述确定每个输出频率下的第一电压信号与所述第二电压信号之间的相位差，包括：

式中，

为第一电压信号

的相位；γ_i0为第二电压信号

的相位，i表示所述电压源的不同输出频率，Δδ_i为输出频率i下的第一电压信号与第二电压信号之间的相位差。

4.根据权利要求1所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变，包括：

利用所述电压源注入所述第一电压信号至所述变压器的各相的总点数、以及所述角差正切值，确定所述变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数；

根据所述相间角差正切值的相关系数，确定所述变压器的绕组是否存在形变。

5.根据权利要求4所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述利用所述电压源注入所述第一电压信号至所述变压器的各相的总点数、以及所述角差正切值，确定所述变压器的各相对应的相间角差正切值的相关系数，包括：

其中，

r_xy为所述电压源的输出频率i下x相与y相注入时的角差正切值tanΔδ_i的曲线的相关系数，n为所述电压源的不同输出频率的总点数；x_i为x相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i，y_i为y相第i频率点的角差正切值tanΔδ_i。

6.根据权利要求4-5中任一项所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述根据所述相间角差正切值的相关系数，确定所述变压器的绕组是否存在形变，包括：

若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差大于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组存在形变；

若所述相间角差正切值的相关系数的绝对值之差小于等于预设差值阈值γ，则确定所述变压器的绕组正常。

7.根据权利要求1所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述分相开关由至少六个开关元件组成，所述绕组形变诊断单元还与所述分相开关电连接，所述绕组形变诊断单元还用于根据所述第一电压信号的目标注入相控制所述分相开关中的各个开关元件的开合状态。

8.根据权利要求7所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述变压器包括A相、B相及C相，则所述根据所述第一电压信号的目标注入相控制所述分相开关中的各个开关元件的开合状态，包括：

当所述目标注入相为A相时，控制开关元件Ka及K2处于闭合状态，控制开关元件Kb、Kc、K1及K3处于断开状态；

当所述目标注入相为B相时，控制开关元件Kb及K3处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kc、K1及K2处于断开状态；

当所述目标注入相为C相时，控制开关元件Kc及K1处于闭合状态，控制开关元件Ka、Kb、K2及K3处于断开状态。

9.根据权利要求1所述变压器绕组形变监测***，其特征在于，所述二次侧电容传感器具备支柱绝缘子的承力功能，所述变压器的每相所述二次侧电容传感器的电容值相等，最大电容量采用如下公式计算：

式中，I为人体摆脱电流，U_φ为***相对地电压，ω为工频下的角频率。

10.一种变压器绕组形变监测方法，其特征在于，所述变压器绕组形变监测方法包括：

当确定变压器的二次侧出线无接地故障且零序电压偏移正常时，控制电压源以不同输出频率，向所述变压器的二次侧每相注入第一电压信号；

利用每相注入下的所述第一电压信号以及电压测量单元测量到的所述变压器的一次侧的套管末屏的第二电压信号，确定不同输出频率下所述变压器的每相的角差正切值；

利用所述变压器的每相的角差正切值判断所述变压器的绕组是否存在形变。

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