一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统，包括：通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；利用所述激励电流信号和响应电流信号根据构造的变压器绕组的传递函数关系获取频响曲线；基于DLT911‑2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。激励信号的注入和响应信号的测量均不需要与变压器绕组有直接电气连接，使得变压器高压绕组处于高电压、大电流的运行状态，实现在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。

A method and system for on-line diagnosis of transformer winding deformation

The invention discloses a system and a method of online diagnosis, including: transformer winding deformation by the magnetic induction from the high voltage transformer winding lead wire into the sweep signal; high voltage gain of transformer windings leads to the excitation current signal line induced by the neutral point; obtain a transformer winding connection response current signal ground; the response of the current signal and current signal according to the transfer function of transformer winding structure to obtain the frequency response curve; diagnosis method of DLT911 2004 standard based on the frequency response curve of the diagnosis, to determine the deformation of transformer windings. The injection of excitation signal and the measurement of the response signal do not need to be directly connected to the transformer windings directly, so that the high voltage winding of the transformer is in the running state of high voltage and large current, and the real-time detection of the winding deformation of the transformer is realized on-line.

【技术实现步骤摘要】
一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统
本专利技术涉及变压器
，并且更具体地，涉及一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统。
技术介绍
变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器期绕组变形故障，已经成为变压器的主要故障之一，因此，必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修。为此，需要研究制定科学可行的检测方法来实现变压器绕组变形的检测，世界上很多国家都对变压器绕组变形检测方法的研究工作上投入了大量的精力，根据变压器是否停运，分在线诊断和离线检测。其中，最常用的绕组变形监测方法是频响法。变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化。频响法的工作原理就是通过绕组的频响曲线，反映绕组的分布电感和分布电容的变化，进而判断绕组是否发生变形。目前国内外电力变压器绕组变形现场测试主要采用频响法、低电压短路阻抗法。低压短路阻抗法：可分为离线和在线两种。离线短路阻抗法是变压器在短路试验前后必做的一项测试，变压器短路阻抗是当负载为零时，变压器内部的等效阻抗。当变压器绕组的几何尺寸及分布位置发生变化时，其短路电抗值也会变化。测试时将所测的短路阻抗，与原始值或初始值进行比较，根据其变化大小判断绕组变形及变形程度。检测后，应分析同一参数的三个单相值的互差(横比)和同一参数值与原始值或上一次测试数据的相比之差(纵比)，分析纵、横比值的变化趋势。DL/T1093—2008《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》规定了纵比和横比的注意值，分别为±2％(220kV以上变压器为±1.6％)和2.5％(220kV以上变压器为2.0％)。有经验显示，当纵比或横比达到注意值时，需缩短测试周期并做绝缘检查，当相差大于5％时，应立即停运，进行吊心检查。在线短路阻抗法，是对运行中的电力变压器，监测获取每相电压互感器和电流互感器输出值，并根据变压器等效电路来计算出变压器每相的短路阻抗，藉此对电力变压器绕组变形程度进行带电监测。不同的算法其差异主要在于对励磁电流影响的处理。目前主要有三种算法：(1)在空载和负载时各测量一次，即先由空载测量确定并储存一个调整系数，该系数能补偿励磁电流在一次侧阻抗上的压降，在负载测量时利用该调整系数即可确定短路电抗的大小；(2)任意两种负荷电流各测量一次。该法适应性广，但非空载测量时多引进了一次误差；(3)忽略励磁电流并建立回路平衡方程，利用系统辨识技术获得短路阻抗的电阻和漏电感。该法为减小忽略励磁电流带来的误差，还要根据变压器空载及短路试验数据来修正结果。短路阻抗法是最早用于绕组变形检测的方法。更有行标DLT1093、国标GB/T1094.5等标准的规定，短路阻抗法已是常用的绕组变形检测方法之一。市场上已有多款离线短路阻抗检测装置。短路阻抗法的主要缺点在于灵敏度较低，而且难以判断具体变形部位。频率响应分析法：简称频响法，指在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感(互感)、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数H(jω)描述。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数H(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。频响法所涉及的频带范围，我国行标DL/T911中规定为1kHz～1000kHz。也有学者认为频响法的下限频率可以扩展到10Hz，上限频率可以扩展到10MHz。变压器绕组等效模型及相应的基本测量回路可用如图1所示表示：如图1所示，L表示线圈饼间电感，K表示线圈间的纵向(饼间或匝间)电容，C表示线圈对地电容。应用频响法测变压器绕组可得到一组频率和响应的对应数值，即输出端及电源端电压的比值，通常以对数形式表示：H(ω)＝20log[|V0(jω)|/|Vi(jω)|](2)其中，│Vo(jω)│和│Vi(jω)│代表频率为ω时，输出电压与输入的电源电压的峰值或有效值。将这些对应值描在以ω为横轴，以H(ω)为纵轴的坐标轴上，便会得到一条曲线，我们称这条曲线为频响曲线。行业标准DLT911-2004明确提出了频响法检测变压器绕组变形的诊断方法。用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的幅频响应特性进行纵向或横向比较，并综合考虑变压器遭受短路冲击的情况、变压器结构、电气试验及油中溶解气体分析等因素。根据相关系数的大小，可较直观地反映出变压器绕组幅频响应特性的变化，通常可作为判断变压器绕组变形的辅助手段。目前频响法用于离线停运的变压器，需要将变压器与电网断开，影响了变压器的正常使用，对进行变压器绕组变形测量造成了很大的不方便。因此，需要一种变压器绕组变形在线诊断方法，以实现对变压器绕组变形进行在线诊断。
技术实现思路
本专利技术提供了一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统，以解决如何对变压器绕组变形进行在线诊断的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种变压器绕组变形在线诊断方法，所述方法包括：通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；利用所述激励电流信号和响应电流信号根据构造的变压器绕组的传递函数关系获取频响曲线；基于DLT911-2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。优选地，其中所述通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号，包括：利用带有磁芯的罗果夫斯基线圈通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；其中，所述罗果夫斯基线圈套在所述变压器绕组的高压套管根部外面；扫频电流源设置在所述罗果夫斯基线圈的两端。优选地，其中所述获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号，包括：利用带有磁芯的第一罗果夫斯基线圈型电流传感器获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；其中，所述第一罗果夫斯基线圈型电流传感器套在所述变压器绕组的高压套管根部外面。优选地，其中所述获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号，包括：利用带有磁芯的第二罗果夫斯基线圈型电流传感器获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；其中，所述第二罗果夫斯基线圈型电流传感器套在所述变压器绕组的中性点套管根部。优选地，其中所述变压器绕组的传递函数关系为：其中，j为虚数符号，ω为频率，作为频响曲线的横坐标，为激励电流信号，为响应电流信号，H(ω)为频率为ω时对应的传递函数模值，作为频响曲线的纵坐标。优选地，其中所述基于DLT911-2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况，包括：利用纵向比较法或横向比较法对两个不同时间获取的频响曲线进行比较，获取所述两个不同时间获取的频响曲线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器绕组变形在线诊断方法，其特征在于，所述方法包括：通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；利用所述激励电流信号和响应电流信号根据构造的变压器绕组的传递函数关系获取频响曲线；基于DLT911‑2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。

【技术特征摘要】
1.一种变压器绕组变形在线诊断方法，其特征在于，所述方法包括：通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；利用所述激励电流信号和响应电流信号根据构造的变压器绕组的传递函数关系获取频响曲线；基于DLT911-2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号，包括：利用带有磁芯的罗果夫斯基线圈通过磁场感应的方式从变压器绕组的高压引出线上注入扫频信号；其中，所述罗果夫斯基线圈套在所述变压器绕组的高压套管根部外面；扫频电流源设置在所述罗果夫斯基线圈的两端。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号，包括：利用带有磁芯的第一罗果夫斯基线圈型电流传感器获取变压器绕组的高压引出线上感应到的激励电流信号；其中，所述第一罗果夫斯基线圈型电流传感器套在所述变压器绕组的高压套管根部外面。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号，包括：利用带有磁芯的第二罗果夫斯基线圈型电流传感器获取变压器绕组的中性点接地线上的响应电流信号；其中，所述第二罗果夫斯基线圈型电流传感器套在所述变压器绕组的中性点套管根部。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器绕组的传递函数关系为：其中，j为虚数符号，ω为频率，作为频响曲线的横坐标，为激励电流信号，为响应电流信号，H(ω)为频率为ω时对应的传递函数的模值，作为频响曲线的纵坐标。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于DLT911-2004标准中的诊断方法对所述频响曲线进行诊断，确定变压器绕组的变形情况，包括：利用纵向比较法或横向比较法对两个不同时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：常文治，毕建刚，程养春，袁帅，张正渊，张黎明，马宪伟，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，华北电力大学，国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11