一种AT供电卷铁心自耦变压器故障绕组的识别方法技术

本发明专利技术公开了一种AT供电卷铁心自耦变压器故障绕组的识别方法，采用频率响应法结合绕组电容测试的方法对绕组状态进行判断，具体步骤为：测试公共绕组与串联绕组的总频率响应曲线；将频率响应曲线分成三个频段并提取相关系数判断是否存在对应特征的故障；若存在故障则单独测量公共绕组的频率响应曲线，并判断是否存在对应特征的故障；若存在故障则测量串联绕组的频率响应曲线及串联绕组对地电容，并判断串联绕组状态。本发明专利技术利用了频率响应法结合绕组对地电容测试法，能对自耦变压器分裂式绕组进行全面的分析，增加对该类变压器绕组状态的评定的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种AT供电卷铁心自耦变压器故障绕组的识别方法
本专利技术属于电力设备故障诊断
，具体涉及一种AT供电卷铁心自耦变压器故障绕组的识别方法。
技术介绍
AT供电系统具有牵引网阻抗小、供电距离长等优点，是目前应用最为广泛的牵引供电方式，卷铁心自耦变压器具有空载损耗小、噪声低等特点，将成为AT供电系统的核心设备之一，其安全可靠运行对保障牵引供电系统的安全意义重大。绕组变形是牵引冲击负荷下常见的变压器故障，可靠有效地对变压器绕组状态进行确认，并采取措施可有效提升牵引供电系统的可靠性。频率响应法是目前应用最为广泛的变压器绕组故障检测方法，拥有测试灵敏度高和抗干扰能力强的特点，但其在检测AT供电用自耦变压器时，存在绕组状态难以分析的情况。这是由于牵引供电系统对自耦变压器阻抗要求小于0.45Ω，AT供电用自耦变压器常常采用辐向分裂式绕组结构，分裂的绕组在变压器内部连接，使用频率响应法时无法对每个分裂绕组进行测量，在进行分析时难以确切了解内部两个绕组的状态，而吊罩检查也需要解开绕组观察才行，耗费时间很长，难以快速对现场工况作进一步分析。而目前并没有相关的比较全面的针对该类自耦变压器的绕组频率响应测试及状态分析方法，因此需研究卷铁心自耦变压器故障绕组的识别方法，这对于未来卷铁心自耦变压器的运维具有重大的意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种针对绕组结构为公共绕组不分裂，串联绕组分裂置于公共绕组两侧的自耦变压器的故障绕组的识别方法，该方法通过对不同绕组、不同频率范围内频率响应特征值提取及对比得到可能存在故障的绕组及故障类型，并结合对地电容测量进一步判断具体的故障绕组，为现场工况分析提供更多信息。本专利技术是通过如下技术手段实现的：1)利用频率响应测试仪得到公共绕组和串联绕组的测试频率响应序列X1(f)以及参考频率响应序列X2(f)，频率f范围为1kHz-1MHz；分别绘制出低频段1kHz-100kHz、中频段100kHz-600kHz和高频段600kHz-1MHz三个频率范围内的频率响应曲线；1.1针对不同频段，按如下方法计算各个频段的相关系数：式中cov为两个序列协方差，Var为序列方差；1.2针对不同频段，按如下方法计算各个频段的故障特征参数，包括1.2.1利用快速松弛矢量匹配算法分别拟合求取曲线传递函数有理分式：式中n为拟合阶数，s为拉普拉斯算子，a0、a1、…、an-1和b0、…、bn-1分别为各阶分母和分子系数；1.2.2对系数a0、a1、…、an-1和b0、b1、…、bn-1进行整理变形得到两个系数序列Xa、Xb如下：Xa＝[log|a0|log|a1|…log|an-1|]，Xb＝[log|b0|log|b1|…log|bn-1|]，1.2.3计算故障情况相对于正常情况下系数序列的肯德尔等级相关系数τ：其中C表示两个序列中拥有一致性的元素对数；D表示两个序列中拥有不一致性的元素对数，N为每个序列的总元素个数；基于上述公式分别计算得到系数序列Xa，Xb的肯德尔等级相关系数τa、τb；1.2.4将故障情况相对于正常情况下系数序列Xa，Xb的肯德尔等级相关系数τa、τb进行整理变形得到故障特征参数：2)按照步骤1)的方法，分别求得公共绕组的各个频段的相关系数，以及各个频段的故障特征参数；按照步骤1)的方法，分别求得串联绕组的各个频段的相关系数，以及各个频段的故障特征参数；3)根据低频段相关系数和故障特征参数进行判断，如下：3.1比较公共绕组和串联绕组低频段相关系数：若R公串-低频≥2则正常；否则存在匝间或饼间短路故障，进一步比较公共绕组和串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal公串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公串-低频＞L2，则绕组为重度故障；其中L1的取值范围为[0.7,0.9]，L2的取值范围为[1.3,1.5]；3.2比较公共绕组低频段相关系数：3.2.1若R公-低频≥2，则公共绕组正常，串联绕组存在匝间或饼间短路故障，进一步比较串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-低频＞L2，则绕组为重度故障；3.2.2若R公-低频<2，则公共绕组存在匝间或饼间短路，进一步比较公共绕组低频段故障特征参数：若τtotal公-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公-低频＞L2，则绕组为重度故障；3.3比较串联绕组低频段相关系数：若R串-低频≥2，则串联绕组正常；否则串联绕组存在匝间或饼间短路故障，进一步比较串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-低频＞L2，则绕组为重度故障；4)根据中频段相关系数和故障特征参数进行判断，如下：4.1比较公共绕组和串联绕组中频段相关系数：若R公串-中频≥1则正常；否则存在扭曲或鼓包故障，进一步比较公共绕组和串联绕组中频段故障特征参数：若τtotal公串-中频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公串-中频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公串-中频＞L2，则绕组为重度故障；4.2比较公共绕组中频段相关系数：4.2.1若R公-中频≥1，则公共绕组正常，串联绕组存在扭曲或鼓包故障，进一步比较串联绕组中频段故障特征参数：若τtotal串-中频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-中频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-中频＞L2，则绕组为重度故障；4.2.2若R公-中频<1，则公共绕组存在扭曲或鼓包故障，进一步比较公共绕组中频段故障特征参数：若τtotal公-中频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公-中频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公-中频＞L2，则绕组为重度故障；4.3比较串联绕组中频段相关系数：若R串-中频≥1，则串联绕组正常；否则串联绕组存在扭曲或鼓包故障，进一步比较串联绕组中频段故障特征参数：若τtotal串-中频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-中频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-中频＞L2，则绕组为重度故障；4.4若串联绕组存在扭曲或鼓包故障，则进一步测量串联绕组对地电容，若对地电容变化率≥5％，则靠近铁心的串联绕组存在扭曲或鼓包，若对地电容变化率<5％，则靠近油箱的串联绕组存在扭曲或鼓包；5)根据高频段相关系数和故障特征参数进行判断，如下：5.1比较公共绕组和串联绕组高频段相关系数：若R公串-高频≥0.6则正常，否则存在整体移位，进一步比较公共绕组和串联绕组高频段故障特征参数：若τtotal公串-高频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公串-高频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公串-高频＞L2，则绕组为重度故障；5.2比较公共绕组高频段相关系数：5.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AT供电卷铁心自耦变压器绕组故障的识别方法，其特征在于，所述自耦变压器绕组为公共绕组不分裂，串联绕组分裂置于公共绕组两侧的结构；包括以下步骤：1)利用频率响应测试仪得到公共绕组和串联绕组的测试频率响应序列X1(f)以及参考频率响应序列X2(f)，频率f范围为1kHz‑1MHz；分别绘制出低频段1kHz‑100kHz、中频段100kHz‑600kHz和高频段600kHz‑1MHz三个频率范围内的频率响应曲线；1.1针对不同频段，按如下方法计算各个频段的相关系数：

【技术特征摘要】
1.一种AT供电卷铁心自耦变压器绕组故障的识别方法，其特征在于，所述自耦变压器绕组为公共绕组不分裂，串联绕组分裂置于公共绕组两侧的结构；包括以下步骤：1)利用频率响应测试仪得到公共绕组和串联绕组的测试频率响应序列X1(f)以及参考频率响应序列X2(f)，频率f范围为1kHz-1MHz；分别绘制出低频段1kHz-100kHz、中频段100kHz-600kHz和高频段600kHz-1MHz三个频率范围内的频率响应曲线；1.1针对不同频段，按如下方法计算各个频段的相关系数：式中cov为两个序列协方差，Var为序列方差；1.2针对不同频段，按如下方法计算各个频段的故障特征参数，包括1.2.1利用快速松弛矢量匹配算法分别拟合求取曲线传递函数有理分式：式中n为拟合阶数，s为拉普拉斯算子，a0、a1、…、an-1和b0、…、bn-1分别为各阶分母和分子系数；1.2.2对系数a0、a1、…、an-1和b0、b1、…、bn-1进行整理变形得到两个系数序列Xa、Xb如下：Xa＝[log|a0|log|a1|…log|an-1|]，Xb＝[log|b0|log|b1|…log|bn-1|]，1.2.3计算故障情况相对于正常情况下系数序列的肯德尔等级相关系数τ：其中C表示两个序列中拥有一致性的元素对数；D表示两个序列中拥有不一致性的元素对数，N为每个序列的总元素个数；基于上述公式分别计算得到系数序列Xa，Xb的肯德尔等级相关系数τa、τb；1.2.4将故障情况相对于正常情况下系数序列Xa，Xb的肯德尔等级相关系数τa、τb进行整理变形得到故障特征参数：2)按照步骤1)的方法，分别求得公共绕组的各个频段的相关系数，以及各个频段的故障特征参数；按照步骤1)的方法，分别求得串联绕组的各个频段的相关系数，以及各个频段的故障特征参数；3)根据低频段相关系数和故障特征参数进行判断，如下：3.1比较公共绕组和串联绕组低频段相关系数：若R公串-低频≥2则正常；否则存在匝间或饼间短路故障，进一步比较公共绕组和串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal公串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公串-低频＞L2，则绕组为重度故障；其中L1的取值范围为[0.7,0.9]，L2的取值范围为[1.3,1.5]；3.2比较公共绕组低频段相关系数：3.2.1若R公-低频≥2，则公共绕组正常，串联绕组存在匝间或饼间短路故障，进一步比较串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-低频＞L2，则绕组为重度故障；3.2.2若R公-低频<2，则公共绕组存在匝间或饼间短路，进一步比较公共绕组低频段故障特征参数：若τtotal公-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal公-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal公-低频＞L2，则绕组为重度故障；3.3比较串联绕组低频段相关系数：若R串-低频≥2，则串联绕组正常；否则串联绕组存在匝间或饼间短路故障，进一步比较串联绕组低频段故障特征参数：若τtotal串-低频≤L1，则绕组为轻度故障；若L1<τtotal串-低频≤L2，则绕组为中度故障；若τtotal串-低频＞L2，则绕组为重度故障；4)根据中频段相关系...

【专利技术属性】
技术研发人员：江俊飞，周利军，严静荷，蔡君懿，李威，郭蕾，张陈擎宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51