一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法技术

本发明专利技术公开了一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，包括以下步骤：步骤1)，分别在正常状态和未知状态下，采集油箱頂部和正面中部的6组振动信号；步骤2)，得到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，若未知状态的故障特征明显増加，则说明变压器内部存在故障；步骤3)，利用算式一和算式二分别计算绕组正常状态和未知状态下的特征向量Tn和Tx；步骤4)，计算测点1、2、3处的△T＝T

A new method for fault diagnosis of power transformer winding deformation based on Vibration

【技术实现步骤摘要】
一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法
本专利技术涉及一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法。
技术介绍
电力变压器的可靠性和稳定性在极大程度上影响着整个电网的安全运行。据统计，由于变压器抗短路能力不足而引发的绕组故障逐年增加，并日益成为电力变压器故障的主要原因，因此，迫切需要一种能够准确判断绕组机械状态的方法。传统方法中，常用于检测变压器绕组变形的有低压脉冲法(LVI)、频率响应分析法(FRA)以及短路阻抗法等方法。近年来，利用振动法检测绕组机械状态逐渐成为国内外研究的热点。与传统方法相比，振动法与整个电力系统没有电气连接，对整个电力系统的正常运行无任何影响，具有较强的抗干扰能力和灵敏度，能够安全、可靠地监测电力变压器的状态，具有良好的应用前景。国外的Garcia和Burgos，以及西安交通大学的汲胜昌等学者对基于振动的电力变压器进行了深入研究，并提出振动信号的基频是负载电流基频的2倍，故变压器绕组振动信号的基频为100Hz。实际上，影响诊断绕组故障的因素很多，如负载电流、电压、温度等，尤其是振动信号中100Hz分量与负载电流的平方近似成正比关系对其诊断影响较大，虽可进行一定的折算，但因变压器的电流变化范围大，难以折算准确，故将100Hz基频分量的变化作为唯一的诊断条件，难以保证诊断的准确性。另外，考虑到电力变压器内部多种故障均能引起基频分量的变化，无法实现进一步确定绕组变形故障的目的。因此，该方法给电力变压器的绕组变形故障诊断带来了较大的误差。首先，经过理论分析并进行大量试验，分析了振动信号的特点，发现除基频分量以外，50Hz分量及其部分倍频分量、基频的倍频分量均可以作为区别绕组变形与其他故障的依据。同时，提出了计及电流、电压、温度等运行状态量影响的振动信号折算模型，以提高故障诊断的准确性。然后，根据基频及基频以外的频率在不同位置处的变化规律及相互间能量的组合关系，提出绕组变形故障诊断模型，采用该模型进行绕组变形故障的判定，并对存在故障的绕组相进行定位。最后，利用实际变压器表面的振动信号，并使用变压器绕组变形诊断模型分别对故障前后的变压器进行诊断，以验证模型的准确性和可行性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种从振动法的角度对绕组变形故障的振动信号进行了分析，提出除基频分量以外，50Hz分量及其倍频分量、基频的倍频分量均作为故障特征频率；建立了计及电流、电压、温度等运行状态量影响的振动信号基频分量折算模型；根据不同频率分量在不同位置处的变化规律及相互间能量的组合关系，提出了绕组变形故障诊断模型和基于该模型的诊断方法的基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，包括以下步骤：步骤1)，分别在正常状态和未知状态下，采集油箱頂部和正面中部的6组振动信号；步骤2)，得到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，若未知状态的故障特征明显増加，则说明变压器内部存在故障；步骤3)，利用算式和算式二T＝[C1C2C3]分别计算绕组正常状态和未知状态下的特征向量Tn和Tx；步骤4)，计算测点1、2、3处的△T＝TX-TN＝[C1C2C3]，若△C1，△C2，△C3均为正值，则可判断变压器内部存在绕组变形故障。步骤5)，选择反映变压器绕组轴向振动的监测点，即变压器油箱顶部三相绕组对应的监测点1、2、3，若在测得的3组振动信号中，其中一个监测点的振动值号满足如下方程组：式中△C1n和△C2n分别为位置n(n＝1,2,3)处△C1和△C2的值，可初步认为监测点n所在的位置即为发生绕组变形故障相的位置。优选的，所述步骤3)，算式一中ET50,ET100,ET150,ET200分别为变压器邮箱顶面振动信号50，100，150，200Hz分量的能量值，EF100为变压器正面中部振动信号100Hz分量的能量值，C1C2C3分别i特征1，2，3的特征值。优选的，所述步骤2)和步骤3)中，在将振动信号基频分量应用于诊断模型之前，应先采用折算模型算式：对负载电流、加载电压、温度进行折算，即折算到同一运行状态，以确保诊断的准确性，其中υtank，100为油箱表面100Hz频率的振动信号，i50和u50分别为50Hz频率的负载电流和加载电压，θt0为所测的变压器油温，参数α，β，γ，ε均由现场实验数据辨识得到。优选的，所述步骤3)，算式一中第3个诊断特征的前提是ET100增加不明显，而EF100增加明显，若ET100增加明显，则认为该故障非绕组变形故障，很可能为铁芯松动故障，有待进一步判断。本专利技术的有益效果是：从振动法的角度对绕组变形故障的振动信号进行了分析，提出除基频分量以外，50Hz分量及其倍频分量、基频的倍频分量均作为故障特征频率；建立了计及电流、电压、温度等运行状态量影响的振动信号基频分量折算模型；根据不同频率分量在不同位置处的变化规律及相互间能量的组合关系，提出了绕组变形故障诊断模型和基于该模型的诊断方法，从而保证了变压器绕组变形诊断故障的准确性，同事提高了监测的效率。附图说明为了更楚地说明本专利技术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，但并不是对本专利技术保护范围的限制。图1为本专利技术的变压器箱体振动信号监测位置示意图；图2为本专利技术的负载实验接线图示意图；图3为本专利技术的变压器I的振动加速度频谱图；图4为本专利技术的变压器II的振动加速度频谱图；图5为本专利技术的振动信号基频能量值的对比示意图；图6为本专利技术的监测点1,2,3处的特征向量图；图7为本专利技术的特征向量对比图；具体实施方式参阅图1至图7所示的一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，包括以下步骤：步骤1)，分别在正常状态和未知状态下，采集油箱頂部和正面中部的6组振动信号；步骤2)，得到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，若未知状态的故障特征明显増加，则说明变压器内部存在故障；步骤3)，利用算式和算式二T＝[C1C2C3]分别计算绕组正常状态和未知状态下的特征向量Tn和Tx；步骤4)，计算测点1、2、3处的△T＝TX-TN＝[C1C2C3]，若△C1，△C2，△C3均为正值，则可判断变压器内部存在绕组变形故障。步骤5)，选择反映变压器绕组轴向振动的监测点，即变压器油箱顶部三相绕组对应的监测点1、2、3，若在测得的3组振动信号中，其中一个监测点的振动值号满足如下方程组：式中△C1n和△C2n分别为位置n(n＝1,2,3)处△C1和△C2的值，可初步认为监测点n所在的位置即为发生绕组变形故障相的位置。进一步，所述步骤3)，算式一中ET50,ET100,ET150,ET200分别为变压器邮箱顶面振动信号50，100，150，200Hz分量的能量值，EF100为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1)，分别在正常状态和未知状态下，采集油箱頂部和正面中部的6组振动信号；/n步骤2)，得到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，若未知状态的故障特征明显増加，则说明变压器内部存在故障；/n步骤3)，利用算式一

【技术特征摘要】
1.一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1)，分别在正常状态和未知状态下，采集油箱頂部和正面中部的6组振动信号；
步骤2)，得到变压器正面中部振动信号基频分量的能量，若未知状态的故障特征明显増加，则说明变压器内部存在故障；
步骤3)，利用算式一和算式二T＝[C1C2C3]分别计算绕组正常状态和未知状态下的特征向量Tn和Tx；
步骤4)，计算测点1、2、3处的△T＝TX-TN＝[C1C2C3]，若△C1，△C2，△C3均为正值，则可判断变压器内部存在绕组变形故障。
步骤5)，选择反映变压器绕组轴向振动的监测点，即变压器油箱顶部三相绕组对应的监测点1、2、3，若在测得的3组振动信号中，其中一个监测点的振动值号满足如下方程组：



式中△C1n和△C2n分别为位置n(n＝1,2,3)处△C1和△C2的值，可初步认为监测点n所在的位置即为发生绕组变形故障相的位置。


2.根据权利要求1所述的一种基于振动的电力变压器绕组变形故障诊断新方法，其特征在于：所述步骤3)，算式...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗传胜，熊红德，徐兆丹，孙全才，刘鹏飞，覃智贤，张炜，陈梁远，张磊，宋运平，周闯，陈荭，陈斌，李宝锋，伍任能，范宇宁，张鹏，刘乂溥，廖英怀，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司南宁供电局，
类型：发明
国别省市：广西;45