用于确定变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法技术

为了表征电气元件（１），即中压或高压变压器、电动机或发电机，执行两步过程。在第一步，对元件（１）的端子（ｐ↓［１］，…，ｐ↓［ｎ］）应用一组端子配置，以便获得描述元件（１）对于施加到端子（ｐ↓［１］，…，ｐ↓［ｎ］）的任何电压图形ｕ↓［ｋ］或电流图形ｉ↓［ｋ］的线性电响应的数据。典型地，这种数据例如根据导纳矩阵Ｙ或阻抗矩阵Ｚ，或者有利地由一组电流和电压矢量（ｉ↓［ｋ］，ｕ↓［ｋ］）来表达。在第二步，可以使用该数据计算元件（１）在测试端子配置下的线性电响应。这个过程允许确定在任何所需的测试端子配置下的响应，而不需要执行在测试端子配置下的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法，以及这种方法的用途。
技术介绍
存在多种用于表征变压器、发电机或电动机的线性电响应的方法。典型地，它们包括在某种端子配置下的测量步骤，其中，元件的端子被连接到规定的电压源或电流源或阻抗，或者彼此互联。一些端子也可以不被连接(即连接到无穷大值的阻抗)。然后，例如通过将一个端子的电压确定为另一端子的电压的函数来执行测量。典型的这种技术是频率响应分析(FRA)，其已经成为变压器诊断技术，用于质量控制和内部故障检测，否则如果不打开变压器并用手和眼睛进行检查，这些故障便不能被检测。打开变压器并排空其中的油是非常费钱和费时的，而FRA相对便宜，在不到一天的时间内便可完成。FRA测量包括在大的频率范围下，在变压器的一个端子(源端子)上施加电压，并测量其它端子中的一个(宿(sink)端子)上的电压输出。不是源或宿的其它端子可以接地或被断开。通过研究宿和源之间的电压比在频率范围上如何变化，以及比较相之间的这些变化以检查不对称性和/或将这些变化与以前的相同或相似的变压器的记录进行比较以检查随时间的变化，从而执行诊断。还没有确切规定如何进行FRA测量的标准，虽然在IEEE和CIGRE中的组致力于这种标准化。典型地，对电压比，有时是对源端子和宿端子之间的相位进行测量。因为以下参数的变化，可能的端子配置的数量是非常大的：-变压器的类型，-变压器上端子的数量，-->-使得未使用的端子断开或接地。一种典型的三角形-星形或者星形-三角形的2绕组变压器具有7个端子：高压侧(HV)3个、低压侧(LV)3个以及1个中性点。这7个端子中的每一个可以是源端子，其余6个端子中的任一个可以是宿端子，从而得到42种不同的组合和可能的测量。使得未使用的端子断开及接地使得测量的数量加倍。额外的端子或者特殊的配置，如使一些端子断开并使一些端子闭合，进一步使得测量的数量增加。这样大量的可能的端子配置使得借助于标准的FRA对元件进行充分的表征是麻烦的(如果不是不可能的话)。因此，典型地，只测量可能的端子配置的一个子集，例如：-在三角形侧的3个；连接任何两个端子以在每个绕组上测量，-在星形侧的3个；在中性点和每个端子之间测量，-在每相的高压侧和低压侧之间的3个。这9个测量通常给出绕组状态的好的描绘，使得可以作出关于变压器状态的评估。不过，这种测量具有若干严重缺点：1.重复连接9次仍然需要大量时间。2.当重新连接时容易发生测量误差。接触电阻可以有很大变化，这取决于测量线缆和变压器端子连接的好坏。在高频范围内在，在两次重新连接之间改变线缆的位置可以严重影响测量响应。3.测量是不完善的。仅从每相的低压-高压测量不能看出相之间的耦合，而这可以揭示重要信息。4.大部分商业FRA测量装备在源通道和宿通道上具有50欧姆的阻抗，其被串联地施加于变压器测量，抑制低阻抗响应。这样，由于串联的50欧姆阻抗，很难看出在1-3欧姆之间的阻抗变化。5.9个测量中的每一个是在变压器的不同状态下进行的。因而端子或者被断开或者被端接50欧姆，这完全改变变压器的状态。即使所有非测量端子接地，每个测量之间在一些端子上，端接仍然在从地到50欧姆的范围内改变，这使得先进的分析和假定变压器是理想地定义的恒定系统的建模无效。-->
技术实现思路
因而，本专利技术的目的在于提供一种方法，其允许在给定的测试端子配置下确定具有若干端子即至少两个端子尤其是至少三个端子的变压器、发电机或电动机的线性响应。该方法将提高使用的容易性和/或可靠性。通过根据权利要求1的方法来实现本专利技术的目的。因而，在第一步a)中，对元件的端子应用一组端子配置，以便获得描述元件对于施加到端子的任何图形的电压或电流的的线性电响应的数据。这种数据例如根据导纳或阻抗矩阵，或者有利地通过下述的一组电流和电压的矢量对而被表达。在第二步b)中，使用该数据，可以计算在测试端子配置下元件的线性电响应。该过程的优点在于，不需要在测试端子配置下进行实际的测量。而是可以在任何一组合适的端子配置下进行测量，这允许选择现有的最合适的测量处理。有利的是，相同的数据可以用来计算元件对于多种测试配置的响应。在更加优选的实施例中，测量设备同时连接到元件的所有端子。该测量设备适于产生端子配置组，以及测量元件对于这些端子配置中的每一种的响应。例如，测量设备可以被配备成对每个端子施加不同值的电压、电流和/或阻抗。这允许在不需改变连接到元件的线缆的情况下便产生端子配置组，这增加了测量的精确性。尤其是，这种测量设备可被自动操作，这能够增加测量速度和可靠性。有利的是，测试端子配置下的线性电响应被计算成不同端子的两个电压之间的比和/或相移，尤其是被计算成频率的函数。在所谓的频率响应分析(FRA)中使用这类信息，而FRA在进行变压器的状态或老化的评估时被应用。本方法使得在甚至不直接测量不同端子上的两个电压之间的比和/或相移时也能执行FRA。步骤a)的一种特别有利的实现包括“估计过程”，其中通过对元件的端子施加电压并测量元件的响应来确定估计的导纳矩阵Y’。估计过程例如可以包括：通过对一个端子施加电压、使其它端子接地、测量每个端子的电流以及对所有端子重复这个过程而进行导纳矩阵Y’的传统测量。估计过程之后是“测量过程”，其中若干电压图形(pattern)uk被应用于端-->子。这些电压图形对应于估计的导纳矩阵Y’的特征矢量vk，这里的“对应”是要表示图形uk基本上(不必精确地)平行于对应于每个特征值λk的(归一化的)特征矢量vk。对于每个应用的电压图形uk，测量元件的响应。正如已经发现的，应用对应于导纳矩阵Y’的特征矢量vk的电压图形uk使得能够获得对元件的更精确的描述，尤其是当导纳矩阵Y’的特征值λk彼此相当不同时。本专利技术对于高压元件或中压元件即适合在1 kV以上工作的元件尤其有用。该方法例如可用于表征电气元件。为此，可以提供例如在早期(在步骤a)之前)测量的或者在参考元件上测量的参考，该参考描述在给定的测试端子配置下元件的响应(“第一响应”)。然后执行根据本方法的测量，以便确定元件的实际状态，由该测量获得的数据用于计算元件在测试端子配置下的“第二响应”。然后比较第一响应和第二响应，以便检查元件的实际状态。附图说明在从属权利要求以及参照附图进行的下面的说明中公开了本专利技术的其它实施例、优点和应用，其中：图1是要由本专利技术的方法表征的变压器的实例；图2表示被连接到测量设备的图1的元件；图3是要被表征的元件的示意性表示；图4是用来表征元件的测量设备的设备的第一实施例的电路框图；图5是测量设备的第二实施例；以及图6是测量设备的第三实施例。具体实施方式1.定义术语“端子配置”指的是元件的所有端子的限定状态。端子k的状态可由下述限定：-->-流过该端子的电流ik(ik＝0对应于断开的端子)或-施加于该端子的电压uk(uk＝0对应于接地的端子)或-串联连接到该端子的电压源的阻抗Zk和电压或-给定的端子k连接到的另一个端子的下标m(或一系列下标m1，m2...，如果端子k连接到若干其它端子)。2.第一实例为了说明本专利技术，下面描述本专利技术的实例。该实例涉及变压器1例如图1所示的变压器的表征，尤其涉及其质量控制。图1的变压器1是星形-三角形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定元件（１）在至少一种测试端子配置下的线性电响应的方法，其中所述元件（１）是包括若干端子（ｐ↓［１］，…，ｐ↓［ｎ］）的变压器、发电机或电动机，所述方法包括以下步骤：　步骤ａ），对所述端子（ｐ↓［１］，…，ｐ↓［ｎ］）应用一 组端子配置，以获得描述所述元件（１）对于施加到端子（ｐ↓［１］，…，ｐ↓［ｎ］）的任何电压图形或电流图形的线性电响应的数据，其中所述一组端子配置不包括测试端子配置，以及　步骤ｂ），通过所述数据计算在测试端子配置下的响应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定元件(1)在至少一种测试端子配置下的线性电响应的方法，其中所述元件(1)是包括若干端子(p1，...，pn)的变压器、发电机或电动机，所述方法包括以下步骤：步骤a)，对所述端子(p1，...，pn)应用一组端子配置，以获得描述所述元件(1)对于施加到端子(p1，...，pn)的任何电压图形或电流图形的线性电响应的数据，其中所述一组端子配置不包括测试端子配置，以及步骤b)，通过所述数据计算在测试端子配置下的响应。2.如权利要求1所述的方法，其中步骤b)包括计算元件(1)在多种不同的测试端子配置下的响应。3.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中所述步骤a)包括步骤：同时把所述元件(1)的多个端子(p1，...，pn)，特别是所有的端子(p1，...，pn)，连接到测量设备(2，3)，这适用于产生所述一组端子配置，并适用于测量所述元件(1)对于所述端子配置的响应。4.如权利要求3所述的方法，其中对于每个端子(p1，...，pn)，所述测量设备(2，3)包括：可调电压源(10；4，5)，和/或可调电流源，和/或可调阻抗(Z1，...，Zn)，其中所述一组端子配置通过分别调节所述电压源(10；4，5)、电流源和/或阻抗(Z1，...，Zn)而被产生。5.如权利要求3或4中的任一项所述的方法，其中所述电压源(10；4，5)、电流源和/或阻抗(Z1，...，Zn)在所述测量设备(2，3)的控制下被自动调节。6.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中所述步骤b)包括步骤：计算两个不同端子(p1，...pn)之间的电压比和/或电压相位差。7.如权利要求6所述的方法，其中所述步骤b)包括步骤：作为频率的函数来计算两个不同端子(p1，...pn)之间的电压比和/或电压相位差。8.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中所述元件(1)具有两个以上的端子(p1，...，pn)。9.如前面任何一个权利要求所述的方法，其中所述元件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁蒂贝里，克里斯托夫海茨，奥拉夫霍内克尔，比约恩古斯塔夫森，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]