变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台及其试验方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台及其试验方法。研究平台主要由轴向移位故障模拟装置、变压器模型组成；通过故障模拟装置模拟变压器模型不同轴向移位故障，通过频率响应测试仪得到不同轴向移位故障下频率响应曲线及频率响应函数；通过轴向移位故障诊断参数H进行故障程度认定。本发明专利技术可以有效地模拟不同轴向移位故障下绕组的频率响应的变化并提取特征参数进行研究，能够作为研究使用并为工程实际提供参考。

【技术实现步骤摘要】
变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台及其试验方法
本专利技术属于变压器故障模拟
，具体涉及变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台与试验方法。
技术介绍
变压器是电力系统及牵引供电系统的核心电气设备之一，其稳定性和可靠性直接影响到电力系统及牵引供电系统的安全稳定运行，因此，对变压器进行故障诊断具有十分重要的工程意义。轴向移位故障是变压器的主要故障之一，当变压器发生轴向移位故障时，绕组线饼发生变形，稳定性被破坏，在电磁力冲击下，容易进一步引发更严重的故障，甚至变压器烧毁。频率响应法是目前最成熟的变压器绕组故障诊断方法，在频率较高时，变压器绕组可以等效由电容、电感、电阻组成的为一个无源、线形、单端输入、单端输出的网络，且一个网络对应着唯一的一条频响特性曲线，当绕组发生轴向移位故障时，这些参数会发生变化，频响曲线就会产生变化，因此频率响应法是通过测量变压器绕组频率响应曲线的变化程度来诊断变压器绕组的变形程度。目前的研究中，对变压器轴向移位缺乏简便且与实际接近的故障模拟装置，为了能够对不同轴向移位故障下变压器频响曲线特征进行深入研究，需要一种变压器轴向移位与频率响应关联性研究平台及试验方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提出变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台与试验方法，以探究变压器绕组在不同的轴向移位故障下的变化情况，其具有操作便捷、准确度高等特点，能够有效地得到轴向移位故障与变压器绕组频率响应曲线的变化关系，从而为实际工程提供参考。>本专利技术采用的技术解决方案是：一种变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台，主要包括轴向移位故障模拟装置、变压器模型；轴向移位故障模拟装置包括升降齿轮(1)、升降滑杆(2)、伸缩齿轮(3)、移位圆环(4)、伸缩滑杆(10)、电机控制器(7)、装置底座(5)、可折叠万向轮(6)；变压器模型由变压器绕组(8)、铁心(9)构成；绕组(8)的顶端和底端分别与频率响应测试仪(11)电气连接，频响测试仪(11)和计算机(12)连接；所述轴向移位故障模拟装置的移位圆环(4)是半圆环状结构，接头处为卯榫结构，当两个相似的轴向移位故障模拟装置通过移位圆环(4)接头处的卯榫结构进行耦合时，可用于做变压器绕组的整体轴向移位故障模拟，当右边的轴向移位故障模拟装置单独作用时，可用于做变压器绕组的轴向翘曲故障模拟；可折叠万向轮(6)有四个，置于装置底座(5)底部，用于对装置进行任意位置任意角度的移动，在确定装置大体位置之后，可折叠万向轮(6)折叠收于装置底座(5)内，使装置底座(5)固定，且可以保证在进行绕组抬升过程中，装置底座(5)是受力装置，从而防止可折叠万向轮(6)受力损坏；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)在升降滑杆(2)上移动、伸缩齿轮(3)在伸缩滑杆(10)上移动，升降齿轮(1)配合升降滑杆(2)用于定位故障绕组轴向位置，使移位圆环(4)轴向移动到故障绕组的轴向位置，伸缩齿轮(3)配合伸缩滑杆(10)用于对移位圆环(4)进行水平方向的微调，使移位圆环(4)移至绕组正下方，在进行整体轴向移位故障模拟时，两移位圆环(4)通过接头处的卯榫结构精确耦合；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)带动移位圆环(4)轴向移动，通过控制升降齿轮(1)的不同转数，实现移位圆环(4)对目标线饼进行抬升，从而模拟绕组不同的轴向移位程度，模拟不同程度的绕组轴向移位故障；两边的轴向移位故障模拟装置区别在于移位圆环(4)的移位触头(401)数量及位置，左边装置的移位圆环(4)有两个移位触头(401)，右边装置的移位圆环(4)有一个移位触头(401)，当两装置通过移位圆环(4)接头耦合共同作用时，通过三个移位触头(401)的共同抬升作用，模拟绕组整体轴向移位，当右边装置单独作用，通过一个移位触头(401)的单独抬升作用，模拟绕组某个位置的轴向翘曲；电机控制器(7)有四个按钮，分别对应控制升降齿轮(1)的两个上下移动按钮和控制伸缩齿轮(3)的两个水平移动按钮，实现升降齿轮(1)的上下移动和伸缩齿轮(3)的水平移动。本专利技术的目的还在于为上述研究平台提供一种变压器绕组轴向移位与频率响应关联性试验方法，包括以下试验步骤：X1：将频率响应测试仪(11)分别与变压器绕组(8)的顶端和底端相连，频响测试仪(11)和计算机(12)相连接；X2：根据故障模拟实验的需要，通过电机控制器(7)将故障模拟装置移动到所需位置；X3：根据故障模拟实验的需要，通过电机控制器(7)控制移位圆环(4)抬升所需的高度，模拟变压器绕组轴向移位故障程度；X4：使用频响测试仪(11)和计算机(12)获得轴向移位故障下的变压器绕组频率响应曲线；X5：重复X2、X3、X4，获得相同轴向移位程度下不同变压器绕组位置、同一绕组位置下不同移位程度、轴向翘曲和整体轴向移位等多种轴向移位故障的频率响应曲线和频率响应函数s(f)；X6：将频率响应函数s(f)的所有极大值点通过数值拟合得到上包络线t+(f)，将频率响应函数s(f)的所有极小值点通过数值拟合得到下包络线t-(f)，对上包络线t+(f)和下包络线t-(f)取平均值t(f)，对频率响应函数s(f)和上下包络线均值t(f)取差值得到h(f)：式中，s表示频响函数的幅值，f表示频响函数的频率，(fi,si)分别在t+(f)、t-(f)中表示s(f)的极大值点、s(f)的极小值点，n为极大值点个数，m为极小值点个数；X7：判断h(f)是否为单调函数，若h(f)单调，则h(f)即其中一个分量；若h(f)不单调，则将h(f)作为新的s(f)，重复X6，一直迭代到最新的h(f)单调为止；X8：轴向移位故障诊断参数H公式如下：式中，Ei表示第i个分量的能量，经过k-1次迭代得到的最终单调的h(f)表示第一个分量，每次迭代的包络线均值t(f)表示第二到第k个分量，k表示分量总个数；当H在0.5以上时，绕组正常；当H在0.2-0.5时，绕组发生轻微故障；当H在0.2以下时，绕组发生严重故障。基于本专利技术平台和试验方法能够模拟测量不同轴向移位下的绕组频率响应。附图说明图1为本专利技术实施例的总体结构示意图；图2为本专利技术实施例的移位圆环的俯视图；具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：如图1所示，一种变压器绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台，主要包括轴向移位故障模拟装置、变压器模型；轴向移位故障模拟装置由升降齿轮1、升降滑杆2、伸缩齿轮3、移位圆环4、伸缩滑杆10、电机控制器7、装置底座5、可折叠万向轮6构成；变压器模型由变压器绕组8、铁心9构成；绕组8的顶端和底端分别与频率响应测试仪11电气连接，频响测试仪11和计算机12连接；所述轴向移位故障模拟装置可折叠万向轮6有四个，置于装置底座5底部，用于对装置进行任意位置任意角度的移动，在确定装置大体位置之后，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台，其特征在于，主要包括轴向移位故障模拟装置、变压器模型；轴向移位故障模拟装置包括升降齿轮(1)、升降滑杆(2)、伸缩齿轮(3)、移位圆环(4)、伸缩滑杆(10)、电机控制器(7)、装置底座(5)、可折叠万向轮(6)；变压器模型包括变压器绕组(8)、铁心(9)；绕组(8)的顶端和底端分别与频率响应测试仪(11)电气连接，频响测试仪(11)和计算机(12)连接；/n所述轴向移位故障模拟装置的移位圆环(4)是半圆环状结构，接头处为卯榫结构；可折叠万向轮(6)有四个，置于装置底座(5)底部；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)在升降滑杆(2)上移动、伸缩齿轮(3)在伸缩滑杆(10)上移动，升降齿轮(1)配合升降滑杆(2)使移位圆环(4)轴向移动到故障绕组的轴向位置，伸缩齿轮(3)配合伸缩滑杆(10)使移位圆环(4)移至绕组正下方；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)带动移位圆环(4)轴向移动，模拟绕组轴向移位故障；电机控制器(7)有四个按钮，分别对应控制升降齿轮(1)的两个上下移动按钮和控制伸缩齿轮(3)的两个水平移动按钮。/n

【技术特征摘要】
1.绕组轴向移位与频率响应关联性研究平台，其特征在于，主要包括轴向移位故障模拟装置、变压器模型；轴向移位故障模拟装置包括升降齿轮(1)、升降滑杆(2)、伸缩齿轮(3)、移位圆环(4)、伸缩滑杆(10)、电机控制器(7)、装置底座(5)、可折叠万向轮(6)；变压器模型包括变压器绕组(8)、铁心(9)；绕组(8)的顶端和底端分别与频率响应测试仪(11)电气连接，频响测试仪(11)和计算机(12)连接；
所述轴向移位故障模拟装置的移位圆环(4)是半圆环状结构，接头处为卯榫结构；可折叠万向轮(6)有四个，置于装置底座(5)底部；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)在升降滑杆(2)上移动、伸缩齿轮(3)在伸缩滑杆(10)上移动，升降齿轮(1)配合升降滑杆(2)使移位圆环(4)轴向移动到故障绕组的轴向位置，伸缩齿轮(3)配合伸缩滑杆(10)使移位圆环(4)移至绕组正下方；电机控制器(7)控制升降齿轮(1)带动移位圆环(4)轴向移动，模拟绕组轴向移位故障；电机控制器(7)有四个按钮，分别对应控制升降齿轮(1)的两个上下移动按钮和控制伸缩齿轮(3)的两个水平移动按钮。


2.绕组轴向移位与频率响应关联性试验方法，包括以下试验步骤：
X1：将频率响应测试仪(11)分别与变压器绕组(8)的顶端和底端相连，频响测试仪(11)和计算机(12)相连接；
X2：根据故障模拟实验的需要，通过电机控制器(7)将故障模拟装置移动到所需位置；
X3：根据故障模拟实验的需要，通过电机控制器(7)控制移位圆环(4)抬升所需的高度，模拟变压器绕组轴向移位故障程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利军，于兴宇，江飞明，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51