一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，属于电力设备状态分析技术领域。本发明专利技术一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法包括以下步骤：S1、对变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形进行同步采样；S2、分别计算铁芯接地零序电流和夹件接地零序电流；S3、进行FFT计算，并分别从所有的FFT计算结果中提取每个泄漏电流采样波形的基波幅度值和相位值；S4、根据步骤S3的数据结果，判断变压器内部铁芯和夹件是否存在接地现象。本发明专利技术能够有效的发现变压器内部铁芯或夹件存在的微弱的接地现象，避免了传统的变压器铁芯夹件接地电流在线监测存在的灵敏度的的问题，保障电力设备用电安全，防止事故的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法
本专利技术涉及电力设备状态分析
，具体为一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法。
技术介绍
电力变压器是电力系统中重要的电气设备，运行中一旦出现故障，将会对电力系统造成严重的后果。铁芯片是变压器中主要的磁路部分，通常由含硅量较高，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。铁芯片和绕在其上的线圈组成完整的电磁感应系统。电源变压器传输功率的大小，取决于铁芯片的材料和横截面积。夹件是用来夹紧铁芯片的，同时夹件上可以焊装小支板，把装固定引线的木件，电力变压器正常运行时铁芯片及夹件必须有一点可靠接地，若没有接地，则铁芯片及夹件对地的悬浮电压，会造成铁芯片及夹件对地断续性击穿放电，铁芯及夹件一点接地后消除了形成铁芯片悬浮电位的可能。但当铁芯及夹件出现两点以上接地时，铁芯及夹件间的不均匀电位会在接地点之间形成环流，并造成铁芯片及夹件多点接地发热故障。变压器的铁芯片接地故障会造成铁芯局部过热，严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。所以变压器铁芯片及夹件不允许多点接地只能有且只有一点接地。传统的对变压器铁芯片及夹件接地电流的分析主要关注与接电流的大小，如果接地电流的测量值大于设定的门限值即予以报警处理，对于微小的接地故障无法及时发现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，该方法包括以下步骤：S1、对变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形进行同步采样，输入的变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形分别表示为：It_a，It_b，It_c、Ij_a，Ij_b，Ij_c；S2、分别计算铁芯接地零序电流和夹件接地零序电流，根据公式：It_0＝It_a+It_b+It_cIj_0＝Ij_a+Ij_b+Ij_c其中，It_0为铁芯接地零序电流；Ij_0为夹件接地零序电流；S3、分别对It_a，It_b，It_c，It_0、Ij_a，Ij_b，Ij_c，Ij_0进行FFT计算，并分别从所有的FFT计算结果中提取每个泄漏电流采样波形的基波幅度值和相位值，并用相量的方式分别表示为：Ibt_a∠θt_a，Ibt_b∠θt_b，Ibt_c∠θt_c，Ibt_0∠θt_0Ibj_a∠θj_a，Ibj_b∠θj_b，Ibj_c∠θj_c，Ibj_0∠θj_0S4、根据步骤S3的数据结果，判断变压器内部铁芯和夹件是否存在接地现象。在三相负荷不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时就会导致变压器运行事故，因此在本步骤计算的过程中，首先对铁芯接地零序电流与夹件接地零序电流作出了计算。根据上述技术方案，在步骤S1中，进行同步采样的方式为通过将变压器A、B、C三相的铁芯及夹件泄漏电流传感器的输出信号拉至同一个数据采集装置，用多路AD同步采集，也可以采用基于IEEE1588V2高精度时间同步协议或基于GPS或北斗秒脉冲的时间同步方式的任何方式实现同步采样。同步采样是指在周期信号的每个周期等间隔地采样，同时保证整个采样区间正好等于信号周期及其整数倍，即做到采样区间和信号周期的同步，同步采样可以在满足采样定理的条件下，理论上凭采样点能够完全不失真地恢复波形，没有测量误差。根据上述技术方案，对于泄漏电流波形同步采样的误差要求为小于1us，泄漏电流波形同步采样由数据采集装置完成，数据采集装置可定期对泄漏电流波形进行同步采集并发送至系统后台供后续处理。根据上述技术方案，每一个泄漏电流波形都至少包含一个周波为20ms长度的采样数据，且这些泄漏电流的采样波形之间是高精度同步的。根据上述技术方案，A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形的采样频率为12.8KHz，及每个工频周波采样256点。根据上述技术方案，在步骤S3中，FFT计算为256点的FFT计算。FFT计算是离散傅里叶变换的快速算法，能够将一个信号变换到频域，有些信号在时域上是很难看出一定的特征的，但是如果变换到频域以后，就可以很方便的看出特征了，因此FFT计算是最常用的计算电流有效值和相位的方法。根据上述技术方案，在步骤S3中，相位的计算方式为提取FFT计算结果中基波计算结果复数值的实部和虚部，对实部和虚部的比求反正切即为相位。根据上述技术方案，在步骤S3-S4中，判断变压器内部铁芯存在接地现象的步骤如下：S8-1、分别计算铁芯泄漏电流在A、B、C三相的基波幅度值中Ibt_a，Ibt_b，Ibt_c的最大值和最小值，其中最大值记为Ibt_max，最小值记为Ibt_min，根据公式：设置门限值为IbFt_th，若存在IbFt_x＞IbFt_th，则判断变压器内部铁芯存在接地现象；S8-2、分别计算铁芯泄漏电流在A、B、C三相之间的相位差值与120度之间的差值的绝对值，根据公式：IbPHt-xA＝abs(IbPht_ab-120)IbPHt-xB＝abs(IbPht_bc-120)IbPHt-xC＝abs(IbPht_ca-120)其中，IbPHt-xA、IbPHt-xB、IbPHt-xC分别为铁芯泄漏电流电流A、B、C三相之间的相位差值与120度之间的差值的绝对值；其中IbPht_ab、IbPht_bc、IbPht_ca为相位差值，根据公式：IbPht_ab＝∠θt_a-∠θt_bIbPht_bc＝∠θt_b-∠θt_cIbPht_ca＝∠θt_c-∠θt_a将IbPHt-xA、IbPHt-xB、IbPHt-xC中的最大值记为IbPHt_tmax；设置门限值为IbPHt_th，若存在IbPHt_tmax＞IbPHt_th，则判断变压器内部铁芯存在接地现象；S8-3、设置铁芯接地零序电流的基波幅度值阈值为Ib0t_th，若存在铁芯接地零序电流的基波幅度值Ibt_0＞Ib0t_th，则判断变压器内部铁芯存在接地现象。根据上述技术方案，其特征在于：在步骤S3-S4中，判断变压器内部夹件存在接地现象的步骤如下：S9-1、分别计算夹件泄漏电流在A、B、C三相的基波幅度值中Ibj_a，Ibj_b，Ibj_c的最大值和最小值，其中最大值记为Ibj_max，最小值记为Ibj_min，根据公式：设置门限值为IbFj_th，若存在IbFj_x＞IbFj_th，则判断变压器内部夹件存在接地现象；S9-2、分别计算夹件泄漏电流在A、B、C三相之间的相位差值与120度之间的差值的绝对值，根据公式：IbPHj-xA＝abs(Ib本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/nS1、对变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形进行同步采样，输入的变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形分别表示为：I

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1、对变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形进行同步采样，输入的变压器A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形分别表示为：It_a，It_b，It_c、Ij_a，Ij_b，Ij_c；
S2、分别计算铁芯接地零序电流和夹件接地零序电流，根据公式：
It_0＝It_a+It_b+It_c
Ij_0＝Ij_a+Ij_b+Ij_c
其中，It_0为铁芯接地零序电流；Ij_0为夹件接地零序电流；
S3、分别对It_a，It_b，It_c，It_0、Ij_a，Ij_b，Ij_c，Ij_0进行FFT计算，并分别从所有的FFT计算结果中提取每个泄漏电流采样波形的基波幅度值和相位值，并用相量的方式分别表示为：
Ibt_a∠θt_a，Ibt_b∠θt_b，Ibt_c∠θt_c，Ibt_0∠θt_0
Ibj_a∠θj_a，Ibj_b∠θj_b，Ibj_c∠θj_c，Ibj_0∠θj_0
S4、根据步骤S3的数据结果，判断变压器内部铁芯和夹件是否存在接地现象。


2.根据权利要求1所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：在步骤S1中，进行同步采样的方式为通过将变压器A、B、C三相的铁芯及夹件泄漏电流传感器的输出信号拉至同一个数据采集装置，用多路AD同步采集，也可以采用基于IEEE1588V2高精度时间同步协议或基于GPS或北斗秒脉冲的时间同步方式的任何方式实现同步采样。


3.根据权利要求2所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：对于泄漏电流波形同步采样的误差要求为小于1us，泄漏电流波形同步采样由数据采集装置完成，数据采集装置可定期对泄漏电流波形进行同步采集并发送至系统后台供后续处理。


4.根据权利要求2所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：每一个泄漏电流波形都至少包含一个周波为20ms长度的采样数据，且这些泄漏电流的采样波形之间是高精度同步的。


5.根据权利要求2所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：A、B、C三相的铁芯泄漏电流和夹件泄漏电流波形的采样频率为12.8KHz，及每个工频周波采样256点。


6.根据权利要求1所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：在步骤S3中，FFT计算为256点的FFT计算。


7.根据权利要求1所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法,其特征在于：在步骤S3中，相位的计算方式为提取FFT计算结果中基波计算结果复数值的实部和虚部，对实部和虚部的比求反正切即为相位。


8.根据权利要求1所述的一种基于矢量分析的变压器内部故障判别方法，其特征在于：在步骤S3-S4中，判断变压器内部铁芯存在接地现象的步骤如下：
S8-1、分别计算铁芯泄漏电流在A、B、C三相的基波幅度值中Ibt_a，Ibt_b，Ibt_c的最大值和最小值，其中最大值记为Ibt_max，最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶远，李骞，胡劲忠，齐备，李军利，李晗威，吴顺娟，
申请(专利权)人：上海远观物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31