用于变压器诊断的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及变压器诊断装置和方法，所述装置和方法可以有利地用于变压器的联机诊断，并且通过所述装置和方法可以监控和/或确定变压器特性。所述诊断方法包括对于至少两个不同变压器负载采集指示所述变压器负载的电流的测量，以及至少一个其他变压器AC信号的测量。所述方法进一步包括从所述采集的测量导出至少两个量值，该量值取决于变压器特性以及变压器负载；并且从所述导出的值确定用于预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的一组系数。所述方法进一步包括在执行所述变压器的诊断中使用所述确定的系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于变压器诊断的方法和装置
本专利技术涉及功率变压器的领域，并且具体涉及变压器的联机诊断。
技术介绍
变压器大体上形成输电系统的主要部分，提供了将一个电压等级转换为另一电压等级的可能性。输电系统中的变压器通常代表着巨额投资，并且通常除非订购才制造。在需要更换输电系统中的变压器的情形中，更换经常是漫长的过程。为了防止救援行动中需要更换变压器的情形，期望检测出早期出现的问题，以便能够执行必要的维修或者有计划的更换。变压器联机监控系统被设计为在变压器运行中检测并指示可以指示变压器状态恶化的变压器特性的偏差。可以被监控的特性的示例是温度、易燃的溶解气体、和套管电容。变压器阻抗是已经用于变压器诊断的另外的特性。通常，变压器阻抗已经被脱机确定，即从变压器从输电系统断开连接时执行的测量确定。在US2010/0188240中，提出当变压器在运行时监控变压器阻抗。联机阻抗监控的可能性会有很大益处，由于变压器的阻抗携带关于变压器状态的有用信息，而为了确定阻抗将变压器从输电系统断开是昂贵的。在US2010/0188240中，提出通过测量变压器端子处的电流A和电压E获得关于变压器阻抗的信息，并且使用关系式EiH-EjL＝Zijaij和AiH＝ail+ai2+ai3从这些测量生成(在三相系统中)的9x9阻抗矩阵，其中aij代表变压器端子电流；指数H和L分别指示“高压侧”和“低压侧”；指数i＝1，2，3指示高压端子的相位；并且指数j＝1，2，3指示低压端子的相位。如US2010/0188240中所讨论的，求解由所提出的分析获得的等式系统引入了相当大的计算复杂性，并且因此提出模型的简化。然而，即使没有采用这种简化，由所提出的方法获得的结果的精确度通常也不足以用于变压器诊断的目的。US2009/099885公开了用于诸如电动机、发电机或者中压或高压变压器的电组件的特征描述的两步法。在第一步，将一组端子配置应用至电组件的端子，以便获得描述组件对应用至端子的任意模式的电压或电流的线性电气响应的数据。使用这个数据，可以在第二步计算在测试端子配置下的组件的线性电气响应。该方法允许在任意测试端子配置下确定响应而不需要实现在测试端子配置下的测量。这种类型的信息用在当估算变压器的状态和老化时应用的所谓的频率响应分析(FRA)中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于变压器的联机诊断的更精确的方法。这个问题由如下的变压器诊断方法解决，该方法可以用于至少具有负载绕组和源绕组(sourcewinding)的变压器。该方法包括对于至少两个不同变压器负载采集指示变压器负载的电流的测量以及至少一个另外的变压器AC信号的测量。该方法进一步包括从所采集的测量导出取决于至少一个变压器特性以及变压器负载的至少两个量值，以及从导出的值确定一组用于表示预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的系数。该方法进一步包括在执行变压器的诊断中使用至少一个所述系数。通过专利技术的方法，提供了确定除此之外难以测量的变压器特性值的方式。此外，本专利技术的诊断方法可以被有利地用于联机情形，因此有助于监控和诊断而无需使变压器脱机。这里使用术语变压器AC信号指代来自集合{I1，I2，V1，V2}的信号，其中I1、I2分别是通过变压器的源绕组和负载绕组的电流，并且V1、V2分别是跨变压器的源侧和负载侧的电压。通过从测量设备直接接收测量信号，或者通过从诸如计算机可读存储器或者不同的诊断装置的另一个源接收测量数据，可以执行测量的采集。一般可以依据包含至少一个变压器特性的表达式描述系数的值。一些系数实际上等于变压器特性的值，在这样情况下表达式变得简单。在诊断方法的一个实施例中，执行诊断包括使用至少一个系数用于获取至少一个变压器特性，使用系数如何由变压器特性而定的表达式。由此，在这个实施例中，可以从联机测量确定变压器特性的值，提供关于变压器状态的有用信息。通过进一步采集在不同负载处的测量，并且确定可以确定特性的新值的一组新的系数，可以不时重复变压器特性的确定。在诊断方法的一个实施例中，执行诊断包括采集在第一监控负载的至少一个端子AC信号的联机监控测量；从该监控测量导出量的基于测量的值；并且通过使用所述关系式和所述系数确定在第一监控负载处的量的预期值。然后，将量的基于测量的值与量的预期值相比较，以便检测引起该量改变的任何变压器问题。由于该量取决于至少一个变压器特性，所以量所取决于其的变压器特性的改变将会反映在该量的值中。由此，通过该量的联机监控，可以有效地实现对量所取决的特性的联机监控。如果期望，可以依据改变的指示确定变压器特性的实际值。每当需要或要求时，可以重复联机监控测量的采集以及与相应预期值的比较，例如时间范围从秒到年。监控测量可以定期地或者按照需要执行。。该量如何随变压器负载变化的关系式可以是线性关系式，其中在零负载处的斜率和/或交点指示变压器特性。在一个实施例中，该量是跨变压器的第一侧上的第一绕组的端子的电压和被反映至第一侧的跨变压器第二侧上的第二绕组的端子电压之间的差。在这个实施例的实施方式中，其中变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：或者其中Z1是源绕组的阻抗；I0是励磁电流；n是源绕组匝数数目与负载绕组匝数数目的比值；Zw是总的绕组阻抗；I2是负载电流；ΔV是跨源绕组的端子的电压和反映至源侧的跨负载绕组的电压之间的差；并且ΔV’是反映至负载侧的跨源绕组的电压和跨负载绕组的端子的电压之间的差。在这个实施例中，关系式的系数取决于其的变压器特性是总绕组阻抗、匝数比、励磁电流和源绕组的阻抗。在另一个实施例中，该量是源电流。在这个实施例的实施方式中，其中变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：其中I1是源电流；I2是负载电流；I0是励磁电流；并且n是源绕组的匝数和负载绕组的匝数的比值。在这个实施例中，可以获得高负载处的匝数比和励磁电流的信息。在又一个实施例中，该量是变压器的功率损耗。在这个实施例的实施方式中，变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：其中Sloss是所述功率损耗；Z1是源绕组的阻抗；I0是励磁电流；n是源绕组的匝数和负载绕组的匝数的比值；Zw是总的绕组阻抗；V1是跨源绕组的电压并且I2是负载电流。在这个实施例中，关系式中的系数取决于其的变压器特性是总的绕组阻抗、匝数比、励磁电流和源绕组的阻抗。假设这些特性已知(例如从上述的ΔV(ΔV’)和I2-关系式)，可以获得关于励磁功率损耗和绕组功率损耗的信息。变压器中的功率损耗是许多类型问题的总体指标。通过监控功率损耗，可以在发生问题的情形中经常获得快速指示。该问题由变压器诊断装置及其实施例进一步解决。变压器诊断装置包括：被配置为接收指示变压器AC信号测量的信号的输入，变压器AC信号测量包括变压器负载电流的测量；被配置为传送变压器诊断结果的输出；以及连接至输入的系数生成器(706)。系数生成器被配置为对至少两个不同的变压器负载采集指示变压器负载的电流的测量以及至少一个另外的变压器AC信号的测量。系数生成器进一步被配置为从所采集的测量导出至少两个取决于变压器特性以及变压器负载的量的值；并且从所导出的值确定一组用于预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的系数。变压器诊断装置进一步包括被设置为在诊断结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 EP 10195712.41.一种用于具有至少一个负载绕组和源绕组的变压器(100)的变压器诊断方法，所述方法包括：在包括处理器(800)的变压器诊断装置中，对于至少两个不同的变压器负载采集指示所述变压器负载的电流的测量以及所述变压器的至少一个其他的AC信号的测量；在所述变压器诊断装置中，从所述采集的测量导出至少两个取决于至少一个变压器特性以及变压器负载的量的值；在所述变压器诊断装置中，从所述导出的值确定用于预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的一组系数；其特征在于所述关系式基于变压器模型，在所述变压器模型中考虑所述变压器铁芯中的励磁电流、漏电抗以及所述源绕组和所述负载绕组的有效电阻的影响，并且其中所述模型的至少一个参数对应于所述至少一个变压器特性中的一个特性；以及通过在所述变压器诊断装置中，使用所述系数中的至少一个导出所述至少一个变压器特性的至少一个特性的值，在执行所述变压器的诊断中使用所述系数中的至少一个，其中导出的变压器特性值对应于所述变压器模型的所述至少一个参数的值；以及变压器特性是以下变压器特性中的一个：总绕组阻抗，Zw；源绕组的阻抗，Z1；负载绕组的阻抗，Z2；匝数比，n；以及所述励磁电流，I0。2.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述量如何随变压器负载变化的所述关系式是线性关系式，其中在零负载处的斜率和/或交点指示特性。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述量是在跨所述变压器的第一侧上第一绕组的端子的电压和被反射至所述第一侧的跨所述变压器的第二侧上第二绕组的所述电压之间的差ΔV或ΔV'。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述关系式被表示为：或者其中Z1是所述源绕组的所述阻抗；I0是所述励磁电流；n是所述源绕组的匝数数目与所述负载绕组的匝数数目的比值；Zw是所述总绕组阻抗；I2是负载电流；ΔV是跨所述源绕组的端子的电压与反映至源侧的跨所述负载绕组的电压之间的差；并且ΔV’是反映至所述负载侧的跨所述源绕组的电压和跨所述负载绕组的所述端子的电压之间的差。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述量是源电流。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述关系式被表示为：其中I1是所述源电流；I2是负载电流；I0是所述励磁电流；并且n是源绕组的匝数数目与负载绕组的匝数数目的比值。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述量是所述变压器内部的功率损耗。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述关系式被表示为：其中Sloss是功率损耗；Z1是所述源绕组的所述阻抗；I0是所述励磁电流；n是所述源绕组的匝数数目与所述负载绕组的匝数数目的比值；Zw是所述总绕组阻抗；V1是跨所述源绕组的电压并且I2是负载电流。9.根据前述权利要求中任一项所述的诊断方法，进一步包括：在所述变压器诊断装置中，采集在第一监控负载处的至少一个端子AC信号的联机监控测量；在所述变压器诊断装置中，从所述监控测量导出所述量的基于测量的值；在所述变压器诊断装置中，使用所述关系式和所述系数确定在所述第一监控负载处的所述量的预期值；在所述变压器诊断装置中，将所述量的基于测量的值与所述预期值相比较，以便检测引起所述量改变的任何变压器问题。10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：在所述变压器诊断装置中，采集在至少一个其他负载处的至少一个端子AC信号的其他联机监控测...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·阿贝威克拉玛，T·本特森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：
国别省市：