基于短路故障录波信息的变压器绕组变形判别方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于短路故障录波信息的变压器绕组变形判别方法，该判别方法以故障录波信息为基础，包括对故障前后录波数据的提取，故障前后绕组参数的辨识，参数变化量的计算，绕组是否变形的判别，以及告警报告和返回几个部分。故障录波信息可以分为三部分：故障前、故障中、故障后的数据信息，故障前后绕组参数辨识单元利用故障前后两个阶段的电压、电流信息，对表征变压器绕组状态的漏电感参数进行辨识；参数变化量计算单元以故障前的数据为基准值，计算分析辨识得到的故障后参数的偏差量，并将偏差量作为判别变压器绕组是否发生变形的特征量；根据偏差量处于何种数据范围，判别绕组实际发生形变的程度。
【专利说明】基于短路故障录波信息的变压器绕组变形判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力设备监测领域，涉及一种基于短路故障录波信息的变压器绕组变 形判别方法。
【背景技术】
[0002] 电力变压器作为电力系统电能传输中的枢纽设备，其故障会对电力系统供电可靠 性和运行稳定性带来严重影响。历年变压器故障统计资料表明，绕组短路强度不足造成的 绕组变形已经成为变压器健康和故障隐患的重要表现形式，其损坏率约占整个变压器故障 的 60%?70%。
[0003] 传统的绕组变形检测方法有测量变压器频率响应并比较其变化的频率响应法；通 过施加低压脉冲并比较响应变化的低压脉冲法；测量变压器短路电抗并与历史数据比较的 短路电抗法。这些方法虽各有可取之处，但也各有弊端：频率响应分析法的测试重复性比较 好，但是对待测试绕组首端故障不灵敏，尤其对变压器首端饼间故障测试不灵敏，同时对变 压器各处故障的灵敏度也不一样；低压脉冲法在间隔时间较长时，重复性不好，测试系统中 出口引线的长短对测试重复性影响较大，对测试变压器绕组的首端故障不灵敏，尤其对变 压器首端饼间故障不灵敏，而且对变压器各处故障的灵敏度也不一样；短路电抗法需要动 用庞大的实验设备，且费时、费力，灵敏度也不高，难以保证测量精度，误诊率高达40%，在 现场使用有很大困难。应用于现场的绕组变形诊断技术尚处在离线检测阶段，需变压器退 出运行，且试验周期长、现场干扰大，发现异常时经常需要进行吊罩检查，大大降低变压器 运行效率。
[0004] 而变压器故障录波装置作为变压器暂态过程记录的重要设备，在正常状况下不 启动，只有在发生震荡或是故障时才进行录波，其主要功能是自动采集存储变压器经受短 路电流前后电压电流及开关量数据，以便分析和研究；通常，liokv及以上的电厂和重要 110kV变电站、220kV及以上电压等级的变电站，均配置足够容量的录波装置，来检测记录 有关交流量和开关量；故可以将故障录波器应用于变压器绕组变形在线检测中，节省设备 和投资，简单方便。
【发明内容】
[0005] 变压器漏电感的大小仅与绕组的形状、几何尺寸和位置有关，而与变压器铁芯饱 和程度无关，因此绕组漏电感参数可作为判断绕组是否变形量的理论依据。将故障录波器 应用于变压器绕组变形的在线监测，充分利用故障发生前后的录波数据，对表征变压器绕 组状态参数--漏电感进行辨识，根据漏电感偏差量的大小，判别变压器绕组的变形情况， 可以有效实现对变压器绕组形态的掌控，对提高变压器安全稳定可靠运行具有重要意义。
[0006] 本发明的目的是提出一种基于短路故障录波数据的变压器绕组变形判别方法，该 方法通过实时提取故障录波器记录的故障前后的变压器绕组原副边两侧的电压电流信息， 将辨识得到的故障后的绕组参数相对于参数基准值（利用故障前数据参数辨识得到）的偏 差量作为判别绕组是否发生形变以及形变程度的特征量，作为变压器运行时监控策略调整 的依据，实现绕组状态的，有效地减少由于绕组亚健康积累造成绕组事故，防患于未然，提 高变压器运行的安全性。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] -种基于短路故障录波信息的变压器绕组变形判别方法，包括以下步骤，
[0009] (A)故障录波装置对现场模拟量的采样时段可以分为三段：故障前、故障中和故 障后，提取故障前和故障后的录波信息；
[0010] (B)将变压器原副边的电压回路方程整理和化简后，利用递推最小二乘辨识方法， 分别利用故障前和故障后的信息，分为两部分同时对反应变压器绕组状态的参数进行辨 识，得到故障前绕组的漏电感值Lkq，和故障后的绕组的漏电感值Lkh ;
[0011] (c)计算变压器绕组的漏电感偏差量sLk;
[0012] (D)根据漏电感偏差量SLk诊断变压器绕组存在何种程度的变形，并进行相关的 维护或严重时直接退出运行。
[0013] 作为本发明较佳的实施例，所述的步骤（B)中的绕组参数的辨识方法如下：
[0014] 原副边绕组电压方程为：
【权利要求】
1. 一种基于短路故障录波信息的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：包括以下步 骤， (A) 故障录波装置对现场模拟量的采样时段可以分为三段：故障前、故障中和故障后， 提取故障前和故障后的录波信息； (B) 将变压器原副边的电压回路方程整理和化简后，利用递推最小二乘辨识方法，分别 利用故障前和故障后的信息，分为两部分同时对反应变压器绕组状态的参数进行辨识，得 到故障前绕组的漏电感值Lkq，和故障后的绕组的漏电感值Lkh ; (C) 计算变压器绕组的漏电感偏差量SLk; (D) 根据漏电感偏差量S Lk诊断变压器绕组存在何种程度的变形，并进行相关的维护 或严重时直接退出运行。
2. 根据权利要求1所述的变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于，所述的 步骤（B)中的绕组参数的辨识方法如下： 原副边绕组电压方程为：
其中： U1为原边绕组电压， U2为副边绕组电压，
I1为原边绕组电流， i2为副边绕组电流， H1为原边绕组匝数， n2为副边绕组匝数， A为原边绕组电阻， r2为副边绕组电阻， L1为原边绕组漏电感， L2为副边绕组漏电感， 为原边绕组与副边绕组的互感磁通； 利用变压器原副边电压回路方程（1)，消去互感磁通，从而得到只包含原边绕组、副边 绕组的电压和电流的等值方程：
由式（6)得到模型参数的最小二乘解g为： g = (XtX)-1XtY (7)为提高最小二乘的辨识精度，采用递推估计的最小二乘法，SP利 用新引入的xJn+Dgi+xJn+Dgj^ = y(n+l)对前次辨识结果g(n)进行修正，从而递推地得 至1J新的参数辨识值g (n+1);
(9)成立，则辨识得到绕组参数。
3. 根据权利要求1所述的变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于，所述的 步骤（C)中绕组的漏电感偏差量S Lk的计算公式如下：
4. 根据权利要求3所述的变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于，所述的 步骤⑶中根据漏电感偏差量S Lk诊断变压器绕组存在何种程度的变形的方法如下：设定 三个阈值S Lkl = 1%，S Lk2 = 2%，S Lk3 = 4%，分别将变压器绕组变形分为轻微、中度和 严重三个等级，对不同等级的变形采取不同的监控策略调整： a:SLk〈SLkl，绕组无变形； b : S Lkl彡S Lk〈 S Lk2，绕组轻微变形，变压器仍可以继续运行，绕组不需要整修； c : S Lk2 < S Lk〈 S Lk3，绕组中度变形，在适当时机安排变压器退出运行进行维护检修； d : S Lk > S Lk3，绕组严重变形，直接发出警告，马上停运变压器，并打印报告。
【文档编号】G01B7/16GK104330019SQ201410549501
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】陈国珍, 何菲, 孙素娟, 郝治国, 张晓静 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司泰州供电公司, 西安交通大学