专利名称：变压器绕组变形在线监测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力设备监测领域的方法及装置，具体是利用变压器绕组套管末屏与中性点接地线上的高频电流偏移量和电流偏差系数来监测绕组状况的变压器绕组变形在线监测方法及装置。
背景技术：
电力变压器在长途运输、安装过程中，绕组可能会经受碰撞或振动等机械力作用以及在运行中遭受的各种电动力作用，导致绕组发生局部扭曲、鼓包或移位等轴向或径向变形。绕组发生轻微变形后会给变压器的安全运行带来隐患，减少变压器的寿命；绕组发生重大变形则导致变压器直接退出运行。因此，准确快速的诊断变压器绕组在遭受短路冲击等因素后是否发生变形，在防止运行事故，延长变压器的实际使用寿命等方面具有重要的意义。传统的检测变压器绕组变形的方法都是离线测试方法，主要有通过试验测量变压器短路阻抗并和历史数据比较的短路试验法；在绕组一侧施加低压脉冲并比较脉冲响应的低压脉冲法；测量变压器频率响应并横向、纵向比较其变化的频率响应法；通过提取变压器的振动信号来判别绕组变形的变压器振动检测法等。上述离线测试方法虽然能够在一定程度上检测出绕组是否发生变形，但是均存在一些缺陷:短路实验法的灵敏度有待提高，其对微小变形不敏感；低压脉冲法和频率响应法受检测环境等的外在干扰影响大，缺乏简洁、可量化的判断依据，对现场操作人员要求较高。离线检测方法需要变压器退出运行，多用于变压器出厂试验、定期或计划维修中，不能随时监控变压器的状态，无法实现状态维修。近年来，随着“坚强、可靠、自愈”智能电网的提出，对变压器的检测提出更高的要求，希望尽可能早的发现设备的早期故障状态，实现“无故障不检修，有故障才检修”的状态维修模式，节约变压器的运行维修成本。从状态维修的实施目标来看，在线监测是实现状态维修的必要手段。经过对现有技术的检索发现，中`国专利文献号CN101930047A，
公开日2010-12-29，记载了一种变压器绕组状态在线监测装置及其监测方法，该装置用于变压器绕组变形及绕组接触不良在线监测，包括信息采集单元、参数辨识单元、参数处理单元和诊断监控策略调整单元。其中信息采集单元通过数据通道实时采集变压器原、副边两侧的电压和电流信息；参数辨识单元利用信号采集单元提供的电压、电流实时信息，对表征变压器绕组状态的绕组电阻、漏电感参数进行辨识；参数处理单元计算分析辨识得到的参数值相对参数基准值的偏差量，并将偏差量作为衡量变压器绕组状态优劣程度的特征量，参数处理单元与辨识单元一起保证了变压器绕组状态的实时监测；诊断和监控策略调整单元根据参数的偏差量判断绕组是否存在变形或接触不良缺陷，并根据缺陷种类及其严重程度做出相应的监控策略调整方案，严重时变压器直接退出运行。但该技术以绕组电阻和漏电感作为参数辨识，其辨识精度直接影响到该技术的诊断结果，而且无法对绕组变形的类型和位置进行辨识。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种变压器绕组变形在线监测的方法及装置，可以实时、长期的对变压器的绕组健康状况进行在线监测，对早期绕组变形故障提出预警，并对绕组的变形程度、类型和位置进行诊断，有效减少由于变压器绕组早期微小变形累积引发的绕组变形事故。本发明是通过以下技术方案实现的:本发明涉及一种变压器绕组变形在线监测的方法，通过施加高频正弦信号到变压器绕组上，检测绕组套管未屏和中性点接地线上的高频正弦信号，进而根据电流偏移量判断变压器绕组是否发生变形、根据电流偏差系数判断变压器绕组的变形类型、根据电流偏差系数指纹图判断变压器绕组的变形位置；该方法具体包括以下步骤:I)变压器在线运行时，记录一组变压器绕组在健康状态时绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号电流数值I11和112。2)实时记录变压器在线运行时的绕组套管末屏和中性点接地线上的高频信号电流数值I21和I22。3)在信号处理部分，由I12和I22计算出中性点接地线上电流偏移量
权利要求
1.一种变压器绕组变形在线监测的方法，其特征在于，通过施加高频正弦信号到变压器绕组上，检测绕组套管未屏和中性点接地线上的高频正弦信号，进而根据电流偏移量判断变压器绕组是否发生变形、根据电流偏差系数判断变压器绕组的变形类型、根据电流偏差系数指纹图判断变压器绕组的变形位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法包括以下步骤: 1)变压器在线运行时，记录一组变压器绕组在健康状态时绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号电流数值I11和I12; 2)实时记录变压器在线运行时的绕组套管末屏和中性点接地线上的高频信号电流数值 I21 和 I22 ; 3)在信号处理部分，由I12和I22计算出中性点接地线上电流偏移量 / 夏/2%β-Β_ι χ οα%其中:Ι 2为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组中性点接地% ，线上的高频信号电流数值；122为变压器在线运行时实时采集的中性点接地线上的高频信号电流数值； 4)设立电流偏移量的三级阈值:Κ1=1%，Κ2=2%,Κ3=5%, 1.12%〈K1，绕组无变形，返回步骤2)； i1.Kl( I2%〈K2 ，绕组发生轻度变形，监控12%的变化趋势，如果其持续增大，发出告警信号并进行步骤5); ii1.K2( I2%〈K3，绕组发生中度变形，发出告警信号，加强监控并进行步骤5)； iv.12% ^ K3，绕组发生重度变形，发出严重告警信号，马上停运变压器； 1-J 5)当电流偏移量超过阈值K1，计算绕组的电流偏差系数cDci=TilTf1其中=I11为变 1It 1Il ，压器在线运行时第一次采集并记录的绕组套管末屏上的高频信号电流数值；112为变压器在线运行且绕组故障状态时绕组套管末屏上的高频信号电流数值；121为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组中性点接地线上的高频信号电流数值；122为变压器在线运行且绕组故障状态时中性点接地线上的高频信号电流数值； 6)绕组变形类型判别及故障定位；当电流偏差系数⑶C大于零，则判断该相绕组发生轴向变形；当电流偏差系数CDC小于零，则判断该相绕组发生径向变形；当电流偏差系数⑶C等于零，则该相绕组未发生变形；将电流偏差系数⑶C与电流偏差系数指纹图进行比照，确定绕组变形的位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的电流偏差系数指纹图通过以下方式得到: i)变压器离线状态时，通过施加高频小信号至变压器绕组并记录绕组套管末屏和中性点接地线上电流传感器的数值Itll和Itl2，通过以下方式得到变压器待测绕组仅有电容构成
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的绕组分成8个部分。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的依次改变是指:分别改变第一部分至第η部分π型等效电路中串联电容Cs的值为(l+i)*Cs，其中i=-0.35，-0.3,-0.25，…，0，…，0.25，0.3，0.35，并联电容值保持不变；然后对第一部分至第η部分π型等效电路中并联电容值依次改变，串联电容保持原值不变。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的电流偏差系数分布是指:在仿真平台上搭建该仿真电路，在电路一端施加一个频率在600kHz 1.2MHz的正弦信号，依次改变第一至第η部分π型电路中的串联电容Cs，并联电容值不变，记录绕组首端和末端的电流值112和122，其中在电路中所有电容值均为初始值时记录的电流值为111和121，按照电流偏 / 一 /差系数公式计算得到绕组各部分串联电容变化后的电流偏差系数分布；类 2 丨 _ 22似的，可以得到绕组各部分并联电容变化后的电流偏差系数分布。
7.一种实现上述任一权利要求所述方法的变压器绕组变形在线监测装置，其特征在于，包括:分别与高频信号发生器单元和待测变压器相连的信号耦合单元、串联于待测变压器套管末屏和中性点接地端的信号检测单元以及依次连接的信号采集单元、数字滤波及放大单元和信号处理单元。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的信号耦合单元包括:压敏电阻、放电间隙和电感，其中:放电间隙和压敏电阻并联于高频信号发生器单元的输出端与待测变压器的套管末屏端以实现过电压保护，电感作为分压元件与套管末屏对地等效电容构成高通滤波器，实现将高频信号发生器单元输出的信号滤波后通过套管主电容耦合至待测变压器的绕组中。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的信号检测单元采用铁氧体磁芯绕制的高频电流传感器，该高频电流传感器串联于待测变压器的套管末屏和中性点接地线位置，将绕组套管末屏和变压器中性点接地线上的高频正弦信号转换成电压信号并经过一个带通滤波器滤波后传输至信号采集单元。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述的信号处理单元利用信号检测单元、信息采集单元和数字滤波及放大单元处理后的变压器绕组套管末屏及中性点接地线上的高频电流信息，通过计算中性点接地线上的电流偏移量来诊断绕组是否发生变形及变形程度，并且通过计算电流偏差系数来确定绕组出现轴向变形或径向变形以及变形的位置，根据诊断信息发出不同等级的告警信号及处理意见，信息处理单元给出的诊断结果及相关信 息传输导输出单兀。
全文摘要
一种电力设备监测领域的变压器绕组变形在线监测的方法及装置，通过施加高频正弦信号到变压器绕组上，检测绕组套管未屏和中性点接地线上的高频正弦信号，进而根据电流偏移量判断变压器绕组是否发生变形、根据电流偏差系数判断变压器绕组的变形类型、根据电流偏差系数指纹图判断变压器绕组的变形位置。本发明可以实时、长期的对变压器的绕组健康状况进行在线监测，对早期绕组变形故障提出预警，并对绕组的变形程度、类型和位置进行诊断，有效减少由于变压器绕组早期微小变形累积引发的绕组变形事故。
文档编号G01B7/16GK103234450SQ20131012565
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日
发明者沈明, 尹毅, 姚周飞, 吴建东 申请人:上海交通大学