一种基于漏磁的变压器故障在线检测系统及方法

1.本发明电力变压器技术领域，涉及变压器状态检测，尤其涉及一种基于漏磁的变压器故障在线检测系统及方法。


背景技术：

2.电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，其安全稳定运行对于可靠稳定的电力供应具有重要意义，一旦变压器发生故障，将会影响电力系统的正常运行，进而给国民经济带来重大经济损失，其中由绕组变形和匝间短路引起的变压器故障占到了绝大多数，及时发现变压器绕组变形以及匝间短路十分重要，因此，需要对变压器绕组变形、匝间短路进行有效在线检测。
3.变压器的绕组在发生形变前后，变压器的绕组尺寸、形状、以及其相对于铁芯的位置会发生改变，进而直接导致变压器内部漏磁场分布发生变化；同时，当变压器发生匝间短路时，短路匝电流会增大数十倍，直接导致短路匝附近漏磁剧烈变化，且变压器内部漏磁场分布也会发生变化。通过实时检测变压器内部漏磁变化情况，可以直观反应变压器绕组变形或匝间短路情况，实现对变压器绕组变形或匝间短路的在线检测。
4.然而，现有技术多是检测某一时刻的变压器状态，鲜有能够实时检测变压器状态的方法。因此，研究基于漏磁的变压器故障在线检测，具有重大意义。
5.发明目的
6.本发明的目的即在于应对现有技术的不足，提供一种基于漏磁的变压器故障在线检测方法及系统，以实现变压器故障的在线检测。


技术实现要素：

7.根据本发明的一个方面，提供了一种基于漏磁的变压器故障在线检测系统，包括：电流测量模块(1)、漏磁测量模块(2)、信号采集模块(3)、以及结果分析模块(4)；
8.所述电流测量模块(1)与信号采集模块(3)连接，电流测量模块(1)用于对变压器的运行电流进行测量；
9.所述漏磁测量模块(2)与信号采集模块(3)连接，漏磁测量模块(2)用于对变压器内部的漏磁进行测量；
10.所述信号采集模块(3)，对电流测量模块(1)和漏磁测量模块(2)的信号进行采集，获得电流数值与漏磁数值；
11.所述结果分析模块(4)，对信号采集模块(3)的电流数值与漏磁数值进行分析，获得变压器故障状态。
12.其中，所述漏磁测量模块(2)为基于电磁感应原理的磁场传感器、基于霍尔效应原理的磁场传感器、以及基于法拉第效应原理的磁场传感器中的任一种。
13.根据本发明的另一个方面，提供了使用上述在线检测系统的变压器故障在线检测方法，包括以下步骤：
14.步骤a：获取运行中的变压器的电流数值以及漏磁数值；
15.步骤b：根据预定的变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系以及获取的电流数值，得到变压器正常状态时的漏磁数值，并与获取的漏磁数值进行对比，初步确定变压器状态；
16.步骤c：若初步确定变压器状态为故障状态，进一步根据预定的变压器故障状态与漏磁数值变化情况的对应关系，确定变压器故障类型。
17.优选地，所述步骤b中预定的变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系的建立方法，具体包括实际测量方法或仿真方法中；
18.所述实际测量方法为：通过改变实际变压器正常状态时的运行电流大小，获得不同电流时，对应的变压器内部的正常漏磁大小；获得变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系；
19.所述仿真方法为：通过仿真软件，建立实际变压器的等效模型，改变变压器运行电流大小，获得在不同电流时，对应的变压器内部的正常漏磁大小；获得变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系。
20.优选地，所述步骤c中预定的变压器故障状态与漏磁数值变化情况的对应关系，具体包括：
21.使用仿真方法获取变压器在不同故障状态时漏磁的数值范围，与变压器在正常状态时漏磁的数值范围比较，确定变压器发生故障后，不同故障所对应的漏磁变化百分比的数值范围；建立变压器发生故障后，不同故障与对应的漏磁变化百分比的数值范围的对应关系。
22.更优选地，所述变压器故障状态具体包括变压器绕组变形故障状态、变压器匝间短路故障状态。
23.本发明的有益效果是，利用一种基于漏磁的变压器故障检测方法及系统，检测变压器故障时不用对变压器进行停电处理，从而在不影响变压器正常运行的条件下，实现了变压器故障的在线检测；通过对获取运行中的变压器的电流数值和漏磁数值进行分析，即可获得当前变压器故障情况，电流数值和漏磁数值获取容易，且电流数值和漏磁数值的对比分析结果直观易懂。
附图说明
24.图1为基于漏磁的变压器故障在线检测系统。
25.附图标记
[0026]1‑
电流测量模块，2
‑
漏磁测量模块，3
‑
信号采集模块，4
‑
结果分析模块。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做岀创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
本发明的目的是提供一种基于漏磁的变压器故障在线检测方法及系统，本发明检
测变压器故障时不用对变压器进行停电处理，从而在不影响变压器正常运行的条件下，实现了变压器故障的在线检测；本发明通过对获取运行中的变压器的电流数值和漏磁数值进行分析，即可获得当前变压器故障情况，电流数值和漏磁数值获取容易，且电流数值和漏磁数值的对比分析结果直观易懂。
[0029]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
一种基于漏磁的变压器故障在线检测方法，包括以下步骤：
[0031]
步骤a：获取运行中的变压器的电流数值以及漏磁数值；
[0032]
步骤b：根据预定的变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系以及获取的电流数值，得到变压器正常状态时的漏磁数值，并与获取的漏磁数值进行对比，初步确定变压器状态；
[0033]
步骤c：若初步确定变压器状态为故障状态，进一步根据预定的变压器故障状态与漏磁数值变化情况的对应关系，确定变压器故障类型。
[0034]
其中，步骤b的具体原理为：变压器电流产生变压器内部漏磁，变压器内部漏磁大小会随变压器运行电流大小不同而变化，因此，变压器在正常状态时，每个变压器运行电流大小，对应唯一正常漏磁大小。但通过实测方法或者仿真方法获得变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系时，由于实际测量偏差或者仿真计算偏差，都会存在一定误差，所以，每个变压器运行电流大小，对应的正常漏磁大小是一个范围。因此，变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系具体指变压器在正常状态时，不同运行电流大小对应不同的正常漏磁范围。在实际在线检测时，由步骤a中获取的电流数值以及上述对应关系，得到正常漏磁范围，当步骤a中获取的漏磁数值处于正常漏磁范围之间时，初步确定变压器处于正常状态；当步骤a中获取的漏磁数值在正常漏磁范围之外时，初步确定变压器处于故障状态。
[0035]
其中，步骤c的具体原理为：变压器发生绕组变形故障时，变压器的绕组尺寸、形状、以及其相对于铁芯的位置会发生改变，进而直接导致变压器内部漏磁场发生微弱变化；而当变压器发生匝间短路故障时，短路匝电流会增大数十倍，直接导致短路匝附近漏磁剧烈变化。因此，变压器故障状态与漏磁数值变化情况的对应关系具体指变压器发生绕组变形故障时，漏磁变化百分比处于a区间，而变压器发生匝间短路故障时，漏磁变化百分比处于b区间，且a区间和b区间互不相交。在实际在线检测时，若初步确定变压器处于故障状态后，由步骤b中获取的正常漏磁范围和步骤a中获取的漏磁数值，可获得漏磁变化百分比，当漏磁变化百分比处于a区间时，确定变压器发生绕组变形故障；当漏磁变化百分比处于b区间时，确定变压器发生匝间短路故障。
[0036]
在实际应用中，步骤b中预定的变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系的建立方法，具体包括实际测量方法和仿真方法中的任一种：
[0037]
其中，实际测量方法为：通过改变实际变压器正常状态时的运行电流大小，获得不同电流时，对应的变压器内部的正常漏磁大小；获得变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系；
[0038]
其中，仿真方法为：通过仿真软件，建立实际变压器的等效模型，改变变压器运行电流大小，获得在不同电流时，对应的变压器内部的正常漏磁大小；获得变压器正常状态时电流数值与漏磁数值的对应关系。
[0039]
在实际应用中，步骤c中预定的变压器故障状态与漏磁数值变化情况的对应关系，具体包括：
[0040]
使用仿真方法获取变压器在不同故障状态时漏磁的数值范围，与变压器在正常状态时漏磁的数值范围比较，确定变压器发生故障后，不同故障所对应的漏磁变化百分比的数值范围；建立变压器发生故障后，不同故障与对应的漏磁变化百分比的数值范围的对应关系。
[0041]
在实际应用中，变压器故障状态具体包括：变压器绕组变形故障状态、以及变压器匝间短路故障状态。
[0042]
如图1所示，提供了一种基于漏磁的变压器故障在线检测系统，基于上述方法，包括：电流测量模块(1)、漏磁测量模块(2)、信号采集模块(3)、以及结果分析模块(4)；
[0043]
其中，电流测量模块(1)与信号采集模块(3)连接，电流测量模块(1)用于对变压器的运行电流进行测量；
[0044]
其中，漏磁测量模块(2)与信号采集模块(3)连接，漏磁测量模块(2)用于对变压器内部的漏磁进行测量；
[0045]
其中，信号采集模块(3)，对电流测量模块(1)和漏磁测量模块(2)的信号进行采集，获得电流数值与漏磁数值；
[0046]
其中，结果分析模块(4)，对信号采集模块(3)的电流数值与漏磁数值进行分析，获得变压器故障状态。
[0047]
在实际应用中，漏磁测量模块(2)为基于电磁感应原理的磁场传感器、基于霍尔效应原理的磁场传感器、以及基于法拉第效应原理的磁场传感器中的任一种。
[0048]
本发明的有益效果是，利用一种基于漏磁的变压器故障检测方法及系统，检测变压器故障时不用对变压器进行停电处理，从而在不影响变压器正常运行的条件下，实现了变压器故障的在线检测；通过对获取运行中的变压器的电流数值和漏磁数值进行分析，即可获得当前变压器故障情况，电流数值和漏磁数值获取容易，且电流数值和漏磁数值的对比分析结果直观易懂。
[0049]
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。