变压器三角形连接绕组故障相位识别系统、方法和终端与流程

1.本发明涉及电气设备故障在线诊断技术领域，具体涉及一种变压器三角形连接绕组故障相位识别方法、系统和终端。


背景技术：

2.变压器绕组在运行过程中会受到瞬态过电压或高短路电流的影响，容易使绕组的抗短路能力下降，导致绕组绝缘劣化，严重时会进一步损坏绕组，造成重大事故。因此，及时检测绕组机械故障对变压器安全运行具有重要意义。
3.现有的绕组故障检测方法，例如：短路阻抗法、频率响应法和低压脉冲法，只能判断是否为绕组损坏，但是却无法确定绕组故障相位，且由于三角型连接绕组在空间结构上不是对称的，对故障定位造成了很大干扰。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变压器三角形连接绕组故障相位识别方法、系统和终端，以解决现有技术中只能判断是否为绕组损坏，但是却无法确定绕组故障相位，且由于三角型连接绕组在空间结构上不是对称的，故障定位难的问题。
5.根据本发明实施例的第一方面，提供一种变压器三角形连接绕组故障相位识别系统，包括：
6.高压绕组模块和低压绕组模块，其中，所述高压绕组模块包括：一个中间相高压绕组和两个外相高压绕组，且所述中间相高压绕组与所述外相高压绕组外部端子相互短接；所述低压绕组模块的端子短路接地。
7.优选地，还包括，电流探头和函数发生器，且所述电流探头为两个，分别与两个外相高压绕组连接；变压器的接地面与所述函数发生器的虚拟地面相连接。
8.优选地，还包括：金属屏蔽模块，用于对所述中间相高压绕组的同轴电缆进行金属屏蔽。
9.根据本发明实施例的第二方面，提供一种变压器三角形连接绕组故障相位识别方法，包括：
10.步骤s01、将中间相高压绕组与所述外相高压绕组外部端子相互短接，低压绕组的外部端子短路接地；
11.步骤s02、在所述中间相高压绕组上施加激励电压，并通过电流探头测量两个外相高压绕组的电流i
l
和ir；
12.步骤s03、输出所述电流i
l
与输入的所述激励电压e
in
的比值；
13.输出所述电流ir与输入的所述激励电压e
in
的比值；
14.根据所述比值绘制频率响应图谱；
15.步骤s04、比较所述频率响应图谱，并确定变压器三角形连接绕组故障的相位。
16.优选地，所述比较所述频率响应图谱，并确定变压器三角形连接绕组故障的相位，
具体为：
17.若所述电流il和ir的频率响应图谱对称，则说明故障发生在中间相高压绕组；
18.若所述电流il和ir的频率响应图谱不对称，则说明故障发生在外相高压绕组。
19.优选地，所述在所述中间相高压绕组上施加激励电压，还包括：在所述中间相高压绕组激励的同轴电缆进行金属屏蔽。
20.优选地，所述根据所述比值绘制频率响应图谱，包括：
21.绘制电流il与ein的比值对应的频率响应图谱；和，
22.绘制电流ir与ein的比值对应的频率响应图谱。
23.优选地，所述方法应用于采用三角形连接绕组的变压器中。
24.根据本发明实施例的第三方面，提供一种终端，包括：
25.处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以执行：上面所述的变压器三角形连接绕组故障相位识别方法的步骤。
26.根据本发明实施例的第四方面，提供一种可读存储介质，包括：
27.存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行：上面所述的变压器三角形连接绕组故障相位识别方法的步骤。
28.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
29.本发明的技术方案，包括：高压绕组模块和低压绕组模块，其中，高压绕组模块包括：一个中间相高压绕组和两个外相高压绕组，且中间相高压绕组与外相高压绕组外部端子相互短接，低压绕组模块的端子短路接地，降低低压绕组带来的干扰，本发明的技术方案，能够识别出变压器绕组故障是发生在中间相高压绕组还是外相高压绕组，为后续变压器吊罩检查和维修提供基础依据，用户体验度好。
30.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
31.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
32.图1是根据一示例性实施例示出的一种变压器三角形连接高压绕组和星形连接低压绕组示意图；
33.图2是根据一示例性实施例示出的一种变压器三角形连接高压绕组故障相位识别方法的流程图。
具体实施方式
34.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
35.实施例一
36.请参阅图1，图1是根据一示例性实施例示出的一种变压器三角形连接高压绕组和
星形连接低压绕组示意图，如图1，该系统包括：
37.高压绕组模块1和低压绕组模块2，其中，所述高压绕组模块1包括：一个中间相高压绕组11和两个外相高压绕组12，且所述中间相高压绕组11与所述外相高压绕组12外部端子相互短接；所述低压绕组模块2的端子短路接地。
38.需要说明的是，本实施例提供的技术方案适用的应用场景为：对采用三角形连接绕组的变压器进行故障识别的使用场景。
39.需要说明的是，图中加粗的连线属于短接的部分。
40.可以理解的是，本实施例提供的技术方案，包括：高压绕组模块1和低压绕组模块2，其中，高压绕组模块1包括：一个中间相高压绕组11和两个外相高压绕组12，且中间相高压绕组11与外相高压绕组12外部端子相互短接，低压绕组模块2的端子短路接地，降低低压绕组带来的干扰，本发明的技术方案，能够识别出变压器绕组故障是发生在中间相高压绕组还是外相高压绕组，为后续变压器吊罩检查和维修提供基础依据，用户体验度好。
41.需要说明的是，通常情况下，变压器三个高压绕组在物理结构上是完全相同且对称的，且两个外相高压绕组对中间相高压绕组的耦合关系也是对称的，而变压器绕组的损坏与变形往往只改变单个绕组的自参数，不改变绕组之间的互感和电容。因此，可以通过在中间相高压绕组施加一个激励电压，对比两个外相高压绕组感应电压的频率响应图谱。
42.需要说明的是，由于三角形连接绕组的中间相高压绕组和两个外相高压绕组之间物理互连不对称，导致两个外相高压绕组的电流分布不均匀，两个外相高压绕组上的感应电压也不相同，无法对绕组进行直接测量，且在实际的变压器检测过程中，绕组的下端端子很难与外部设备进行连接，因此，本实施例中，将三角形连接绕组的外部端子短接，使得三角形连接绕组在结构上变得对称。然后，选用两个外向绕组电流i
l
、ir的频率响应与输入的激励电压e
in
的比值作为输出结果，并绘制对应的频率响应图谱。若i
l
、ir的频率响应图谱对称，则说明绕组故障发生在中间相高压绕组；若il、ir的频率响应图谱不对称，则说明绕组故障发生在两个外相高压绕组；再通过将此时的i
l
、ir的频率响应图谱与变压器绕组健康时的图谱作对比，进一步判断绕组故障是发生在哪一个外相高压绕组上。
43.需要说明的是，若i
l
的频率响应图谱与变压器绕组健康时i
l
的频率响应图谱偏移明显、ir不明显，则说明故障发生在i
l
相高压绕组上；反之说明故障发生在ir相高压绕组上；若是i
l
和ir的频率响应图谱偏移均为明显，则两个外相高压绕组均发生故障；若是i
l
和ir的频率响应图谱偏移均不明显，则说明两个外相高压绕组均未发生故障。
44.在具体实践中，还包括，电流探头和函数发生器，且所述电流探头为两个，分别与两个外相高压绕组连接；变压器的接地面与所述函数发生器的虚拟地面相连接。
45.需要说明的是，电流探头用于探测两个外相高压绕组内的感应电流，函数发生器用于根据感应电流和激励电压e
in
的比值结果，绘制频率响应图谱。
46.在具体实践中，还包括：金属屏蔽模块，用于对所述中间相高压绕组的同轴电缆进行金属屏蔽。
47.需要说明的是，为了防止电缆对测量的感应电流造成影响，本实施例设置了金属屏蔽模块。
48.实施例二
49.请参阅图2，其中，图2是根据一示例性实施例示出的一种变压器三角形连接高压
绕组故障相位识别方法的流程图，如图2，该方法包括如下步骤：
50.步骤s01、将中间相高压绕组与所述外相高压绕组外部端子相互短接，低压绕组的外部端子短路接地；
51.步骤s02、在所述中间相高压绕组上施加激励电压，并通过电流探头测量两个外相高压绕组的电流i
l
和ir；
52.步骤s03、输出所述电流i
l
与输入的所述激励电压e
in
的比值；
53.输出所述电流ir与输入的所述激励电压e
in
的比值；
54.根据所述比值绘制频率响应图谱；
55.步骤s04、比较所述频率响应图谱，并确定变压器三角形连接绕组故障的相位。
56.需要说明的是，本实施例提供的技术方案适用的应用场景为：对采用三角形连接绕组的变压器进行故障识别的使用场景。
57.可以理解的是，本实施例提供的技术方案中，通过将中间相高压绕组与所述外相高压绕组外部端子相互短接，低压绕组的外部端子短路接地，并在中间相高压绕组中施加激励电压，并通过比较频率响应图谱，能够识别出变压器绕组故障是发生在中间相高压绕组还是外相高压绕组，为后续变压器吊罩检查和维修提供基础依据，用户体验度好。
58.在具体实践中，所述比较所述频率响应图谱，并确定变压器三角形连接绕组故障的相位，具体为：
59.若所述电流i
l
和ir的频率响应图谱对称，则说明故障发生在中间相高压绕组；
60.若所述电流i
l
和ir的频率响应图谱不对称，则说明故障发生在外相高压绕组。
61.在具体实践中，所述在所述中间相高压绕组上施加激励电压，还包括：在所述中间相高压绕组激励的同轴电缆进行金属屏蔽。
62.在具体实践中，所述根据所述比值绘制频率响应图谱，包括：
63.绘制电流i
l
与e
in
的比值对应的频率响应图谱；和，
64.绘制电流ir与e
in
的比值对应的频率响应图谱。
65.在具体实践中，所述方法应用于采用三角形连接绕组的变压器中。
66.需要说明的是，通常情况下，变压器三个高压绕组在物理结构上是完全相同且对称的，且两个外相高压绕组对中间相高压绕组的耦合关系也是对称的，而变压器绕组的损坏与变形往往只改变单个绕组的自参数，不改变绕组之间的互感和电容。因此，可以通过在中间相高压绕组施加一个激励电压，对比两个外相高压绕组感应电压的频率响应图谱。
67.需要说明的是，由于三角形连接绕组的中间相高压绕组和两个外相高压绕组之间物理互连不对称，导致两个外相高压绕组的电流分布不均匀，两个外相高压绕组上的感应电压也不相同，无法对绕组进行直接测量，且在实际的变压器检测过程中，绕组的下端端子很难与外部设备进行连接，因此，本实施例中，将三角形连接绕组的外部端子短接，使得三角形连接绕组在结构上变得对称。然后，选用两个外向绕组电流i
l
、ir的频率响应与输入的激励电压e
in
的比值作为输出结果，并绘制对应的频率响应图谱。若i
l
、ir的频率响应图谱对称，则说明绕组故障发生在中间相高压绕组；若il、ir的频率响应图谱不对称，则说明绕组故障发生在两个外相高压绕组；再通过将此时的i
l
、ir的频率响应图谱与变压器绕组健康时的图谱作对比，进一步判断绕组故障是发生在哪一个外相高压绕组上。
68.实施例三
69.一种终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序以执行：上述的变压器三角形连接绕组故障相位识别方法的步骤。
70.需要说明的是，本实施例提供的技术方案适用的应用场景为：对采用三角形连接绕组的变压器进行故障识别的使用场景。
71.需要说明的是，本实施例中各模块的实现方式及有益效果，可参见实施例一中相关步骤的介绍，本实施例不再赘述。
72.实施例四
73.一种可读存储介质：存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行：上述的变压器三角形连接绕组故障相位识别方法的步骤。
74.需要说明的是，本实施例提供的技术方案适用的应用场景为：对采用三角形连接绕组的变压器进行故障识别的使用场景。
75.需要说明的是，本实施例中各模块的实现方式及有益效果，可参见实施例一中相关步骤的介绍，本实施例不再赘述。
76.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
77.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
78.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
79.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
80.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
81.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
82.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
83.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。