一种干式电抗器匝间短路评估方法与流程

1.本发明提供了一种干式电抗器匝间短路评估方法，属于电抗器匝间短路检测技术领域。


背景技术：

2.干式电抗器作为电力系统中无功补偿和限制短路电流的重要设备，在变电站得到了广泛应用。干式电抗器多放置于户外，运行条件恶劣，随着运行时间增长，易出现不同程度的匝间短路故障，造成出现着火等严重事故，严重危害电力系统安全稳定运行。现阶段对干式电抗器进行匝间绝缘的检测手段一般采用直流电阻、电感等检测方法，检测有效性低，且无法对可能发生的电抗器匝间短路进行综合的评估和判断。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有干式电抗器匝间短路检测有效性低且无法综合评估判断的问题，提出了一种干式电抗器匝间短路评估方法。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种干式电抗器匝间短路评估方法，包括如下步骤：s1：搭建干式电抗器匝间短路故障诊断电路；s2：将待测干式电抗器连接至步骤s1搭建好的故障诊断电路中，记录不同可调电感匝数下对应的回路总电流，绘图得到回路电流与可调电感匝数之间的曲线关系；s3：回路电流与可调电感匝数测试曲线特征值选取；s4：建立干式电抗器匝间短路状态评估矩阵；s5：对评估矩阵中的元素进行归一化处理，得到标准化评价元素和标准化评价矩阵；s6：确定每个评价指标的无序度；s7：确定每个评价指标的权重；s8：确定每台干式电抗器的综合评价值；s9：根据综合评价值确定干式电抗器是否存在匝间短路故障。
5.所述步骤s1中搭建的故障诊断电路包括交流电源、交流电流表、可调电感、可调电感抽头、标准电容、接地体，待测干式电抗器与可调电感串联，可调电感通过抽头位置改变自身的电感参数，标准电容并联在串联的待测干式电抗器与可调电感两端，并通过接地体接地，交流电流表串联在总线上。
6.所述步骤s3中测试曲线特征值选取的具体步骤如下：对所有出厂试验合格后的每台干式电抗器进行回路电流与可调电感匝数关系测试，该次测试曲线作为首次曲线l1，曲线的最小值对应的匝数为a1，最小值对应的电流为b1，平均值为c1；对经过历次停电后的干式电抗器开展回路电流与可调电感匝数关系测试，第i次
测试后，将曲线li和l1的最小值对应匝数差作为第一评价指标，曲线li和l1的最小值对应电流差作为第二评价指标，曲线li和l1的平均值对应匝数差作为第三评价指标，曲线li与l1的方差值di作为第四评价指标，其中i=2，3，
…
，n。
7.所述步骤s4中评估矩阵通过对一个间隔的三相干式电抗器开展回路电流与可调电感匝数关系测试得到，第i次测试后，a、b、c三相得到三条测试曲线l
ai
、l
bi
、l
ci
，j相电抗器（j=a,b,c）的第k个评价指标值（k=1,2,3,4）为a
jk
，形成干式电抗器状态评估矩阵a。
8.所述标准化评价元素r
jk
的表达式如下：；标准化评价矩阵r的表达式如下：；上式中j表示相别，k表示第k个评价指标值。
9.所述评价指标的无序度ek的表达式如下：。
10.所述评价指标的权重的表达式如下：。
11.每台干式电抗器的综合评价值vj（j=a,b,c）的表达式如下：。
12.对每个相别连接的相干式电抗器进行横向比较，相间差值大于设定值时，判定综合评价值最小的干式电抗器存在匝间短路故障；与出厂数据进行纵向比较，如果该相干式电抗器综合评价值相比出厂试验值降比大于设定值时，则认为该相干式电抗器存在匝间短路故障。
13.本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明提供的干式电抗器匝间短路评估方法，通过对干式电抗器匝间故障诊断回路进行测试，测试曲线包含了干式电抗器电阻、电感等重要信息。通过选取曲线重要评价指标，建立评价矩阵，综合各指标权重，量化干式电抗器的综合评价值，通过横向和纵向比较综合评价值，准确评估干式电抗器是否发生匝间短路故障，检测有效性高。
附图说明
14.下面结合附图对本发明做进一步说明：图1为本发明的干式电抗器匝间短接评估的故障诊断电路结构示意图；图2为本发明评估方法的流程图；图中：1为交流电源、2为交流电流表、3为待测干式电抗器、4为可调电感、5为可调电感抽头、6为标准电容、7为接地体。
具体实施方式
15.如图1至图2所示，本发明提供了一种干式电抗器匝间短路评估方法，通过干式电抗器匝间短路故障诊断电路进行测试，该诊断电流将待测干式电抗器与可调电感串联，再整体与标准电容器并联，通过调节可调电感匝数，进而得到不同的主回路电流值，通过选取“回路电流-可调电感匝数”曲线四个特征量，建立状态评估矩阵，综合特征量权重，得到每台干式电抗器匝间短路综合评价值，通过横向和纵向比较综合评价值大小，判断干式电抗器是否存在匝间短路故障。具体步骤如下：第一步：搭建干式电抗器匝间短路故障诊断电路，该电路由交流电源1，交流电流表2，待测干式电抗器3，可调电感4，可调电感抽头5，标准电容6，接地体7组成。单相交流电源频率为50hz，交流电压有效值为10kv。交流电流表的分辨率为0.01a，待测干式电抗器3与可调电感4串联，可调电感4通过调节抽头位置可改变自身的电感参数，可调电感4的分辨率为0.01mh/匝，标准电容6的电容量为10uf。
16.第二步：在干式电抗器历次停电后开展本步骤中的测试，记录不同可调电感匝数下对应的回路总电流，绘图得到回路电流与可调电感匝数之间的曲线关系，第i次试验后得到的回路电流与可调电感匝数之间的曲线为li（i=1,2，
…
，n）。
17.第三步：回路电流与可调电感匝数测试曲线特征值选取。所有出厂试验合格后对每相连接的干式电抗器进行“回路电流与可调电感匝数关系”测试，该次测试曲线作为首次曲线l1，曲线的最小值对应的匝数为a1，最小值对应的电流为b1，平均值为c1。历次停电后对干式电抗器开展“回路电流与可调电感匝数关系”测试，第i次测试后，将曲线li和l1的最小值对应匝数差作为第一评价指标，曲线li和l1的最小值对应电流差作为第二评价指标，曲线li和l1的平均值对应匝数差作为第三评价指标，曲线li与l1的方差值di作为第四评价指标，本步骤中i=2，3，
…
，n。
18.第四步：建立干式电抗器匝间短路状态评估矩阵。对相连分别连接的干式电抗器开展“回路电流与可调电感匝数关系”测试，第i次测试后，a、b、c得到三条测试曲线l
ai
，l
bi
，l
ci
，j相电抗器（j=a,b,c）的第k个评价指标值（k=1,2,3,4）为a
jk
，形成干式电抗器状态评估矩阵a，。
19.第五步：建立干式电抗器匝间短路状态评估矩阵。对评估矩阵a中的元素a
jk
进行归
一化处理，得到标准化评价元素r
jk
和标准化评价矩阵r；（j=a,b,c）；。
20.第六步：确定各评价指标的无序度，评价指标ek无序度越高，其信息贡献度越小；（k=1,2,3,4）。
21.第七步：确定每个评价指标的权重。wk（k=1,2,3,4）为每个评价指标对最终评价结果的影响权重；。
22.第八步：确定每相连接的干式电抗器的综合评价值。vj（j=a,b,c）为每相连接的干式电抗器的综合评价值；（k=1,2,3,4）。
23.第九步：对三相分别连接的干式电抗器进行横向比较，相间差值大于10%时，判定综合评价值最小的干式电抗器存在匝间短路故障；与出厂数据进行纵向比较，如果该相连接的干式电抗器综合评价值相比出厂试验值降比大于10%时，则认为该相连接的干式电抗器存在匝间短路故障。
24.关于本发明具体结构需要说明的是，本发明采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本发明提出的技术问题，本发明中出现的部件、模块、具体元器件的型号、相互间连接方式以及，由上述技术特征带来的常规使用方法、可预期技术效果，除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的专利、期刊论文、技术手册、技术词典、教科书中已公开内容，或属于本领域常规技术、公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
25.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。