一种变压器绕组形变的检测方法及系统

本发明涉及电力设备检测领域，特别是涉及一种变压器绕组形变的检测方法及系统。

背景技术：

1、变压器是电力系统中的关键设备，其运行状态直接影响电力系统的安全稳定。变压器绕组形变是一种常见的故障类型，可能导致绝缘性能下降、短路阻抗变化，甚至引发严重的电气事故。因此，及时准确地检测变压器绕组的形变状况对于保障电力系统安全运行具有重要意义。

2、目前，变压器绕组形变检测主要采用频率响应分析（fra）和短路阻抗测试等方法。然而，这些方法存在一些局限性。fra方法虽然灵敏度较高，但对测试环境要求严格，且结果解释较为复杂，容易受到主观因素影响。短路阻抗测试方法简单直观，但灵敏度较低，难以检测轻微的绕组形变。

3、此外，现有的检测方法大多是在变压器停运状态下进行的，无法实现在线实时监测。这导致形变故障可能在两次检测之间的长时间内被忽视，增加了设备运行风险。

4、另一个重要问题是，现有的检测方法难以准确模拟和量化不同程度、不同位置的绕组形变。这使得检测结果缺乏足够的参考标准，影响了诊断的准确性和可靠性。

5、现有技术还存在检测设备复杂、操作繁琐、检测效率低下等问题。这不仅增加了检测成本，也限制了检测频率，难以满足大规模电力设备的日常监测需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变压器绕组形变的检测方法及系统，以解决现有技术中难以准确检测和诊断变压器绕组形变的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种变压器绕组形变的检测方法，包括以下步骤：

3、利用形变模拟装置对变压器绕组进行形变模拟；利用振荡波测试装置对模拟形变后的所述变压器绕组进行振荡波测试；利用数据采集装置采集所述振荡波测试的信号数据；利用数据处理装置分析采集的所述信号数据，得出所述变压器绕组的形变程度。

4、进一步地，所述形变模拟包括：通过变压器调节台调整所述变压器绕组的位置和角度；通过机械臂在所述变压器绕组的多个位置施加形变力。

5、具体地，调整所述变压器绕组的位置和角度包括：控制所述变压器调节台的旋转机构使所述变压器绕组旋转；控制所述变压器调节台的升降机构调整所述变压器绕组的高度。

6、更具体地，在所述变压器绕组的多个位置施加形变力包括：控制所述机械臂的多级连接结构移动；使所述机械臂的形变端头与所述变压器绕组接触。

7、进一步地，还包括：将所述振荡波测试装置的高频电源连接至所述变压器绕组的多个测试点；通过所述振荡波测试装置的开关装置控制所述高频电源对所述多个测试点施加周期性变化的高频电压。

8、此外，还包括：利用所述数据采集装置的电压传感器采集电压信号；利用所述数据采集装置的电流传感器采集电流信号；通过所述数据采集装置的信号采集器记录采集信号的时间序列。

9、进一步地，还包括：利用所述数据处理装置的信号处理模块建立信号数学模型；利用所述数据处理装置的频率估计模块进行信号频率估计；利用所述数据处理装置的形变诊断模块比较估计频率与标准频率。

10、更具体地，建立信号数学模型包括：建立离散时间信号模型；对所述离散时间信号模型进行泰勒级数展开近似；基于近似结果建立非线性状态空间模型。

11、进一步地，进行信号频率估计包括：利用谱分析算法计算信号频谱；基于所述信号频谱求解多项式方程；从所述多项式方程的解中选取稳定根作为频率估计值。

12、具体地，比较估计频率与标准频率包括：计算所述估计频率与所述标准频率的差值；根据所述差值的大小判断形变程度。其中，fm表示通过信号处理得到的估计频率，fb表示变压器绕组在正常状态下的标准频率：当fm ≥ 3fb时，判定为严重形变；2fb < fm <3fb时，判定为明显形变；当fb < fm < 2fb时，判定为轻微形变。

13、此外，还包括：记录所述形变模拟的位置和程度信息；结合所述位置和程度信息分析所述变压器绕组的形变特性。

14、本发明还提供了一种变压器绕组形变检测系统，包括：形变模拟装置，用于对变压器绕组进行形变模拟；振荡波测试装置，与所述形变模拟装置连接，用于对模拟形变后的变压器绕组进行振荡波测试；数据采集装置，与所述振荡波测试装置连接，用于采集振荡波测试信号；数据处理装置，与所述数据采集装置连接，用于分析采集的信号数据。

15、进一步地，所述形变模拟装置包括：支撑框架，用于容纳变压器绕组；机械臂，安装在所述支撑框架上；变压器调节台，设置在所述支撑框架内，用于支撑和调节所述变压器绕组。

16、具体地，所述支撑框架包括：金属框，形成一个封闭空间；金属台，与所述金属框连接，用于支撑所述金属框。

17、更具体地，所述机械臂包括：机械臂底座，固定在所述支撑框架上；多级连接结构，与所述机械臂底座连接；形变端头，安装在所述多级连接结构的末端。

18、进一步地，所述变压器调节台包括：绕组放置平台，用于放置变压器绕组；旋转机构，与所述绕组放置平台连接，用于控制所述绕组放置平台的旋转；升降机构，与所述绕组放置平台连接，用于调节所述绕组放置平台的高度。

19、此外，所述振荡波测试装置包括：高频电源，用于产生高频电压；开关装置，与所述高频电源连接，用于控制所述高频电源的输出。

20、进一步地，所述数据采集装置包括：电压传感器，连接至所述变压器绕组，用于采集电压信号；电流传感器，连接至所述变压器绕组，用于采集电流信号；信号采集器，与所述电压传感器和所述电流传感器连接，用于记录采集的信号。

21、具体地，所述数据处理装置包括：信号处理模块，用于对采集的信号进行数学建模；频率估计模块，与所述信号处理模块连接，用于计算信号频率；形变诊断模块，与所述频率估计模块连接，用于判断形变程度。

22、更具体地，所述频率估计模块包括谱分析处理器，用于执行谱分析算法。

23、此外，所述形变诊断模块包括：频率比较器，用于计算估计频率与标准频率的比值；判断器，与所述频率比较器连接，用于根据所述比值判断形变程度。

24、本发明的检测系统还包括显示装置，与所述数据处理装置连接，用于显示形变信息和诊断结果。

25、本发明提供的变压器绕组形变检测方法和系统，通过形变模拟装置对变压器绕组进行精确的形变模拟，结合振荡波测试和信号分析技术，能够准确检测和诊断变压器绕组的形变程度。该方法利用高频振荡波测试和频率分析，提高了形变检测的灵敏度和准确性，为变压器的维护和故障预防提供了可靠的技术支持。

26、此外，本发明的检测系统通过集成形变模拟装置、振荡波测试装置、数据采集装置和数据处理装置，实现了变压器绕组形变检测的自动化和智能化。系统中的机械臂和变压器调节台的设计，使得形变模拟更加灵活和精确。同时，数据处理装置中的信号处理模块、频率估计模块和形变诊断模块的协同工作，提高了形变诊断的效率和可靠性，为电力系统的安全运行提供了重要保障。通过引入谱分析算法和具体的形变程度判断标准，本发明进一步提高了诊断的精确性和可操作性。