专利名称：电力变压器动稳定状态故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及电力变压器检测技术方面，具体来说涉及一种电力变压器动稳定状态故障诊断方法。
背景技术：
作为电力系统中重要的主设备，变压器的安全运行将严重影响电网的安全运行。 随着电网的快速发展和建设，越来越多的变压器在运行着，而许多大型变压器事故都是由于变压器低压侧短路造成的。变压器的抗短路能力已成为衡量变压器的重要指标，是保障电网中、低压系统安全运行的必要条件。目前，在云南电网中运行的变压器运行年限久的多达几十年，这些变压器抗短路能力差，容易在遭受突发短路时因承受不了过大的电动力而造成设备损坏。变压器遭到突发短路时，如果短路电流小，继电保护快速动作切除故障，对变压器绕组的影响是轻微的；如果短路电流大，继电保护动作时间长，甚至拒动，则对变压器绕组的影响将是严重的，甚至有可能造成变压器损坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，在多次短路冲击后，累积效应也会使变压器损坏。因此，正确地诊断变压器绕组变形程度，合理检修变压器是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。此外，随着电网技术监督工作的不断深入和状态检修工作的开展，要在线监测变压器的运行状况，这些都要求对电力变压器动稳定状态做出合理判断和故障诊断。近年来，频率响应分析技术在对遭受短路冲击、突发事故和碰撞的变压器绕组变形测试方面得到了广泛应用，并取得了良好效果。但运用该方法需要与原始频响特性曲线对比来判断变压器绕组的变形程度，在无原始频响特性曲线的情况下也可能发生误判或错判，阻抗法对影响整体电感的变形较为灵敏，如辐向变形，轴向扭曲，匝间开路短路等，但对匝间饼间的局部拉伸压缩，线圈整体位移，分接开关触头烧蚀等不灵敏。频响法对影响线圈电容和电感的变形都很灵敏，因而后者显著优越。但阻抗法已有严格的规范和标准，便于实施，易于判断。在实际运用中应结合两种方法，作出准确的分析和判断。本发明就是在没有原始频响特性曲线的情况下结合阻抗法，分析电力变压器的绕组变形情况，提出相应的故障诊断方法。
发明内容
发明内容包括结合频率响应法和阻抗法共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析，首先利用频率相应法得到曲线的相关系数，当相关性比较差的时候再利用阻抗法分析绕组四参数(阻抗电压仏、短路阻抗4、短路电抗&、漏电感Lk)中任意一个或全部，当这个参数横向和同类型号同样绕组的差别达到一定程度时，即可判断此电力变压器绕组出现故障。本发明是通过如下技术方案来实现的。电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于，本故障诊断方法采用频率响应法和阻抗法的结合共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析，步骤为首先利用频率相应法得到型号相同、编号不同电力变压器、不同相的相同绕组，动稳定状态频率曲线相关程度的指标，简称相关系数r，任一相对其他相的相关系数r的计算方法为
r = [ Σ XiYi - m ( Σ Xi / m) ( Σ Yi / m)]/ SQRT{[ Σ Xi2 - m ( Σ Xi / m)2] [ Σ Yi2 -m (EYi / m)2]}
其中，Xi、Yi代表两条曲线相对应值的差值即& = XiA -XiB> Yi =YiA -YiB，m表示频率响应曲线取样的点数，SQRT表示求平方根的运算；
当相关系数r小于0. 8时，再利用阻抗法分析绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗&、短路电抗Xk、漏电感Lk四个参数中任意一个或全部，当电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感 Lk四个参数中任意一个或全部参数横向和同类型号同样绕组的差别超过士 1. 8%时，即可判断此电力变压器绕组出现故障。本发明当相关系数绝对值大于等于0. 8时，且频响特性曲线低频部分谐振点无偏移时，可判断变压器绕组无明显可见变形；当相关系数绝对值0. 6-0. 8之间时变压器绕组有轻微变形；当相关系数绝对值在0. 5-0. 6之间(包括等于0. 6)时，变压器绕组有较严重变形；当相关系数绝对值小于等于0. 5时，变压器绕组有严重变形；通过相关系数判断绕组的变形程度后，还可通过谐振点的偏移和谐振幅值进一步确认线圈的变形性质变压器绕组频响特性曲线谐振点在低频段发生了较明显偏移且幅值变化较大，或在整个频段范围内谐振点都发生了偏移时，变压器绕组发生了严重变形或发生了整体变形，应尽快处理变压器。本发明测取绕组参数的专用仪器，电压、电流、频率、相位参数的准确度等级为0. 1 级。本发明对比同类型变压器同型号绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感Lk参数之一或全部4个参数，当三相中任一参数相对其他相的值相差超过士 1.8%， 即判断此绕组产生较大的绕组变形，动稳定状态不好。根据频率响应技术对电力变压器绕组进行分析，得到电力变压器不同绕组的频率响应曲线，在没有原始频响特性曲线的情况下，根据同台电力变压器不同相同样型号绕组检测的频响曲线，例如A相频响曲线η组(XiA，YiA)，B相频响曲线η组(XiB，YiB)，C相频响曲线η组(Xie，Yie)，得到任一相对其他相的相关系数
1当相关系数绝对值大于等于0.8时，且频响特性曲线低频部分谐振点无明显偏移时，变压器绕组无明显可见变形；
2当相关系数绝对值0. 6-0. 8之间时变压器绕组有轻微变形； 3当相关系数绝对值在0. 5-0. 6之间(包括等于0. 6)时，变压器绕组有较严重变形； 4当相关系数绝对值小于等于0.5时，变压器绕组有严重变形；5通过相关系数判断绕组的变形程度后，还可通过谐振点的偏移和谐振幅值进一步确认线圈的变形性质变压器绕组频响特性曲线谐振点在低频段发生了较明显偏移且幅值变化较大，或在整个频段范围内谐振点都发生了偏移时，变压器绕组发生了严重变形或发生了整体变形，应尽快处理变压器。具体任一相对其他相的相关系数r的计算方法如下
艮口 r = [ Σ XiYi - m ( Σ Xi / m) ( Σ Yi / m)]/ SQRT{[ Σ Xi2 - m ( Σ Xi / m)2] [Σ Yi2-Hi (EYi / m)2]}
其中，XyYi代表两条曲线相对应值的差值即& = XiA -XiB>Yi =YiA _YiB，m表示频率响应曲线取样的点数，SQRT表示求平方根的运算。
当相关系数绝对值小于等于0. 6时，即可再利用阻抗法对电力变压器动稳定状态再次进行判断，当然如果用户觉得有必要或者对相关系数不放心，也可利用阻抗法对电力变压器动稳定状态做出综合判断。阻抗法判断电力变压器动稳定状态主要内容 1、检测参数
绕组四参数一阻抗电压Uk、短路阻抗4、短路电抗&、漏电感Lk之一，一般可取短路阻抗4，这个比较更通俗易懂，当然也可4个全部进行分析。2、接线方法
测试接线的基本原理上与空载试验是相同的。在现场可以把标称为380V的电源加到被试绕组对的较高电压一侧的绕组上。在35kV及以上电压等级的变压器绕组上加380V电压时通入的电流I仅十几安培而已，因此，用低电压法检测变压器绕组动稳定状态参数在现场是简便的。3、测试要求
国标GB1094. 5要求电抗(四参数之一)测试的复验性应在士0. 2%以内。如果理解为 在不同的测试电流下，测得值彼此之差不得大于士0. 1。测取绕组参数，可用基于伏安法原理的已经商品化了的专用仪器，但都必须对电压、电流、频率、相位等参数的校正。采用伏安法原理的仪器可以比较容易地实现兼有三相法和单相法两种功能，同时采下十个量(三个电压量、三个电流量、三个有功功率量、一个频率量)，经过仪器的自动校正和换算最终使同时实测到的参数的三相综合值和各单相值的准确度等级为0.1级。4、对测试仪器的要求
对测试电力变压器动稳定状态的仪器技术要求如下 1)能直接测取电流、电压的真有效值。2)用低定电压法测取大中型变压器空载电流I、时，电流值大多数在十几毫安至几百毫安之间，在这个量程范围内，电流测量的准确度不应低于0.1级。3)在测试的升压过程中，电压升到约定区段内时仪器能自动采样计算分析。5、检测对象
检测的对象是绕组对。有η个绕组就有η个绕组对。绕组参数反映的是每对绕组之间相对位置的关系。任何一个绕组有变形或位移必定引起含该绕组的绕组对的绕组参数的变化。绕组动稳定检测，可先检测高压绕组对其它各绕组的参数，即进行(η — 1)次，而不是负载试验的η · ( η- 1)/2次。通常在高压侧绕组加电压通入电流，短接被试绕组对的另一侧绕组。发现某绕组对的参数有异常时，须进行相关绕组对的检测以核实究竟是那一个绕组有变形或位移。6、检测时的分接档位
绕组动稳定检测应在最高电压分接档位进行。不但加压侧绕组应在最高档位(有正负范围调的绕组也可在最低电压分接档加压)，而且被短接绕组也应在最高档位。让被测试绕组对的所有线匝都在检测范围内。7、综合判断对比同类型变压器同型号绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感Lk等参数之一，这里取短路阻抗当三相中\相对其他相的值相差超过士 1. 8%，即可判断此绕组产生较大的绕组变形，动稳定状态不好。当然更慎重的做法是，对超过注意值的变压器，特别是相关系数和&都超出允许范围值时，应进行相关的辅助性检测以便决定能否继续运行。辅助性检测包括油中含气的色谱分析、绕组间电容测试、绕组直流电阻测试，空载电流和空载损耗测试等，对关键位置的变压器还应考虑进行局部放电测试。
具体实施例方式电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于，本故障诊断方法采用频率响应法和阻抗法的结合共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析，步骤为首先利用频率相应法得到型号相同、编号不同电力变压器、不同相的相同绕组，动稳定状态频率曲线相关程度的指标，简称相关系数r，任一相对其他相的相关系数r的计算方法为
r = [ Σ XiYi - m ( Σ Xi / m) ( Σ Yi / m)]/ SQRT{[ Σ Xi2 - m ( Σ Xi / m)2] [ Σ Yi2 -m (EYi / m)2]}
其中，Xi、Yi代表两条曲线相对应值的差值即& = XiA -XiB> Yi =YiA -YiB，m表示频率响应曲线取样的点数，SQRT表示求平方根的运算；
当相关系数r小于0. 8时，再利用阻抗法分析绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗&、短路电抗Xk、漏电感Lk四个参数中任意一个或全部，当电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感 Lk四个参数中任意一个或全部参数横向和同类型号同样绕组的差别超过士 1. 8%时，即可判断此电力变压器绕组出现故障。本发明当相关系数绝对值大于等于0. 8时，且频响特性曲线低频部分谐振点无偏移时，可判断变压器绕组无明显可见变形；当相关系数绝对值0. 6-0. 8之间时变压器绕组有轻微变形；当相关系数绝对值在0. 5-0. 6之间(包括等于0. 6)时，变压器绕组有较严重变形；当相关系数绝对值小于等于0. 5时，变压器绕组有严重变形；通过相关系数判断绕组的变形程度后，还可通过谐振点的偏移和谐振幅值进一步确认线圈的变形性质变压器绕组频响特性曲线谐振点在低频段发生了较明显偏移且幅值变化较大，或在整个频段范围内谐振点都发生了偏移时，变压器绕组发生了严重变形或发生了整体变形，应尽快处理变压器。本发明测取绕组参数的专用仪器，电压、电流、频率、相位参数的准确度等级为0. 1 级。本发明对比同类型变压器同型号绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感Lk参数之一或全部4个参数，当三相中任一参数相对其他相的值相差超过士 1.8%， 即判断此绕组产生较大的绕组变形，动稳定状态不好。
权利要求
1.电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于，本故障诊断方法采用频率响应法和阻抗法的结合共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析，步骤为首先利用频率相应法得到型号相同、编号不同电力变压器、不同相的相同绕组，动稳定状态频率曲线相关程度的指标，简称相关系数r，任一相对其他相的相关系数r的计算方法为r = [ Σ XiYi - m ( Σ Xi / m) ( Σ Yi / m)]/ SQRT{[ Σ Xi2 - m ( Σ Xi / m)2] [ Σ Yi2 -m (EYi / m)2]}其中，Xi、Yi代表两条曲线相对应值的差值即& = XiA -XiB> Yi =YiA -YiB，m表示频率响应曲线取样的点数，SQRT表示求平方根的运算；当相关系数r小于0. 8时，再利用阻抗法分析绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗&、短路电抗Xk、漏电感Lk四个参数中任意一个或全部，当电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感 Lk四个参数中任意一个或全部参数横向和同类型号同样绕组的差别超过士 1. 8%时，即可判断此电力变压器绕组出现故障。
2.根据权利要求1所属的一种电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于当相关系数绝对值大于等于0.8时，且频响特性曲线低频部分谐振点无偏移时，可判断变压器绕组无明显可见变形；当相关系数绝对值0. 6-0. 8之间时变压器绕组有轻微变形；当相关系数绝对值在0. 5-0. 6之间(包括等于0. 6)时，变压器绕组有较严重变形；当相关系数绝对值小于等于0. 5时，变压器绕组有严重变形；通过相关系数判断绕组的变形程度后，还可通过谐振点的偏移和谐振幅值进一步确认线圈的变形性质变压器绕组频响特性曲线谐振点在低频段发生了较明显偏移且幅值变化较大，或在整个频段范围内谐振点都发生了偏移时，变压器绕组发生了严重变形或发生了整体变形，应尽快处理变压器。
3.根据权利要求1所属的一种电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于测取绕组参数的专用仪器，电压、电流、频率、相位参数的准确度等级为0. 1级。
4.根据权利要求1所属的一种电力变压器动稳定状态故障诊断方法，其特征在于对比同类型变压器同型号绕组的阻抗电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感Lk参数之一或全部4个参数，当三相中任一参数相对其他相的值相差超过士 1. 8%，即判断此绕组产生较大的绕组变形，动稳定状态不好。
全文摘要
电力变压器动稳定状态故障诊断方法，本发明采用频率响应法和阻抗法的结合共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析，利用频率相应法得到型号相同、编号不同电力变压器、不同相的相同绕组，动稳定状态频率曲线相关程度的指标。本明综合频率响应技术和阻抗法的优点，提出首先根据相关系数对电力变压器动稳定状态进行分析，当相关系数超过允许值时，再利用阻抗法对相关参数进行判断，当参数的数值也超过允许值时，可判断电力变压器动稳定状态出现故障。
文档编号G01R31/06GK102253304SQ201110104728
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者丁心志 申请人:云南电力试验研究院(集团)有限公司