用于变压器诊断的方法和装置与流程

本发明涉及功率变压器的领域，并且具体涉及变压器的联机诊断。

背景技术：
变压器大体上形成输电系统的主要部分，提供了将一个电压等级转换为另一电压等级的可能性。输电系统中的变压器通常代表着巨额投资，并且通常除非订购才制造。在需要更换输电系统中的变压器的情形中，更换经常是漫长的过程。为了防止救援行动中需要更换变压器的情形，期望检测出早期出现的问题，以便能够执行必要的维修或者有计划的更换。变压器联机监控系统被设计为在变压器运行中检测并指示可以指示变压器状态恶化的变压器特性的偏差。可以被监控的特性的示例是温度、易燃的溶解气体、和套管电容。变压器阻抗是已经用于变压器诊断的另外的特性。通常，变压器阻抗已经被脱机确定，即从变压器从输电系统断开连接时执行的测量确定。在US2010/0188240中，提出当变压器在运行时监控变压器阻抗。联机阻抗监控的可能性会有很大益处，由于变压器的阻抗携带关于变压器状态的有用信息，而为了确定阻抗将变压器从输电系统断开是昂贵的。在US2010/0188240中，提出通过测量变压器端子处的电流A和电压E获得关于变压器阻抗的信息，并且使用关系式EiH-EjL＝Zijaij和AiH＝ail+ai2+ai3从这些测量生成(在三相系统中)的9x9阻抗矩阵，其中aij代表变压器端子电流；指数H和L分别指示“高压侧”和“低压侧”；指数i＝1，2，3指示高压端子的相位；并且指数j＝1，2，3指示低压端子的相位。如US2010/0188240中所讨论的，求解由所提出的分析获得的等式系统引入了相当大的计算复杂性，并且因此提出模型的简化。然而，即使没有采用这种简化，由所提出的方法获得的结果的精确度通常也不足以用于变压器诊断的目的。US2009/099885公开了用于诸如电动机、发电机或者中压或高压变压器的电组件的特征描述的两步法。在第一步，将一组端子配置应用至电组件的端子，以便获得描述组件对应用至端子的任意模式的电压或电流的线性电气响应的数据。使用这个数据，可以在第二步计算在测试端子配置下的组件的线性电气响应。该方法允许在任意测试端子配置下确定响应而不需要实现在测试端子配置下的测量。这种类型的信息用在当估算变压器的状态和老化时应用的所谓的频率响应分析(FRA)中。

技术实现要素：
本发明的目的是提供用于变压器的联机诊断的更精确的方法。这个问题由如下的变压器诊断方法解决，该方法可以用于至少具有负载绕组和源绕组(sourcewinding)的变压器。该方法包括对于至少两个不同变压器负载采集指示变压器负载的电流的测量以及至少一个另外的变压器AC信号的测量。该方法进一步包括从所采集的测量导出取决于至少一个变压器特性以及变压器负载的至少两个量值，以及从导出的值确定一组用于表示预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的系数。该方法进一步包括在执行变压器的诊断中使用至少一个所述系数。通过发明的方法，提供了确定除此之外难以测量的变压器特性值的方式。此外，本发明的诊断方法可以被有利地用于联机情形，因此有助于监控和诊断而无需使变压器脱机。这里使用术语变压器AC信号指代来自集合{I1，I2，V1，V2}的信号，其中I1、I2分别是通过变压器的源绕组和负载绕组的电流，并且V1、V2分别是跨变压器的源侧和负载侧的电压。通过从测量设备直接接收测量信号，或者通过从诸如计算机可读存储器或者不同的诊断装置的另一个源接收测量数据，可以执行测量的采集。一般可以依据包含至少一个变压器特性的表达式描述系数的值。一些系数实际上等于变压器特性的值，在这样情况下表达式变得简单。在诊断方法的一个实施例中，执行诊断包括使用至少一个系数用于获取至少一个变压器特性，使用系数如何由变压器特性而定的表达式。由此，在这个实施例中，可以从联机测量确定变压器特性的值，提供关于变压器状态的有用信息。通过进一步采集在不同负载处的测量，并且确定可以确定特性的新值的一组新的系数，可以不时重复变压器特性的确定。在诊断方法的一个实施例中，执行诊断包括采集在第一监控负载的至少一个端子AC信号的联机监控测量；从该监控测量导出量的基于测量的值；并且通过使用所述关系式和所述系数确定在第一监控负载处的量的预期值。然后，将量的基于测量的值与量的预期值相比较，以便检测引起该量改变的任何变压器问题。由于该量取决于至少一个变压器特性，所以量所取决于其的变压器特性的改变将会反映在该量的值中。由此，通过该量的联机监控，可以有效地实现对量所取决的特性的联机监控。如果期望，可以依据改变的指示确定变压器特性的实际值。每当需要或要求时，可以重复联机监控测量的采集以及与相应预期值的比较，例如时间范围从秒到年。监控测量可以定期地或者按照需要执行。。该量如何随变压器负载变化的关系式可以是线性关系式，其中在零负载处的斜率和/或交点指示变压器特性。在一个实施例中，该量是跨变压器的第一侧上的第一绕组的端子的电压和被反映至第一侧的跨变压器第二侧上的第二绕组的端子电压之间的差。在这个实施例的实施方式中，其中变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：或者其中Z1是源绕组的阻抗；I0是励磁电流；n是源绕组匝数数目与负载绕组匝数数目的比值；Zw是总的绕组阻抗；I2是负载电流；ΔV是跨源绕组的端子的电压和反映至源侧的跨负载绕组的电压之间的差；并且ΔV’是反映至负载侧的跨源绕组的电压和跨负载绕组的端子的电压之间的差。在这个实施例中，关系式的系数取决于其的变压器特性是总绕组阻抗、匝数比、励磁电流和源绕组的阻抗。在另一个实施例中，该量是源电流。在这个实施例的实施方式中，其中变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：其中I1是源电流；I2是负载电流；I0是励磁电流；并且n是源绕组的匝数和负载绕组的匝数的比值。在这个实施例中，可以获得高负载处的匝数比和励磁电流的信息。在又一个实施例中，该量是变压器的功率损耗。在这个实施例的实施方式中，变压器每侧仅具有一个承载重要功率的绕组，该关系式对应于：其中Sloss是所述功率损耗；Z1是源绕组的阻抗；I0是励磁电流；n是源绕组的匝数和负载绕组的匝数的比值；Zw是总的绕组阻抗；V1是跨源绕组的电压并且I2是负载电流。在这个实施例中，关系式中的系数取决于其的变压器特性是总的绕组阻抗、匝数比、励磁电流和源绕组的阻抗。假设这些特性已知(例如从上述的ΔV(ΔV’)和I2-关系式)，可以获得关于励磁功率损耗和绕组功率损耗的信息。变压器中的功率损耗是许多类型问题的总体指标。通过监控功率损耗，可以在发生问题的情形中经常获得快速指示。该问题由变压器诊断装置及其实施例进一步解决。变压器诊断装置包括：被配置为接收指示变压器AC信号测量的信号的输入，变压器AC信号测量包括变压器负载电流的测量；被配置为传送变压器诊断结果的输出；以及连接至输入的系数生成器(706)。系数生成器被配置为对至少两个不同的变压器负载采集指示变压器负载的电流的测量以及至少一个另外的变压器AC信号的测量。系数生成器进一步被配置为从所采集的测量导出至少两个取决于变压器特性以及变压器负载的量的值；并且从所导出的值确定一组用于预计所述量如何随变压器负载变化的关系式的系数。变压器诊断装置进一步包括被设置为在诊断结果的生成中使用该组系数的诊断机构。该诊断机构被连接至系数生成器和变压器诊断装置的输出(可能通过诊断装置的其他组件)。该问题也由包括变压器诊断装置的变压器解决。变压器可以是单相位变压器，或者包括其他的相位。变压器每相可以具有两个或更多绕组。在其中变压器包括抽头变换器(tapchanger)的实施方式中，系数生成器可以被配置为对每个抽头变换器抽头点生成一组系数。在这种实施例中，如果检测到偏差，那么状态监控可以被配置为确定在哪个抽头变换器位置偏差发生。由此实现可以定位故障发生的位置。该问题由用于提供变压器诊断的计算机程序进一步解决，其中当计算机程序在变压器诊断装置上运行时，会使诊断装置执行本发明的方法。在下列详细说明和所附的权利要求中阐述本发明的其他方面。附图说明图1为理想变压器模型的图示。图2a为考虑的变压器铁芯中的励磁电流、漏电感、以及初级绕组和次级绕组的有效电阻的影响的变压器模型的图示。图2b为图2a中所示的变压器模型的可替换图示，其中负载侧的阻抗已经被反映至源侧。图2c为图2a和2b中所示的变压器模型的替换图示，其中源侧的阻抗已经被反映至负载侧。图3为示出ΔV作为变压器的I2的函数的图形，其中ΔV是源端子电压和从源侧看的负载端子电压之间的差，并且I2是负载电流，并且其中从不同的变压器负载处的源和端子电压的测量获得ΔV的不同的值。图4为示出I1相对于I2的试验结果的图形，其中I1是源端子电流并且I2是负载电流。图5为示意性地图示本创新的方法的实施例的流程图。图6a为示意性地图示借助于图5所示的方法确定的T(I2)关系式的使用的示例流程图。图6b为示意性地图示借助于图5所示的方法确定的T(I2)关系式的使用的另一示例的流程图。图7a为根据本发明的诊断装置的实施例的示例。图7b为系数生成器的实施例的示例。图7c为状态监控器的实施例的示例。图8为诊断装置、系数生成器、变压器特性值生成器、或者状态监控器的替换图示。图9为具有抽头变换器的变压器的示意性图示。具体实施方式在电力传输和配电系统中，变压器通常用于将一个电压等级转变为另一电压等级，和/或用于在输电系统的不同区段之间提供电隔离(galvanicisolation)。图1中示出变压器100的示意性图示。图1的变压器100包括第一绕组105、第二绕组110、变压器铁芯113、连接至第一绕组105的第一对绕组端子115a、115b以及连接至第二绕组110第二对绕组端子120a、120b。跨第一绕组105的电压标记为V1，并且跨第二绕组110的电压标记为V2，而通过第一绕组105的电流标记为I1并且通过第二绕组110的电流标记为I2。第一绕组的匝数标记为n1，并且第二绕组上的匝数标记为n2，在下文中比值n1/n2被称为匝数比n。应当注意，尽管经常使用的惯例是n大于1，但是本文中所限定的n可以小于、等于、或者大于1。此外，为了简化描述，跨绕组105/110的电压通常会被称为端子电压，并且通过绕组105/110的电流通常会被称为端子电流，尽管在一些绕组配置中，例如在Δ三相绕组中，端子电压和电流将不会直接反映绕组电压/电流，但是端子电压和电流将提供用于导出绕组电压/电流的方法。在下面，为了便于描述，将假设第一绕组105是由源馈送的绕组，并且第二绕组110是将功率传送至负载的绕组。然而，可以可替换地使用相反的惯例。在没有损耗并因此效率100％的理想变压器中，下列关系式保持：其中其中Zsource是从源侧看出的阻抗，并且Zload是从负载侧看出的阻抗。然而，实际的变压器具有显著的功率损耗，包括有功和无功功率损耗两者。显著的功率损耗的主要来源包括：铁芯中的损耗，被称为铁芯耗损或者空载损耗：磁滞损耗和涡流损耗。绕组中的损耗：I2R损耗、集肤和邻近损耗(skinandproximitylosses)。杂散损耗：由于杂散磁场在变压器的金属部分中的损耗，例如槽壁(tankwall)中的损耗。除了功率损耗以外，由于与漏磁磁通关联的磁动势(magneto-motiveforce)和绕组的电阻，通常存在通过变压器的电压降。图2a示出用于非理想变压器100的通常使用的等效电路的示例，被称为变压器100的一阶模型。除了图1中所示的变压器组件以外，即除了绕组105、110、铁芯113和绕组端子115a、115b&120a、120b以外，图2a也图示如上面所讨论的由漏磁通和视在功率损耗引起的变压器的电压降的效果。在图2a中，通过在等效电路中包括下列元件图示引起这种电压降和视在功率损耗的效果，下列元件包括：源绕组的电阻，R1；源绕组的漏抗，X1；负载绕组的电阻，R2；负载绕组的漏抗，X2；表示铁芯损耗的电阻，Rm；以及表示铁芯励磁的电抗，Xm；其中R1和X1与源绕组105串联连接；R2和X2与负载绕组110串联连接；并且并联连接的Rm和Xm形成与源绕组105并联连接的等效分流元件。通过等效分流元件的等效电流被标记为为I0，然而跨等效分流元件的电压被标记为为E1。在下文中，电流I0会被称为励磁电流I0。通常，依据等效模型描述图2a的一阶变压器模型，其中阻抗为仅从变压器的单侧看出。这种等效模型简化了变压器模型的分析，由于电压等级通常在两侧不同。在图2b中示出等效一阶变压器模型，其中负载侧阻抗已经被反映至源侧，而图2c示出等效一阶变压器模型，其中源侧阻抗已经被反映至负载侧。在图2b和2c中使用下列符号：R12：被反映至源侧的负载绕组的电阻；X12：被反映至源侧的负载绕组的漏抗；R21：被反映至负载侧的源绕组的电阻，X21：被反映至负载侧的源绕组的漏抗，Rm：从源侧看出的代表铁芯损耗的等效电阻；Xm：代表铁芯励磁的等效电抗，Xm；I21＝nI1。仅为了易于描述的目的，通常会依据图2b中所示的变压器模型做出以下描述。然而，可以基于图2c中所示的等效变压器模型作出等效分析。通常，可以通过脱机测量确定上面列出的等效电路组件的幅值。通常被称为短路阻抗Zw的变压器绕组的总阻抗Zw可以被脱机估算为当负载端短路时，由变压器在源侧上施加的电压和汲取的电流之间的比值，其中总的绕组阻抗对应于源侧绕组的串联阻抗Z1和从源侧看出的负载侧绕组的串联阻抗Z12的和，即Zw＝Z1+Z12＝(R1+jX1)+(R12+jX12)。Z12通常被称为源侧上的反映阻抗，并且可以被表达为Z12＝n2Z2。绕组的电阻(参看R1和R12)可以通过常规方法测量，例如通过施加电压并测量得到的稳态电流。此外，励磁支路的分量Rm和Xm的值可以通过执行空载测量进行估算，在空载测量期间只有励磁电流I0流入变压器。此外，一旦已经借助于脱机测量确定短路阻抗Zw，就可以确定变压器的另一个基本特性，也就是匝数比n。可以借助于空载电压测量使用下列关系式脱机确定匝数比，其中通常忽略励磁电流的影响：V1＝n·V2+Z1I0≈n·V2(2)然而，如上所述，期望能够比通过脱机测量可能实现的更频繁地监控变压器。US2010/0188240中呈现的方法可以提供联机情形下变压器阻抗的粗略估算，其中端子电压和电流的联机测量用于计算变压器阻抗值。然而，US2010/0188240没有考虑任何励磁电流，而是假设跨绕组105和110的整个电压降由变压器阻抗上的负载电流引起(其中在US2010/0188240中变压器阻抗被定义为阻抗矩阵)。阻抗上的励磁电流和匝数比计算的影响通常是不可忽略的，并且此外，这个影响不是恒定的，以至于使用US2010/0188240中所提出的方法导出的变压器阻抗的任何值的精确度通常很差。下面提出在变压器100的运行期间来自端子电压和电流的测量结果的改进分析。根据本发明，通过对至少两个不同变压器负载，采集指示变压器负载的电流测量以及至少一个另一端子AC信号的测量，可以获得变压器100的诊断。从这些测量，可以建立量T和变压器负载之间的关系式的系数，其中量T取决于待确定的变压器特性以及变压器负载，而同时从所采集的测量可获得量T。通过使用描述预计量T如何随负载变化的关系式的系数，可以导出T值取决于其的变压器特性的值。量T通常可以被描述为负载相关项和与负载无关项的和，尽管可以考虑具有其他负载相关性的量T。通过使用从至少一个AC信号的测量可获得的量T，其中量T取决于待确定的变压器特性以及变压器负载，变压器特性可以从量T随变压器负载的变化提取。因此，通过执行对至少两个不同的变压器负载的测量，量随着负载的变化的适当分析将给出关于待确定的特性值的信息。如以下将看出的，通过如上所述的分析确定的变压器特性的示例为短路阻抗Zw、匝数比n和励磁电流I0。提出的分析可以用于从端子AC信号的联机测量确定变压器特性的绝对值。此外，分析可以用于变压器的状态的联机监控。当为了在线监控的目的使用分析时，一般首先在反映变压器的正常状况的环境下确定量T和变压器负载I2之间关系式的系数。然后监控量T的值，从而将检测量T的值与通过使用确定的正常状态T-负载关系式获得的量T偏离的任何显著偏差。当确定量T和变压器负载I2时通过考虑变压器中的励磁电流，将改进监控的精确度以及变压器特性的绝对值的确定的精确度。例如，在分析中使用的T(I2)关系式可以基于图2a所示一阶模型的等效电路。在这种情况下，变压器特性与一阶变压器模型的参数有关，通常以这样的方式而使所感兴趣的变压器特性由变压器模型的参数表示。如以下将要看到的，有用的量T，其负载相关度可以提供关于感兴趣的变压器特性的信息，该有用的量T包括变压器的源侧上的端子电流I1(在本文中所使用的惯例中，变压器的源侧是初级侧)；负载侧端子电压V1和从源侧看出的负载侧电压V12之间的差，下文中称这个差为电压降ΔV；以及变压器中功率损耗Sloss。从图2b中，可以看出全部为可测量的量的端子电压V1和V2，以及端子电流I1和I2，示出在非理想的变压器中与表达式(1a)和(1b)中的理想变量器呈现不同的关系。然而，对应于从源侧看出的负载电压和负载电流的非可测量的量V12和I12与V2和I2相关，这与在表达式(1a)和(1b)中，V1和I1与V2和I2相关的方式相同：因此，如果已知匝数比，那么从源侧看出的负载电压V12可以从负载端子电压V2获得，并且可以因此从测量获得电压降ΔV：ΔV＝V1-V12＝V1-n·V2(4a)，其中表达式(4a)是基于测量的表达式，其用于从变压器AC信号的测量获得ΔV的值(是量T的示例)。如以下将要看到的，匝数比n的值可以从另一量T的分析获得，或者可以假设采取铭牌值(nameplatevalue)。电压降ΔV代表由励磁电流I0和流过变压器阻抗的电流I12(在源侧反映的负载电流)引起的电压降(参看图2)。假设一阶变压器模型，ΔV可以被可替换地表达为：因此，假设励磁电流I0是恒定的，电压降相对于负载可以由线性表达描述，该相关性的斜率对应于总的绕组阻抗Zw。在高负载处，励磁电流I0的变化是无关紧要的，并且表达式(4b)的线性关系会准确地描述电压和变压器负载之间的关系。这种情况下，例如，高负载可以是用于其I1≥10I0的负载示例。在空载处与ΔV轴的线性相关性的截距对应于励磁电流I0和第一绕组阻抗Z1的乘积。如以下将看到的，可以从源侧电流I1相对于负载电流I2的研究获得高负载励磁电流I0，因此可以从线性表达式(4b)的截距确定源绕组阻抗Z1。然后，可以从根据线性表达式(4b)的斜率确定的总的绕组阻抗Zw确定负载绕组阻抗Z12。通过研究图2，可以识别源侧电流I1和变压器负载之间的有用关系式，该变压器负载被表达为负载-侧电流I2：这里，量T是源电流，其可以从I1测量简单地获得：I1＝I1(5b)其中表达式(5b)是基于测量的表达式，其用于从变压器端子AC信号的测量获得I1的值。因此，源侧电流I1示出与负载侧电流I2的线性相关性，其中相关性的斜率对应于变压器匝数比n的倒数。因此，从在不同负载的源侧电流I1的测量，可以获得匝数比n的值。此外，如从表达式(5a)可以看出的，I1轴在零负载的截距对应于励磁电流I0。由此，通过测量在不同负载的源侧电流，并且将(5a)中表达的线性相关性推算至零负载，可以获得励磁电流I0的值。因此，一旦已经确定量T(诸如ΔV或者I1)和变压器负载I2之间的预期关系式，就可以通过适当的端子AC信号的进一步测量检测到量T取决于其的变压器特性(诸如Zw、I0或者n)的任何偏差。如在表达式(4b)和(4a)中看出的，量ΔV和I1两者都示出与负载的线性相关性。当T(I2)关系式是线性表达式时，借助于适当的线性回归法，诸如例如最小二乘法，可以从在步骤503中获得测量值确定线性表达式的系数。另一方面，在变压器100内部的功率损耗Sloss是示出与负载的二次相关性的量T。可以获得功率损耗Sloss作为变压器100的视在功率输入Sin和视在功率输出Sout之间的差：表达式(6a)表示用于功率损耗的基于测量的表达式。通过测量AC信号I1、I2、V1和V2，可以确定Sloss的测量值此外，假设应用一阶变压器模型，功率损耗可以以负载电流I2的形式表达，如下所示：其中Z1是源绕组105的阻抗，并且Z12是反映至源侧的负载绕组110的阻抗。从在不同负载处执行的AC信号I1、I2、V1和V2的一组测量，可以例如借助于最小二乘法确定表达式(6b)的系数a、b和c。通过使用所经过确定的Sloss(I2)关系式，可以在联机监控测量中监控功率损耗，以便使用导出的系数检测到与从表达式(6b)获得的预期值之间的偏离。例如，所测量的功率损耗与由表达式(6b)提供的预期关系的偏差可以被用作用于所测量的值的进一步分析的触发信号，例如使用表达式(4b)和/或(5a)进行分析。此外，表达式(6b)的系数可以用作获得关于变压器特性I0、n、Zw和Z1的值的信息。结合从诸如ΔV或者I2的其他量T的研究，或者从其他信息源(例如，假设应用铭牌匝数比)获得的信息，这些变压器特性的值可以从所确定的系数a、b和c获得。此外，表达式(6b)中被称为a的常数项提供当V1等于额定电压时在额定电压的空载损耗的值。仍旧假设应用一阶变压器模型，功率损耗Sloss可以被分为来自励磁及其他杂散损耗的贡献以及来自绕组损耗的贡献：通过如表达式(6c)中将功率损耗Sloss分为励磁贡献和绕组损耗贡献可以获得有关任何预期外功率损耗的源的其他信息。可以从根据上述确定的励磁电流I0和匝数比n的值确定功率损耗贡献。关于一个或者两个功率损耗贡献以预期外的方式增加的信息可以被用于识别在铁芯113和/或在绕组105/110中是否发生问题。此外，如果功率损耗存在预期外的增加，而励磁贡献和绕组损耗贡献的任何一个都没有增加，那么可以得出结论，该增加由另一功率损耗的源引起。量T的分析可以给出有关多于一个变压器特性的信息，这取决于影响作为负载的函数的量的变压器特性。例如，线性相关性I1(I2)的分析可以提供有关匝数比n(斜率)和有关励磁电流I0(截距)的信息。此外，可以对从同一数据集获得的多于一个的量T执行分析，以便获得关于多于一个变压器特性的信息。例如，在不同负载的I和V测量可以用作获得有关量Sloss(I2)；I1(I2)和ΔV(I2)的任意组合的信息。不同的量T可以因此用于导出不同的变压器特性的值。可替换地或者另外，不同的量T可以被用于导出相同的变压器特性的值，以便核查结果的一致性。此外，当对量T作为负载的函数的分析提供多于一个变压器特性的组合(乘积/商)的值时，可以使用多于一个的量T-然后可以使用额外的量T以将作为组合确定的特性分开。例如，如果n、Z1、I0和Zw全部未知，那么ΔV作为负载的函数的分析(参看表达式4b)可以提供有关组合Z1I0和Zw/n的信息。Sloss作为负载的函数的分析可以提供变压器特性n、Z1、I0和Zw的另一组合的值；并且因此可以通过使用从ΔV和Sloss两者获得的组合的值将组合分开。如上所述，端子AC信号的测量可以被用于随时间监控变压器特性，以便检测到变压器特性的改变。变压器阻抗Zw中所检测到的变化通常指示存在绕组的接触问题和/或绕组的几何形变/位移。例如，接触问题可以包括断裂绕组带(brokenwindingstrands)；端子接触问题，在例如抽头变换器中的接触点的增加的电阻等。绕组的几何形变/位移通常将会改变绕组电抗X。变压器阻抗Zw的虚部的偏差一般与变压器几何形状的问题关联，而实部的偏差一般与接触问题关联。匝数比n中所检测到的变化一般指示匝间故障，诸如匝间短路。励磁电流I0中所检测到的改变一般指示恶化的变压器铁芯113，诸如不期望的铁芯113的接地、形成铁芯113的叠层和结点的机械变形、铁芯叠层包的短路、或者例如围绕铁芯113的表面等的变压器其他部分上显著的涡流。因此，通过监控一个或更多变压器特性，可以获得关于变压器100的状态的重要信息。图3和4中示出对从变压器100采集的测量执行的试验结果。图3和4中呈现的AC信号是复幅值，为了简化图形，在图形中示出AC信号的绝对值。在图3中，绘制了ΔV的试验结果作为I2的函数。用于该分析的变压器是额定160MVA、220/11kV并且匝数比n＝8.1163·10-2的三相变压器。所绘的值涉及相位中的一个相。为了调查在匝数比n的假设值上变压器特性的确定的灵敏度，已对三个不同n值执行分析：使用铭牌匝数比nnamepiate获得形成中间线条的结果，使用n＝0.99·nnameplate获得形成底部线条的结果，而n＝1.01·nnameplate用于获得顶部线条的结果。如在图3的图形所示，假设的n值的微小误差不会显著影响推导出的总阻抗Z12的值。例如，在图3的图示的试验性配置中，n的1％的改变将仅改变由线性拟合推断的总绕组阻抗Zw的大约0.05％。因此，可以得出结论，即使当假设的匝数比n的值有微小误差时，也可以确定具有高精确度的绕组阻抗Zw。此外，如上面所讨论的，匝数比n可以使用表达式(5a)准确地确定，并且这种所确定的值可以被用在变压器的ΔV分析中。不正确的n值的影响通常会在空载电压降中更显著，由此为了获得空载电压降项的分量的精确分析结果，通过使用表达式(5a)确定匝数比是有用的。在图4中，如图3所示的结果对于相同变压器(并且同相)绘制了I1作为I2的函数。图形中也包括对应于线性表达式(5a)的线。可以从图4中的图形获得励磁电流I0的值，就是在零负载处与I1轴的线性拟合的截距。这个值对应于在高负载处的励磁电流I0(通常，在低负载的励磁电流与该值略微偏离，因为铁芯113的励磁表现非线性，并且在非常高的负载下供应电压也存在微小增加)。由此，为了减少I0随负载的变化的影响，有利的是，当执行I1(I2)关系式的分析，以及所讨论的对于与表达式(4b)和图3相关的ΔV分析时，在I1≥10I0处可以仅包括测量。由于I1和I2是复数，线性拟合可能导致具有小虚部的n值。由于匝数比应该是实数，所以从线性拟合获得的虚部的幅值反映拟合的精确度。微小的虚部通常可被忽略，而更大的虚部则指示拟合的精确度不够。因此，核查n的虚部大小可以作为n以及I0和Zw的分析的一致性测试。I0的低负载测量从高负载值显著偏离，将会影响n的导出值，从而增加虚部。因此，可以有利地使用高负载值进行线性拟合。励磁电流I0通常随源电压V1变化。由此，用于获得量T和变压器负载I2之间关系式的测量应该优选地在相似的源电压V1处测量。此外，在联机监控情况下使用分析的情形中，进行变压器监控处的源电压V1应该优选地与建立关系式时的电压等级相似。因此，源电压V1显著偏离额定电压处的测量可以有利地从分析中被排除。在图5中，示出的流程图示意性地说明如上所述的用于诊断变压器状态100的发明的方法的实施例。在步骤500，在不同的负载处执行负载电流以及至少一个另外的AC信号的测量。在步骤503，使用适当的基于测量的表达式在不同负载处导出T的测量值(参看表达式(4a)、(5b)和(6a))。在步骤505，通过将测量的T值拟合至可应用的T(I2)关系式(参看表达式(4b)、(5a)和(6b))，确定一组至少一个T(I2)关系式的系数。步骤500、503和505可以被认为是诊断的学习阶段。在图5的步骤510处，在步骤505中确定的系数被用于分析变压器100的状态。在图6a，图5的方法的步骤510的实施例被示为步骤600。在步骤600中，步骤505中所获得的系数用于获得一个或更多变压器特性的值。在有些情况下，系数本身代表变压器参数的值，在这种情形中步骤600非常简单。在表1中，提供不同量T的示例的概述，可以用于通过使用本发明的不同实施例确定或监控变压器特性。也给出通过分析不同的T(I2)关系式获得的变压器特性的示例。也示出用于获得T的值的AC信号，包括用于确定负载的AC信号。该负载通常从I2的测量获得。表1通过使用本发明的不同实施例可以用于确定或监控变压器特性的量T的示例图6b示出其示意地图示在步骤505中确定的系数可以如何被用于变压器100状态分析的另一示例的流程图。图6b中的流程图说明了根据本发明的联机监控过程的示例。在步骤605，确定最大可接受偏差DEVmax，其表示T的测量值与通过使用预期的T(I2)关系式导出的T值的最大可接受偏差。这一般通过分析步骤500中获得的测量结果完成。在一个实施方式中，确定DEVmax为标准偏差σ的特定数目b，DEVmax＝bσ。可以设想确定DEVmax的其他方式，诸如例如证实的测量组的最大偏差，或者固定值。在其中DEVmax基于标准偏差的实施方式中，可以为已经进行测量的每个负载都确定具体负载的σ值。如果必要，可以对没有测量的负载推算σ的另一值。可替换地，可以从的分布获得σ的初步估算，其中Tmeasured为特定负载处的T的测量值，而Tfit是特定负载处从步骤505中获得的关系式预期的T值。在一个实施方式中，使用σ的初步估算和σ的特定负载值的组合，以便在特定负载不存在从测量获得的特定负载值时，使用σ的初步估算，因此当存在特定负载处可用的测量时受益于更窄的特定负载分布，而在其他负载处使用DEVmax的初步估算。在图6b的步骤610，执行负载的监控测量，以及为了获得T的值所需要的另一AC信号的监控测量(参看表1)。然后，从监控测量确定被称为Tmonitor的T值。在步骤615，确定当前负载处Tmonitor与预期值Tfit的偏差。这个偏差在一个实施方式中被定义为此外，在步骤615，确定Tmonitor与Tfit的偏差是否超出最大可接受偏差DEVmax。如果Tmonitor与Tfit的现有偏差小于DEVmax，那么通过再次进入步骤610执行进一步的监控测量。如图6b中所示的，可以在再次进入步骤610之前再次确定DEVmax(参看图6b的路径b)，或者可以使用先前的DEVmax的值(参看路径a)进入步骤610。如果在类似的负载处进行几次监控测量，则通过将步骤610获得的监控测量列入在DEVmax值基于其的T分布中，可以获得最大可接受偏差的新的定义。例如，如果已经进入先前还没有对其执行监控的新的负载范围，那么DEVmax的再次确定也可以是有用的。如果在步骤615中发现Tmonitor与Tfit的当前偏差超过DEVmax，那么进入步骤620。在步骤620中，采取适当行动。在一个实施方式中，在步骤620中采取的行动是确定从量T可获得的变压器特性的当前值(参看表1)。一旦进入步骤620，也可以触发变压器100的状态的进一步分析，以便确定这个偏差的形成原因。例如，变压器的这种进一步分析或者诊断可以包括核查温度、气体水平、基于另一量T(I2)的分析等等。在一个实施方式中，进入步骤620将触发更频繁的监控测量，以便考虑到变压器状态的发展的密切监视。在一个实施方式中，进入步骤620将会触发警报的发出，该警报向变压器100的操作人员指示期望进一步调查变压器100的状态。例如，这种警报可以例如是灯光指示、声音指示、发送电子邮件或者SMS至预先确定的电子邮件地址或者电话号码、或者任何适当的警报或者其组合。在步骤620中将采取的进一步可能的行动是执行经计划的断开变压器100连接，以便执行基于不同的分析技术的脱机调查。如果检测到与T的预期值的偏差，那么DEVmax的值将通常取决于将在步骤620中采取的行动。如果将采取的行动是计划断开变压器100连接，DEVmax的期望值通常会比如果步骤620中的行动是执行测量数据的进一步的分析，或者增加监控测量率的DEVmax的期望值高。DEVmax的适当值可以例如位于用于触发经计划的断开变压器100连接的6σ-8σ的范围内；位于用于发出警报的4σ-6σ的范围内；以及位于用于增加监控测量率并且执行进一步的分析的2σ-4σ的范围内。如果需要，可以对于相同监控程序限定一组两个或更多DEVmax值，以便一旦偏差超出第一DEVmax就触发第一动作，一旦从第二DEVmax偏差就触发第二动作等。图6b的方法可以包括步骤600，其中变压器特性的值由步骤505中确定的系数所提供的T(I2)关系式确定。由此，图6a和6b中示出的确定和监控流程图可以相结合。例如，步骤615可以包含关于从量T导出的变压器特性值是否与由步骤505确定的系数所获得的特性值偏差的核查，而不是量T的核查。变压器特性的当前值的这种确定会涉及在不同负载处采集测量并且执行测量值至可应用的T(I2)关系式的新的拟合。如以上所使用的电流和电压V1、V2、I1、和I2分别表示电流和电压在50/60Hz的基本频率分量。这些电流和电压是复量，并且可以例如被表达为相量(phasors)。例如，通过将快速傅里叶变换应用至在相关的端子对115、120的电流/电压的连续测量，或者通过将离散傅里叶变换应用至相关电压/电流的一组样本，可以确定电流/电压的相量，其中采样率例如可以是1000Hz。为了改进相量值的精确度，可以确定几个相量的平均值，例如作为移动平均值。在监控情况下，通常不存在时间压力，如果需要，可以在采集测量结果上花费充裕的时间。可以使用其他从测量获得相量值的方式。输电系统的基本频率可能不时从50/60Hz的额定频率偏离。例如，在欧洲，通常容许的偏差是±0.2％。频率变化可以影响所测量的相量的值，从而如果在不同频率处进行测量，确定变压器特性的精确度会降低。为了改善所确定的变压器特性的精确度，可以监控电力传输频率，并且可以为变压器量的确定选择在特定频率(例如50/60Hz)处执行测量或者在某一频率范围(例如50/60Hz±0.1％)内执行测量。图7a-c示意地图示变压器诊断装置700的实施例。在图7a中，示出变压器诊断装置700包括输入702、输出704、系数生成器706、变压器特性值生成器708和状态监控器710。输入702被设置为接收指示负载电流的信号I2，以及至少一个其他的AC信号I1、V1和/或V2。输入端702被连接至测量设备(未示出)，该设备诸如电流和电压变压器，其被设置为测量在变压器100的源和负载绕组端子115/120的AC信号。输入702连接至系数生成器706的输入。系数生成器706被设置为从输入端702接收的输入信号生成T(I2)关系式的系数(参看表达式((4b)、(5a)和(6b))。在图7a中所示的诊断装置700的实施例中，系数生成器706的输出被连接至变压器特性值生成器708以及状态监控器710。变压器特性值生成器708被配置为从系数生成器706接收的系数生成至少一个变压器特性P的值(其中P可以例如为匝数比n；短路阻抗Zw、源绕组的阻抗、负载绕组的阻抗、和/或高负载励磁电流I0)。如图7a中所示，图7a的变压器特性值生成器708进一步被经配置为输出指示P的值的信号。变压器特性值生成器708具有用于存储一个或更多T(I2)关系式(参看表达式(4b)、(5a)和(6b))的格式的存储器，如上所述，一旦系数已知，就可以从这些关系式确定变压器特性的值。状态监控器710的输入进一步地连接至输入702，并且被设置为接收指示测量负载的信号和(多个)其他AC信号。在关于图7c讨论的一个实施例中，如由虚线指示的，状态监控器710进一步被设置为从系数生成器706接收具有对应于负载I2的T测量的一组{T，I2}。状态监控器710被配置为监控变压器100的状态，并且如果检测到与预期行为出现任何显著偏差，生成动作信号A。变压器特性值生成器708的输出以及状态监控器710的输出被连接至变压器诊断装置700的输出704。输出704被设置为传递诊断结果信号，A和P形成该诊断结果信号的示例。变压器值生成器708和状态监控器710形成变压器诊断机构的两个不同示例，该机构利用由系数生成器706生成的一组系数以生成诊断结果。也可以预见仅呈现变压器特性值生成器708和状态监控器710其中一个的诊断装置700的其他实施例。在图7b中，更详细地示出系数生成器706的实施例。图7b的系数生成器706包括输入712、输出714、被设置为确定特性T的测量值(Tmeasured)的T生成器716；T缓存器718和T(I2)拟合生成器720。T生成器716被设置为接收负载信号I2以及从(多个)其他AC信号I1、V1和/或V2中进行的适当选择，这取决于T生成器716被设置为生成哪个量T。从这些接收到的信号，T生成器716被设置为通过使用适当的表达式(参看表达式(4a)、(5b)和(6a))生成特性T的测量值，并且一起输出该测量值与获得T值的负载I2的值。T生成器716的输出被连接至T缓存器718的输入，该缓存器718被设置为存储从T生成器716接收到的一组不同的T值与获得T值的负载I2的指示。T缓存器718的输出被连接至T(I2)生成器720的输入，并且被设置为传送一组指示T值的集{T，I2}的信号，例如按照来自T(I2)拟合生成器的请求、按照手动请求、或者当接收到某些数目的T值时。T(I2)生成器720被配置为例如借助于本领域众所周知的最小二乘法，将所接收的一组{T，I2}值的拟合至适当的T(I2)关系式(参看图5的步骤505)。T(I2)生成器720进一步被配置为将指示由所执行的拟合操作得到的系数的信号输出至输出714。在系数生成器706的一个实施例中，输出端714被进一步连接至T缓存器718的输出，以便可以在输出714生成{T，I2}信号。在图7c中，更详细地示出状态监控器710的实施例。状态监控器710包括输入722、输出724、系数存储器725、Tfit生成器726、Tmonitor生成器728、DEVmax生成器730和比较器732。状态监控器710进一步包括至少一个动作机构，其中的进一步分析触发器734、警报生成器736和计划停运触发器(plannedoutingtrigger)738作为示例示出。图7c的状态监控器710的输入722被设置为接收指示T(I2)关系式的一组系数的信号指示电流变压器负载的信号I2、至少一个其他的电流AC信号I1、V1和/或V2、以及一组{T，I2}值，这些通常已经在学习过程中采集。系数存储器725被连接至输入722并被设置为接收信号并且存储系数以备将来使用。在一个实施方式中，系数存储器725可以被设置为存储多于一组系数系数表示在不同组{T，I2}数据上执行的T(I2)关系式的不同拟合。系数存储器的输出被连接至Tfit生成器726。在一个实施方式中，系数存储器725被设置为按照来自Tfit生成器的要求传送指示系数的信号。Tfit生成器726被进一步连接至输入722，并且被设置为接收指示电流变压器负载的信号I2。Tfit生成器726被配置为在当前负载处使用从系数存储器725接收的系数从所接收的I2信号和适当的T(I2)关系式导出T的拟合值Tfit。在表达式(4b)、(5a)和(6b)中给出T(I2)关系式的示例。Tfit生成器726进一步被设置为在输出传送指示导出值的信号Tfit。另一方面，Tmonitor生成器728被配置为从相对应的适当的基于测量的表达式导出T的值，在表达式(4a)、(5b)和(6a)中给出其示例。Tmonitor生成器728连接至输入722，并且被设置为接收AC信号Ii、I2、V1和V2的适当选择，该选择取决于哪个量T将被确定。Tmonitor生成器728进一步被设置为在输出传送指示导出值的信号Tmonitor。Tmonitor生成器728通常与T生成器716以相同的方式作用，并且实际上可以通过相同的硬件/软件来实施。比较器732被连接至Tfit生成器726和Tmonitor生成器728的输出。比较器732被配置为确定Tmonitor值与相应Tfit值的偏差是否超出最大可接受的偏差DEVmax。比较器732被设置为一旦确定所接收的Tmonitor值与相应Tfit值的偏差超出DEVmax，传送触发信号TR。DEVmax可以例如是固定值，或者如图7c的实施例中的可以从用于确定系数的一组{T，I2}数据确定。图7c的DEVmax生成器730被设置为接收一组{T，I2}数据，并且被配置为例如使用与图6b的步骤605有关的所描述的方法从该组导出DEVmax的值。图7c的DEVmax生成器730包括用于存储DEVmax的导出值的存储器，并且被设置为在连接至比较器732的输出传送DEVmax的值。在其中DEVmax采用固定值的实施方式中，DEVmax生成器730可以被简化为存储器。状态监控器710进一步包括至少一个动作机构，该机构被连接至比较器732的输出并且被配置为如果比较器732检测到偏差生成动作信号Ai。图7c的状态监控器710包括下列动作机构：进一步分析触发器734、警报触发器736和计划停运触发器(plannedoutagetrigger)738。可以在不同情况下调用状态监控器710的不同动作机构——例如，当检测到第一偏差时则可以调用进一步分析触发器734，如果进一步分析指示需要来自操作人员的注意时则可以调用警报生成器736，如果偏差具有某一量值时可以调用计划停运触发器(plannedoutingtrigger)738等等。以上依据用在变压器状态分析的单个量T描述了变压器诊断装置700。然而，变压器诊断装置700可以被配置为在诊断中使用两个或更多不同量T。例如，可以并行地监控两个或更多量T，或者第一量T中的偏差可以触发其他量的分析等等。关于图7a-7c描述的变压器诊断装置700的组件可以通过使用硬件和软件的适当的组合来实施。在图8中，示出示意地图示诊断装置700的实施例的替换方式。图8示出诊断装置700，其包括连接至存储器805、以及输入702和输出704的处理器800。存储器805包括存储(多个)计算机程序810的计算机可读装置，当处理装置800运行所述计算机程序810时，引起诊断装置700执行图5中示出的方法(或其实施例)。换句话说，诊断装置700以及其机构706、708和710在这个实施例中借助计算机程序810的相对应的程序模块实施。在实施方式中，处理器800可以是一个或更多物理处理器。处理器可以是单个CPU(中央处理单元)，或者其可以包括两个或更多处理单元。例如，处理器可以包括通用微处理器、指令集处理机和/或相关芯片组和/或诸如ASIC(特定应用集成电路)的特殊用途微处理器。处理器也可以包括用于高速缓存目的的存储板。存储器805包括在其上存储计算机程序模块以及相关数据的计算机可读介质。存储器805可以是任何类型的非易失性计算机可读存储器，诸如硬盘驱动器、闪存、CD、DVD、EEPROM等等，或者不同的计算机可读存储器的组合。如上所述的计算机程序模块可以在替换实施例中以不同形式的存储器分配在诊断装置700内的不同计算机程序产品上。许多变压器设施配备有保护系统，其被设置为测量端子电压和电流，以便如何任何保护系统可检测到的问题发生，允许变压器的快速断开。通常，这种保护系统被设置为只对瞬时值起作用，并且没有执行对变压器中的电流和电压的监控。尽管如此，如果需要，为了本文所描述的技术的监控目的，也可以使用与用于保护系统相同的电流和电压测量传感器。因此，通常可以获得在变压器特性的确定和/或器变压器特性的监控中使用的测量，而不需要大的硬件投资。例如，适当电流测量设备可以是电流互感器。例如，适当的电压测量设备可以是电压变压器。在监控应用中，可以监控量的偏差，而不是量的实际值，由此测量设备的精度的要求小于要求变压器特性的实际值的监控方法。如果相同的测量设备用于建立T(I2)关系式和用于监控测量两者，则为了监控的目的，可以忽略来自设备的输出中的任何偏置。在具有可以变化匝数比n的抽头变换器的变压器100中，在一些情形中对测量结果的进一步分析可以提供引起从变压器特性的预期值偏差的故障的位置信息。在图9中示意性地图示配备抽头变换器900的绕组105/110，其中示出抽头变换器900具有六个不同的抽头905，每个抽头都配备抽头选择器开关910，并且通过该开关可以实现抽头变换器900的六种不同状况，每种状况都提供特定数目的绕组匝数。也提供转换开关915，该转换开关被设置为采用两个不同位置中的一个，其中在第一位置，绕组端子115/120a被连接至第一组抽头选择器开关910，并且在第二位置，绕组端子115/120a被连接至第二组抽头选择器开关。通过闭合特定抽头选择器开关910并且确保转换开关915处于以下位置将实现抽头变换器900的特定状态，该位置中特定抽头选择器开关910被连接至绕组端子115/120a。对于取决于匝数比n的量T，量T和负载电流I2之间关系式的系数将取决于抽头选择器900的状况。由此，对于抽头变换器900的多于一个(并且可能是每个)的状况可以确定一个(或更多)量T和I2之间的关系式的系数，因此对于抽头变换器900的不同状况的给出变压器特性的不同的期望值。因此，当抽头变换器900处于不同状况时，取决于与不同抽头905的位置有关的故障位置，变压器特性的监控可以给出关于引起变压器特性偏差的故障位置信息。例如，如果诸如由于焦炭或者其他污染增加抽头选择其开关910中的一个的电阻，则从关系式(4a)获得的电压降ΔV的值仅从当抽头变换器处于相应位置时从预期值偏离。类似地，如果在绕组105、110的一部分中发生可以通过抽头变换器900将其断开的匝间故障，则仅当抽头变换器900在以下状态时从关系式(5a)获得的匝数比的值才将从预定值偏离，该状态为其中发生故障的部分被连接在绕组端子115/120a和115/120b之间。以上，本发明的几个实施例已经通过使用图2b中示出的非理想变压器100的等效电路得以开发，该等效电路中负载端的阻抗、电压和电流已经被反映在源侧上。其中源侧阻抗、电流和电压被反映至负载侧的图2c中所示的用于非理想变压器100的等效模型，可以可替换地用在以上所讨论的变压器诊断技术的这些实施例中。当使用图2c的等效模型时，表达式(5a)和(5b)以及表达式(6a)-(6c)将保持不变。然而，可以有利地使用下列表达式代替使用表达式(4a)和(4b)：以及此外，已经依据具有两个绕组的变压器100做出上述讨论。在一些应用中，可以使用具有三个或更多绕组的变压器100。除了以上讨论的源和负载绕组以外出现的任何(多个)绕组在下文中将被称为(多个)其他绕组。(多个)其他绕组可以是(多个)源绕组和/或(多个)负载绕组。通常，在任意(多个)其他绕组中的功率都是不显著的或者近似恒定，并且无须为了确定/监控变压器特性的目的考虑该功率——由这些电流引起的误差通常是不显著的和/或恒定的。然而，即使一个或更多其他绕组中的功率消耗是显著的，仍旧可以进行如上所述的发明的确定/监控。取决于(多个)附加绕组的配置，可以相应地修改表达式(4a)-(6c)。作为示例，对于具有两个负载绕组和一个源绕组的变压器，表达式(5a)可以成功地修改为：其中指数3指示其它绕组。从表达式(5a*)可以用例如使用I2和I3和至少三个测量的随机变化得到二维拟合得到励磁电流I0和匝数比n2/n1和n3/n1。在相同配置中，表达式(4b)可以修改为对每个负载绕组i分成一个关系式，如：当匝数比ni/n1已知时，这组关系式使用二维拟合至两个负载电流来确定绕组阻抗。此外，在这个配置中，表达式(6a)仅是流进流出变压器100的功率之差。对于任何绕组配置的变压器100可以做出表达式(4b)-(6c)的类似的修改。通常，当变压器的绕组的总数是N时，可以通过使用至少N个测量的N-1维拟合获得变压器特性。仅以单相的形式给出用于变压器诊断的发明的方法和装置的以上描述。然而，该方法可以应用于任何相数的变压器的诊断，并且特别适用于三相变压器。一旦确定通过绕组的单独电流和电压，本方法就可以分别应用于每个相位变压器。相位的配置通常意味着端子电流/电压没有直接给出单独电流和电压。例如Δ-Y配置导致源侧和负载侧端子电流电压之间存在30度的相位移以及在Δ侧端子电流和绕组电流之间以及在Y侧端子间电压和绕组电压之间存在√3因子的幅值差。例如US6507184B1中所述的，通常可以从端子电流和电压的测量确定单独电流和电压。在下列中，为了便于描述，术语“监控量”将用于涉及量的监控或者对于从量的值导出的特性的监控。本领域技术人员应当理解，本文呈现的技术不限制于附图和上述详细说明中所公开的实施例，仅出于说明的目的呈现这些实施例，但是可以以许多不同方式实施，并且由下述权利要求书所限定。尽管在所附的权利要求书中陈述了本发明的各种方面，本发明的其他方面包括以上描述和/或所附的权利要求书中呈现的任何特征的组合，并不仅是所述的权利要求书中所明确列出的组合。