一种变压器绕组变形综合分析诊断方法
【专利摘要】一种变压器绕组变形综合分析诊断方法。其包括建立采集诊断系统、采集变压器绕组的数据、对频响试验中各相各频段数据进行逻辑分析、区域判断、趋势判断和综合诊断等阶段。本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法可及时、有效地对变压器绕组变形测试数据通过综合智能专家判别库给出正确分析判断结论，避免以往需对“问题”变压器放油吊罩再做检查绕组的步骤，大大缩短了事故变压器的停电检修时间，为领导做出技术决策提供有力的决策依据，对减少事故变压器对外停电时间起到关键作用。
【专利说明】一种变压器绕组变形综合分析诊断方法
【技术领域】
[0001]本发明属于变压器检测【技术领域】，特别是涉及一种变压器绕组变形综合分析诊断方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内外检测变压器绕组变形的方法主要有频率响应分析法和短路阻抗检测法。
[0003]频率响应分析法，目前的测试技术只能定性测量，至于绕组变形定量与变形部位的定位技术还不完善。而且，目前由于不同的制造厂生产的测试仪器灵敏度不同，使得各频段的曲线出现差异而影响分析。对于频响法，使用不同厂家生产的仪器，对同一时间段，同一制造厂，同一型号的变压器，同一台变压器所测绕组频谱曲线虽趋势相似，但频谱曲线会出现差异，因此制定数字化标准几乎不可能。
[0004]短路阻抗检测法虽然具有直观的效果，能参照具体的标准进行判断，但是该方法只能检测绕组严重变形的状态，存在测试误差较大，测试灵敏度较低等缺点。
[0005]目前，国内外尚未见变压器绕组变形测试仪器带有综合智能专家判别库，并能够给出确切测试结论。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种变压器绕组变形综合分析诊断方法。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法包括按顺序执行的下列步骤:
[0008]步骤一、建立采集诊断系统，系统包括数据采集模块和分析计算模块；其中数据采集模块为针对变压器绕组的数据采集模块，用于对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集汇总；分析计算模块为数字处理装置，用于对采集到的数据进行处理和计算，并产生最终的诊断结果；
[0009]步骤二、采集变压器绕组的数据:即利用数据采集模块对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集；试验数据包括:
[0010](1)各侧绕组电容量、短路阻抗数值以及绕组频响数据；
[0011](2)利用现有的变压器绕组变形频响分析仪测试变压器各相绕组的频率响应曲线；
[0012]步骤三、对频响试验中各相各频段数据进行逻辑分析:
[0013]对得到的各相绕组的频率响应曲线进行横向和纵向比较；首先对三相测试曲线进行横向比较，如果三相曲线比较相关系数〈0.6，即判定为警示值C ;如果相关系数>0.6，则对各相曲线分别进行纵向比较，如果纵向曲线比较相关系数〈0.6，则判定为注意值B ;如果相关系数>0.6，则继续进行判定，若未出现水平移位趋势，则判定为正常值A ;若出现水平移位趋势，则判定为注意值B ；
[0014]步骤四、区域判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据分别在坐标系中进行标注，并根据国标和行标对该试验数据的规定标注出合格区域，画出参数测量值分布图，给出分析判断，即:参数在合格区域内则判定为正常值A，区域外则判定为注意值B ;
[0015]步骤五、趋势判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据按照试验周期的先后分别在上述坐标系中进行描点连线，进行参数变化的趋势分析，画出测量参数变化趋势图，并做出判断，即:范围内小波动则判定为正常值A，出现整体变化趋势则判定为注意值B ；
[0016]步骤六、综合诊断:即利用分析计算模块将数据采集模块中相关数据进行综合分析，根据科学逻辑算法将模块中各变量按照正常值A、注意值B、警示值C的规则进行排列组合，组成全数据绕组变形综合分析诊断方阵，并根据正常值A、注意值B、警示值C的权重作出判断,给出结论。
[0017]所述的正常值A、注意值B和警示值C的意义为:正常值A:状态量达到《输变电设备状态检修试验规程》合格数值时，绕组状态正常；注意值B:状态量趋于《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组可能存在或可能发展为缺陷；警示值C:状态量超出《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组已存在缺陷并有可能发展为故障。
[0018]在步骤六中，所述的结论的判断方法为:
[0019]I)在全数据绕组变形综合分析诊断方阵中，低频段频响曲线分析情况状态量只要为警示值C，该绕组存在问题；
[0020]2)低频段UK%数值分布情况、UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量全部为注意值B时，该绕组存在问题；
[0021]3)低频段UK%数值分布情况和频响曲线分析情况状态量为注意值B时，UK%变化趋势情况虽为正常值A，但由于中频段电容量变化趋势情况为注意值B，表明影响变压器绕组变形的各项指标皆为注意值，因此综合判断该绕组存在问题；
[0022]4)中频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时低频段UK%变化趋势情况状态量为出现注意值B时，绕组处于注意状态；
[0023]5)低频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时中频段电容量变化趋势情况为注意值B时，绕组处于注意状态；
[0024]6)中频段电容量变化趋势情况和UK%变化趋势情况出现注意值B时，同时低频段UK%数值分布情况为注意值B时，绕组处于注意状态；
[0025]7)低频段UK%数值分布情况和UK%变化趋势情况均为注意值B时，虽频响曲线分析情况状态量为A，绕组仍处于注意状态；
[0026]8)其他情况变压器绕组变形均为正常状态。
[0027]本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法是建立在集变压器出厂试验、交接试验、例行试验、诊断性试验以及在线监测等大量试验数据为依托的数据库上，通过对现有各种变压器绕组变形试验方法的总结、比较、权衡、互补、综合等，利用逻辑推理、科学算法、计算机处理等多种手段为一体的一种能够准确分析判断变压器绕组变形的专家系统。
[0028]行标及国际电工委员会(IEC)在变压器绕组变形试验规程关于频响分析中，只根据波形的峰谷变化及波形的移位给出一般性的结论(一般定性)，而本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法能够根据典型案例分析智能库中设定的几十个判别标准依据，进行综合分析判断绕组健康状况，给出正常、注意、问题等分析判断结论，结论是严谨的，既有定性又有定量。因此，本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法领先于行标及国际电工委员会(IEC)的判别标准。
[0029]本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法可及时、有效地对变压器绕组变形测试数据通过综合智能专家判别库给出正确分析判断结论，避免以往需对“问题”变压器放油吊罩再做检查绕组的步骤，大大缩短了事故变压器的停电检修时间，为领导做出技术决策提供有力的决策依据，对减少事故变压器对外停电时间起到关键作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法中变压器三相绕组频响曲线比较分析逻辑图。
[0031]图2 (a)和图2 (b)分别为测量参数电容量C和短路阻抗UK%值分布图。
[0032]图3 (a)和图3 (b)分别为测量参数电容量C和短路阻抗UK%变化趋势图。
[0033]图4为绕组变形分析诊断图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法进行详细说明。
[0035]如图1所示，本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法包括按顺序执行的下列步骤:
[0036]步骤一、建立采集诊断系统，其包括:数据采集模块和分析计算模块；其中:所述的数据采集模块为针对变压器绕组的数据采集模块，用于对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集汇总；由于变压器的绕组变形将直接影响到变压器绕组电容量和绕组电感量的变化，因此这些变量可以说是最能直接反映绕组变形程度的数据，所以，该模块主要采集的数据即为能够反映绕组电容量和电感量变化的试验数据，包括各侧绕组电容量、短路阻抗数值以及绕组频响数据等；所述的分析计算模块为数字处理装置，用于对采集到的数据进行处理和计算，并产生最终的诊断结果；
[0037]步骤二、采集变压器绕组的数据:即利用数据采集模块对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集；试验数据包括:
[0038](1)各侧绕组电容量、短路阻抗数值以及绕组频响数据；
[0039](2)利用现有的变压器绕组变形频响分析仪测试变压器各相绕组的频率响应曲线. ，
[0040]步骤三、对频响试验中各相各频段数据进行逻辑分析:
[0041]对得到的各相频率响应曲线进行横向和纵向比较，详见图1 ;如低频段，首先对此次试验的三相测试曲线进行横向比较，如果三相曲线比较相关系数〈0.6，即判定为警示值C ;如果相关系数>0.6，则对各相曲线分别进行纵向比较(包括出厂试验、交接试验、例行试验和诊断试验等)，如果纵向曲线比较相关系数〈0.6，则判定为注意值B ;如果相关系数>0.6，则继续进行判定，由于该频段内各谐振点的水平移位情况直接反应电感变化与否，因此对此现象进行判定，若未出现水平移位趋势，则判定为正常值A ;若出现水平移位趋势，则判定为注意值B;中频段与此类同，高频段由于外界环境对测试数据干扰太大，可能会发生较大误差，因此仅作参考，不作考核；
[0042]步骤四、区域判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据分别在坐标系中进行标注，并根据国标和行标对该试验数据的规定标注出合格区域(即电容量最大值Cmax、电容量最小值Cmin、短路阻抗最大值Umax%、短路阻抗最小值Umin%)，画出参数测量值分布图，给出分析判断，即:参数在合格区域内则判定为正常值A，区域外则判定为注意值B，详见图2 ；
[0043]步骤五、趋势判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据按照试验周期的先后分别在上述坐标系中进行描点连线，进行参数变化的趋势分析，画出测量参数变化趋势图，并做出判断，即:范围内小波动则判定为正常值A，出现整体变化趋势则判定为注意值B，详见图3 ；
[0044]步骤六、综合诊断:即利用分析计算模块将数据采集模块中相关数据进行综合分析，根据科学逻辑算法将模块中各变量(参数分布、参数变化趋势、频响曲线分析情况)按照正常值A、注意值B、警示值C的规则进行排列组合，组成全数据绕组变形综合分析诊断方阵，并根据A、B、C的权重作出判断，给出结论，详见图4。
[0045]如图4所示，所述的正常值A、注意值B和警示值C的意义为:正常值A:状态量达到《输变电设备状态检修试验规程》合格数值时，绕组状态正常；注意值B:状态量趋于《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组可能存在或可能发展为缺陷；警示值C:状态量超出《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组已存在缺陷并有可能发展为故障。
[0046]如图4所示，在步骤六中，所述的结论的判断方法为:
[0047]I)在全数据绕组变形综合分析诊断方阵中，低频段频响曲线分析情况状态量只要为警示值C，该绕组存在问题；
[0048]2)低频段UK%数值分布情况、UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量全部为注意值B时，该绕组存在问题；
[0049]3)低频段UK%数值分布情况和频响曲线分析情况状态量为注意值B时，UK%变化趋势情况虽为正常值A，但由于中频段电容量变化趋势情况为注意值B，表明影响变压器绕组变形的各项指标皆为注意值，因此综合判断该绕组存在问题；
[0050]4)中频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时低频段UK%变化趋势情况状态量为出现注意值B时，绕组处于注意状态；
[0051]5)低频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时中频段电容量变化趋势情况为注意值B时，绕组处于注意状态；
[0052]6)中频段电容量变化趋势情况和UK%变化趋势情况出现注意值B时，同时低频段UK%数值分布情况为注意值B时，绕组处于注意状态；
[0053]7)低频段UK%数值分布情况和UK%变化趋势情况均为注意值B时，虽频响曲线分析情况状态量为A，绕组仍处于注意状态；
[0054]8)其他情况变压器绕组变形均为正常状态。[0055]与传统变压器绕组变形检测方法相比，本系统克服了现有试验方法中各自存在的缺点，发挥了它们的优势，并且弥补了各种方法中存在的共性不足(只针对各自变量进行研究，没有考虑其他因素变化的影响)。
[0056]本发明提供的变压器绕组变形综合分析诊断方法操作简便，使用时只需将日常试验中相关数据输入系统，系统就会自动进行数据采集分析，逻辑判断，并根据诊断库自动做出诊断，显示出绕组健康状态、危险程度、变形部位以及给出专家建议和处理措施等。
[0057]本系统的研制不仅可以在今后的绕组变形分析中做出定性判断，而且还可以提供量化分析、给出可能的缺陷部位，以及诊断建议，处理措施等。该系统的研制，不仅理念先进，考虑全面，而且克服了目前众多方法中的不足，准确度高，误差小，是今后准确、快速判断变压器绕组变形的一种全新的综合方法。该系统的研制，其设计理念领先于国内外现有的各种变压器绕组变形分析方法，实属首创。
【权利要求】
1.一种变压器绕组变形综合分析诊断系统及方法，其特征在于:其包括按顺序执行的下列步骤: 步骤一、建立采集诊断系统，系统包括数据采集模块和分析计算模块；其中数据采集模块为针对变压器绕组的数据采集模块，用于对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集汇总；分析计算模块为数字处理装置，用于对采集到的数据进行处理和计算，并产生最终的诊断结果； 步骤二、采集变压器绕组的数据:即利用数据采集模块对变压器绕组变形综合分析诊断系统中所需各种试验数据进行采集；试验数据包括: (1)各侧绕组电容量、短路阻抗数值以及绕组频响数据； (2)利用现有的变压器绕组变形频响分析仪测试变压器各相绕组的频率响应曲线； 步骤三、对频响试验中各相各频段数据进行逻辑分析: 对得到的各相绕组的频率响应曲线进行横向和纵向比较；首先对三相测试曲线进行横向比较，如果三相曲线比较相关系数〈0.6，即判定为警示值C ;如果相关系数>0.6，则对各相曲线分别进行纵向比较，如果纵向曲线比较相关系数〈0.6，则判定为注意值B ;如果相关系数>0.6，则继续进行判定，若未出现水平移位趋势，则判定为正常值A ;若出现水平移位趋势，则判定为注意值B; 步骤四、区域判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据分别在坐标系中进行标注，并根据国标和行标对该试验数据的规定标注出合格区域，画出参数测量值分布图，给出分析判断，即:参数在合格区域内则判定为正常值A，区域外则判定为注意值B ; 步骤五、趋势判断:利用分析计算模块将采集到的各相关数据按照试验周期的先后分别在上述坐标系中进行描点连线，进行参数变化的趋势分析，画出测量参数变化趋势图，并做出判断，即:范围内小波动则判定为正常值A，出现整体变化趋势则判定为注意值B ； 步骤六、综合诊断:即利用分析计算模块将数据采集模块中相关数据进行综合分析，根据科学逻辑算法将模块中各变量按照正常值A、注意值B、警示值C的规则进行排列组合，组成全数据绕组变形综合分析诊断方阵，并根据正常值A、注意值B、警示值C的权重作出判断，给出结论。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组变形综合分析诊断系统及方法，其特征在于:所述的正常值A、注意值B和警示值C的意义为:正常值A:状态量达到《输变电设备状态检修试验规程》合格数值时，绕组状态正常；注意值B:状态量趋于《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组可能存在或可能发展为缺陷；警示值C:状态量超出《输变电设备状态检修试验规程》合格数值的上、下限临界点时，绕组已存在缺陷并有可能发展为故障。
3.根据权利要求1所述的变压器绕组变形综合分析诊断系统及方法，其特征在于:在步骤六中，所述的结论的判断方法为: 1)在全数据绕组变形综合分析诊断方阵中，低频段频响曲线分析情况状态量只要为警示值C，该绕组存在问题； 2)低频段UK%数值分布情况、UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量全部为注意值B时，该绕组存在问题； 3)低频段UK%数值分布情况和频响曲线分析情况状态量为注意值B时，UK%变化趋势情况虽为正常值A，但由于中频段电容量变化趋势情况为注意值B，表明影响变压器绕组变形的各项指标皆为注意值，因此综合判断该绕组存在问题； 4) 中频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时低频段UK%变化趋势情况状态量为出现注意值B时，绕组处于注意状态； 5)低频段UK%变化趋势情况和频响曲线分析情况的状态量出现注意值B时，同时中频段电容量变化趋势情况为注意值B时，绕组处于注意状态； 6)中频段电容量变化趋势情况和UK%变化趋势情况出现注意值B时，同时低频段UK%数值分布情况为注意值B时，绕组处于注意状态； 7)低频段UK%数值分布情况和UK%变化趋势情况均为注意值B时，虽频响曲线分析情况状态量为A，绕组仍处于注意状态； 8)其他情况变压器绕组变形均为正常状态。
【文档编号】G01R31/00GK103884943SQ201410129080
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】李杰华, 温红旗, 张福广, 陈鹏, 王晋华, 孟艳, 田冬梅 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司