一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力设备监测领域，涉及一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别 方法。
【背景技术】
[0002] 电能的可靠传输、灵活分配以及安全可靠使用起着决定性的作用。在变压器运行 过程中，其核心部件一绕组一不可避免的要受到短路电流引起的强电磁力冲击，可能使绕 组局部或整体发生变形，从而使得变压器无法正常运行，因绕组变形导致的变压器事故率 尤为突出，占变压器故障的绝大部分。
[0003] 电力变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸和形状发生不 可逆的变化，包括轴向和径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包、匝间短路等；绕组变 形一般有很多因素引起，包括内部原因（短路强度不足）和外部原因（短路冲击、运输碰 撞、误操作等）。绕组变形具有隐蔽性、渐变性等特征，为了预知变压器健康隐患，实现故障 的早期预防，延长变压器使用寿命，研宄绕组变形程度及其特征描述就具有重要意义。
[0004] 目前，应用于现场的绕组变形诊断技术，例如：频率响应法，低压脉冲法，短路阻抗 法等，都是故障发生后的被动防御模式，属于离线检测法，不能提早发现变形缺陷，需变压 器退出运行，且试验周期长、现场干扰大，发现异常时需要进行吊罩检查，大大降低变压器 运行效率。另外，一些应用于现场的在线检测技术，如频率响应的在线监测方法、短路阻抗 的在线监测方法以及基于漏电感变化量的在线监测方法，其判别精度目前尚达不到高可靠 性和高灵敏性的要求，所以还需研宄提高精度和可靠性的绕组判别方法。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种利用反映椭圆变化的特征量来判 断绕组结构和位置是否发生形变，以及形变的严重程度，来对变压器采取相应的预警、检修 和退出运行的操作，确保变压器安全稳定的运行。
[0006] 为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
[0007] 一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0008] 1)、采集变压器两侧的电压电流数据；
[0009]2)、根据上述电压电流数据做出变压器的阻抗圆特性图；
[0010] 3)、根据阻抗圆特性图计算阻抗圆特性对应椭圆的偏心率；
[0011] 4)、对应诊断情况下椭圆的偏心率与正常运行情况下椭圆的偏心率计算比较得出 偏心率变化量；
[0012] 5)、根据偏心率变化情况，估计变压器绕组的状态。
[0013] 前述的一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：步骤3)计 算出变压器阻抗圆特性中椭圆的偏心率，包括以下步骤：
[0014] (1)、采集变压器三相原边电压信号、变压器三相副边电压信号、变压器三相原边 电流信号、变压器三相副边电流信号；
[0015] (2)、根据采集到的三相电压电流数据，做出变压器各相电压降落与原边电流的关 系图，该二维图形是一个椭圆形，该二维图形称为变压器阻抗圆特性图（△ u (Ul-u2)，其 中ul、u2、il分别为原边电压、副边电压和原边电流；
[0016] (3)、阻抗圆特性图中对应椭圆的偏心率
其中a、b分别为椭圆的长轴 和短轴。
[0017] 前述的一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：步骤4)以 正常运行情况下的偏心率％为基准值，进行偏心率变化量S e计算；
ek 为诊断情况下偏心率。
[0018] 前述的一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：步骤4)中 正常运行情况下的偏心率％根据下述步骤计算得出：分别计算变压器负荷百分比不同、功 率因数不同时对应阻抗圆的偏心率，然后将各偏心率数据相加求平均值。
[0019] 前述的一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：步骤4)中 诊断情况下偏心率e k为变压器实时采集变压器两侧电压电流数据计算出的阻抗圆偏心率。
[0020] 前述的一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，其特征在于：步骤5)中 根据偏心率变化量Se的情况判断变压器绕组的状态，当3%时变压器绕组状态正 常；当3%< S e < 5%时变压器绕组轻度变形，应进行警示；当S e彡5%时变压器绕组重 度变形，应发出报警及时检修。
[0021] 本发明所达到的有益效果：本发明基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法， 该方法利用变压器原副边的电压电流信息，做出电压降落与原边电流的关系图，该二维图 形是一个椭圆形，称之为变压器的阻抗圆。根据在正常情况和诊断情况下，对应阻抗圆形状 的改变，利用反映椭圆变化的特征量一偏心率一来判断绕组结构和位置是否发生形变，以 及形变的严重程度。据此采取措施，对变压器采取相应的预警、检修和退出运行的操作，确 保变压器安全稳定的运行。本发明根据在不同绕组状态下特性圆所呈现的不同特征来判断 绕组是否发生变形以及形变的程度；可以根据表征椭圆特性的偏心率去衡量特性圆的变化 情况，以此判断绕组的状态。
【附图说明】
[0022] 图1为基于变压器绕组变形判别方法的流程图。
[0023] 图2为该判别方法的结构框图。
[0024] 图3为阻抗圆特性图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0026] 一种基于阻抗圆特性的变压器绕组变形判别方法，本方法利用采集到的变压器 两侧的电压电流数据，做出变压器的阻抗圆特性，根据反映阻抗圆特性变化的指标偏心率
)的变化量，来判别绕组的状态，其具体操作流程图如图1所示。
[0027] 现在用实际双绕组三相变压器的pscad仿真模型来获取变压器两侧电压电流数 据以验证所述变压器绕组状态判别方法，该变压器的容量为240MVA，Yndll连接方式，额定 电压比为345/38. 5kV，其特征在于，按照如下步骤：
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