一种变压器绕组状态检测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号监测技术领域，特别是涉及一种变压器绕组状态检测方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 电力变压器是电能传输的枢纽元件，直接决定电力系统运行的稳定性和可靠性。 随着我国电网容量的不断增大，短路容量相应增加 ;变压器出口一旦形成短路，较大的短路 电流流过变压器绕组，产生巨大的电磁作用力;在所述电磁作用力的作用下，变压器绕组很 容易发生松动或变形，从而造成变压器故障，甚至导致电力系统崩溃。因此，对变压器绕组 状态进行检测以及时发现绕组变形，是保障变压器安全运行的重要措施。
[0003] 目前，技术人员通常采用短路阻抗法对变压绕组状态进行检测。所述短路阻抗法 是将变压器绕组等效成电阻和电感组成阻抗网络，通过测量变压器绕组的短路阻抗值的大 小来判断变压器绕组是否发生横向变形、轴向扭曲、匝间开路或短路等缺陷。具体地，变压 器绕组的几何尺寸决定阻抗值的大小，当变压器绕组结构发生改变时，势必引起变压器漏 抗的变化，从而使变压器短路阻抗值发生改变，进而以所述短路阻抗值的变化程度作为判 断变压器绕组是否正常的依据。所述短路阻抗法具有判断过程简单、重复性好以及可靠性 高的特点，广泛应用于变压器绕组状态检测领域。
[0004] 然而，在使用所述短路阻抗法检测变压器绕组状态时，变压器绕组发生微弱变形 引起的短路阻抗的变化很小，所述短路阻抗法很难检出变压器绕组的微弱变形，灵敏度较 低;而且，只有在变压器绕组整体变形较严重时，所述短路阻抗法才能得到较为准确的检测 结果，很容易造成误检。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例中提供了一种变压器绕组状态检测方法及装置，以解决现有技术中 的变压器绕组状态检测灵敏度低和准确性差的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
[0007] 本发明实施例公开了一种变压器绕组状态检测方法，包括以下步骤：
[0008] 对变压器绕组进行扫频激振试验，获取变压器绕组的当前振动频响曲线；
[0009 ]根据所述当前振动频响曲线，获取当前振动频响矩阵Ynxm ;
[0010 ]将所述当前振动频响矩阵YNXM归一化；
[0011]根据历史变压器绕组振动频响曲线，获得历史振动频响曲线的归一化历史振动频 响矩阵ΧΝΧΜ，并将所述归一化历史振动频响矩阵Xnxm分解获得历史频响基矩阵W;
[0012] 根据归一化后的所述当前振动频响矩阵Xnxm和所述历史频响基矩阵W，计算统计量 E2;根据所述统计量E2,计算获得所述统计量E2的元素平均值亙和上限值ε 2;
[0013] 判断所述元素平均值瓦与所述上限值ε2的大小，如果所述元素平均值￡大于或等 于所述上限值ε2，则判断变压器绕组异常；或者，如果所述元素平均值亙小于所述上限值 ε2,则判断变压器绕组正常。
[0014] 优选地，所述对变压器进行扫频激振试验，获取变压器绕组的当前振动频响曲线， 包括：
[0015] 在变压器箱壁上设置多个振动传感器；
[0016] 将变压器的低压绕组短接；
[0017] 向变压器的高压绕组注入恒流变频激励信号，并将所述恒流变频激励信号的频率 从一预设初始频率扫频至一预设终止频率；
[0018] 根据所述振动传感器采集获取的振动信号，获得与所述振动传感器位置对应的当 前振动频响曲线。
[0019] 优选地，所述将所述归一化历史振动频响矩阵分解Χνχμ获得历史频响基矩阵W，包 括：
[0020] 将所述归一化历史振动频响矩阵分解Χνχμ为矩阵Wnxl和矩阵Hlxm，所述矩阵Wnxl和 矩阵Hlxm中的元素均大于或等于零，且所述归一化历史振动频响矩阵Xnxm、所述矩阵WNXL和 所述矩阵Hlxm满足以下关系：
[0021] Xnxm=WnxlHlxm，其中L为矩阵W的列数；
[0022]根据以下公式计算获得矩阵Hlxm的初始值，其中&为矩阵Hlxm每一列的初始值： [0023] Sj = {sij}i = 1,2, . . . ,L, j = l ,2, . . . ,M
[0026] 其中，Sij为向量Sj的元素，Xij为归一化历史频响矩阵Xnxm的元素，Sh为矩阵Hlxm的 变换指标参数；
[0027] 对集合Z赋初始值，使Z = {};
[0028] 对向量&进行迭代变换，所述迭代变换公式为：
[0029] mk= {mik}
[0031] Sj(k+i)=mk+γ (Sjk-mk) γ > 0
[0032] 其中，Sjk为第k次迭代后向量Sj的值，γ使得向量Sj(k+1)满足I |Sj(k+1)| |2=1;
[0033] 如果第k次迭代后，Sj(k+1)含有非正元素，则令
[0038] 重新进行所述迭代变换，直至&的所有元素均为正值;如果Sj(k+1)所有元素均为正 值，则所述迭代变换结束，并根据所述& (k+O得到矩阵P;
[0039] 根据所述矩阵W和所述矩阵P，对所述矩阵W和所述矩阵P进行迭代计算，所述迭代 计算的公式为：
[0042] 其中，wljk，p她和叫分别为第k次迭代后矩阵W，P和Xnxm中的元素，μ为计算步长；
[0043] 所述迭代计算的结束条件为:如果| Ix-w(k+1)p(k+1)| I2大于设定误差限值，则重新进 行所述迭代计算矩阵w和矩阵P;如果| Ix-w(k+1)p(k+1)| |2小于所述设定误差限值，则判断迭代 计算结束，得到历史频响基矩阵W。
[0044] 优选地，根据归一化后的所述当前振动频响矩阵YNXM和所述历史频响基矩阵W，计 算统计量Ε2,包括：
[0045] 根据归一化后的所述当前振动频响矩阵ΥΝΧΜ和所述历史频响基矩阵W，获得低维系 数矩阵# ,其中所述低维系数矩阵t的表达式为：
[0046] fl{j) = {W' wylwrY
[0047] 根据所述低维系数矩阵/h计算所述统计量E2,计算表达式为：
[0048] ￡:('/) = /)(./)'/'/(/>
[0049] 其中，E2(j)和存分别为所述统计量E2和所述低维系数矩阵#的第j列元素。
[0050] 优选地，根据所述统计量E2,计算获得所述统计量E2的元素平均值亙和上限值ε2， 包括以下计算公式：
[0054]本发明实施例还公开了一种变压器绕组状态检测装置，包括振动频响测试装置和 变压器绕组状态检测装置，其中：
[0055]所述振动频响测试装置，包括电流传感器、振动传感器、数据采集模块、测控分析 模块、恒流变频激振电源、升压变压器和信号分析显示终端;所述恒流变频激振电源与测控 分析模块相连接，设置恒流扫频电源的输出参数，并传送至升压变压器;所述升压变压器与 待测变压器相连接，将恒流变频激励信号施加至变压器的高压绕组;所述电流传感器和所 述终端传感器设置于所述待测变压器的箱壁上，采集变压器绕组的注入电流信号和变压器 箱壁的振动信号并发送至数据采集模块;所述数据采集模块与所述电流传感器和所述终端 传感器均相连接，接收所述振动信号和所述注入电流信号，并将所述振动信号和所述注入 电流信号传送至测控分析模块;所述测控分析模块对采集到的所述振动信号和所述注入电 流信号进行分析计算，并传送至所述信号分析显示终端，并显示；
[0056] 所述变压器绕组状态检测装置包括：
[0057] 振动频响矩阵获取模块，用于根据所述当前振动频响曲线，获取当前振动频响矩 阵Ynxm;
[0058] 矩阵归一化模块，用于将所述当前振动频响矩阵Ynxm归一化；
[0059] 历史频响基矩阵获取模块，用于根据历史变压器绕组振动频响曲线，获得历史振 动频响曲线的归一化历史振动频响矩阵Xnxm，并将所述归一化历史振动频响矩阵Xnxm分解 获得历史频响基矩阵W;
[0060] 统计量计算模块，用于根据归一化后的所述当前振动频响矩阵Ynxm和所述历史频 响基矩阵W，计算统计量E2;根据所述统计量E 2，计算获得所述统计量E2的元素平均值亙和统 计量的上限值ε2;
[0061 ]判断模块，