技术领域本发明属于配电变压器匝间短路故障识别领域。本发明以变压器铁芯接地电流、中性点电流和变压器外壳接地电流为信号源，以不同工况下信号在相同分解尺度情况下所含高频分量的相对大小为判别标准，实现变压器绕组匝间短路故障的诊断。当变压器运行在工频电流环境下时，虽然变压器外加电压是工频信号，但是由于铁芯是非线性的，所以铁芯接地电流中必然会含有高频分量。当绕组发生匝间短路时，绕组的电抗必然会发生变化，从而引起铁芯接电流信号中所含高频分量的变化。本发明应用小波多分辨技术对信号进行多尺度分解，得到信号的高频分量，通过对比不同工况下信号在分解相同尺度情况下所含高频分量的多少，实现了变压器绕组匝间短路的故障诊断。
背景技术：
配变是配网的重要设备。现场相关资料的统计分析显示，70％-80％的配变故障是由匝间短路故障导致的，甚至在大型变压器的故障中，匝间短路故障也占到了50％-60％。长期以来，变压器匝间短路的检测和监测方法的研究，一直受到电力生产、运行部门和国内外的学者的关注和重视，在变压器匝间短路的机理、检测和检测方法等方面，进行了大量的研究工作。目前用于变压器匝间短路的检测方法，主要有电流电压法、功率损耗、测量绕组直流电阻的法、特性试验法、变压器冲击试验方法、工频电压法等。电流电压比法，是一种利用双表(用电压表或电流表)来测量电压或电流比，根据高低压测变比差异诊断匝间短路；功率损耗法，是检测变压器两端的电压和电流参数，进而求出变压器的功率损耗，诊断匝间短路；测量绕组直流电阻方法，是测量绕组直流电阻并进行纵、横向比较，诊断匝间短路；特性试验法是在额定电压下的变压器空载电流和空载损耗，诊断匝间短路；变压器冲击试验方法，是根据雷电冲击全波或截波试验，测量电气参数并与标准波形比较，诊断匝间短路；工频电压法是分析工频电压下的电气量的变化规律，特别是漏感系数的变化规律，诊断匝间短路。以上这几种传统的诊断匝间短路的方法都是针对电力变压器的，而且都是离线的检测方法。到目前为止，有关配电变压器自身绝缘缺陷的监测和故障诊断方法尚属空白。
技术实现要素：
本发明的信号取自变压器的铁芯接地电流、中性点电流和变压器外壳接地电流。所有信号的获取条件均在变压器正常运行过程中，不需要刻意的进行变压器空载、停运等之类的操作，并且所有信号均采自变压器外部，不需要在变压器内部安装探头之类。本发明不涉及电流传感器的具体设计。常用的罗果夫斯基线圈型电流传感器、霍尔元件型电流传感器，光电电流互感器等均可用于本发明的信号输入。本发明是根据监测信号中某个特征尺度上高频率带信号的变化，进行匝间短路诊断的。当变压器内部短路产生在初级侧时，初级侧绕组的短路电抗总体上是减小的；当内部短路产生在次级绕组，则初级侧的短路电抗可能增加。总之当变压器绕组内部发生短路时，短路电抗会发生变化，但其究竟是增加还是减少，与短路位置是成非线性关系的，这是主要是因为变压器线圈之间存在互感。当变压器发生匝间短路时，变压器的绕组短路匝的电流会对整个绕组的磁通产生影响，同时由于短路匝内电流的出现也会导致铁心中的涡流发生变化，进而导致铁芯的接地电流发生变化，铁芯接地中的信号高频分量或低频分量也会发生变化。为确认铁芯接地电流信号的频谱变化是因为匝间短路引起的，还需要测量中性点接地电流，若铁芯接地电流信号中频谱发生变化，而中性点电流的频谱未发生变化，则认为是绕组发生了匝间短路造成的。若铁芯接地电流信号频谱未发生变化，而中性点电流信号的频谱发生了变化，则认为是因为负荷造成的频谱发生变化。若铁芯接地电流信号和中性点电流的频谱信号均有变化，则还需要多测量几组数据进行再次比较从而得出判断。本发明的信号频谱处理采用了小波的多分辨率分析方法。为减小数据在测量时出现的误差，先对测量信号进行归一化处理，然后利用小波多分辨技术对信号进行多尺度分解，得到信号的高频分量的系数，高频分量的系数能够反映高频成分的多少。通过对比不同工况下信号在分解相同尺度情况下所含高频分量的多少，实现变压器绕组匝间短路的故障诊断。本发明为更为简明清晰的得到某个尺度的高频分量多少，引入了离散信号的能量来分析。对不同工况进行相同尺度的分解后，选取某个尺度计算其离散点的能量值，与正常情况下的能量值比较，实现绕组匝间短路的故障诊断。具体实施方式根据附图1、附图2连接好电路图，采用的变压器为节能型非晶合金铁芯干式变压器如附图3，型号为SCH15-200kVA/10kV，电流互感器型号为HIOKI3273-50，录波仪的型号为YOKOGAWA-DL850。该变压器的三相结构相同，一次侧接入电路的匝数是可以调节的，二次侧的匝数是固定的(为52匝)。现仅以某一相绕组为例说明。该相绕组的一次侧绕组由两个独立的线圈组成，每个线圈均有4个抽头，其中抽头①和抽头②为单相绕组端，通过抽头③、④、⑤和抽头⑥、⑦、⑧的自由组合来完成调节变比的功能，第一个线圈的抽头之间的匝数分布为616，33，33匝，第二个线圈的匝数分布为32，32，616匝，两个线圈通过抽头的组合连接形成完整的绕组，比如当抽头⑤和抽头⑥连接，则变比为10500/400，当抽头④和抽头⑦组合，则变比就为10000/400，当抽头③和抽头⑧组合，则变比为9500/400，还有其它组合，就不一一举例了。单相绕组的线匝匝数简图具体如附图4。本发明的试验为便于操作，三相均采用抽头④和抽头⑦的组合，即正常情况下变比为10000/400，在模拟匝间短路时，通时将抽头③和抽头④用导线连接起来，这样每相绕组就有33匝发生了匝间短路了。实验需要测量的工况：1、在无匝间短路时，测量铁芯接地电流及中性点电流。2、在A、B、C相分别发生匝间短路时，分别测量铁芯接地电流及中性点电流。3、在AB、AC、BC相分别发生匝间短路时，测量铁芯接地电流及中性点电流。按原理图连接好试验实际线路，检查线路无误后通电，用采集设备采取电流信号数据。每一组数据均采样50s，采样频率为2万，共100万个点。先随机选取32678个点进行归一化处理，然后对归一化后的信号进行小波7个尺度分解，提取小波多尺度分解的高频分量系数，高频分量的系数能够反映不同工况下所测信号含有高频分量的多少。通过观察多尺度分解的高频分量图发现，在初始尺度情况(比如层数1、2、3等)含有大量的混频分量，故本文采用层数5、6、7来进行比较，为便于比较各个尺度情况下所含高频分量的多少，本文通过计算离散点能量的方法来判别，在相同的采样率的情况下能量计算公式：通过比较各个信号同一层所含高频分量V的大小，即可得到变压器匝间短路的严重情况。下面是实例验证的数据分析及分析。表17种工况高频分量各层能量V5、V6、V7数据分析结果表明，若变压器绕组无短路故障，则铁芯接地电流中含有的高频分量较小，若变压器绕组发生单相匝间短路，则铁芯接地电流中含有的高频分量明显增多，当变压器绕组发生两相匝间短路时，则铁芯接地电流中含有的高频分量较单相接地情况还要多。由于本文试验所设置的匝间短路故障点在原边侧，当内部短路发生在原边侧绕组内，原边侧短路电抗总体上是减少的。根据可知，当电感L减少时，绕组电信号中含有的高频分量会增加。表格里的数据V5、V6、V7的大小变化规律恰好能够反映了这一结论。试验结果证实了本文提出的变压器绕组匝间短路诊断原理、算法和判据函数的有效性、准确性和可靠性。附图说明附图1一次侧试验接线图附图2二次侧试验接线图附图3节能型非晶合金铁芯干式变压器附图4干式变压器单相绕组线圈匝数简图附图5无匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图6无匝间短路时，对归一化后的信号进行小波分解得到的尺度5、6、7高频分量图附图7A相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图8A相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图附图9B相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图10B相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图附图11C相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图12C相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图附图13AB相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图14AB相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图附图15AC相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图16AC相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图附图17AC相匝间短路时，归一化后的铁芯接地电流信号附图18AC相匝间短路时，归一化后的信号小波分解高频分量图。