一种变压器绕组变形的测试方法、装置和存储介质与流程

本申请实施例涉及电力工程技术领域，具体涉及一种变压器绕组变形的测试方法、装置和存储介质。

背景技术：

电力变压器遭受短路冲击时，幅向漏磁小于轴向漏磁，幅向电动力占主导地位，此时高低压绕组瞬时电流方向相反，外侧绕组受张力，内侧绕组受斥力，总是试图使绕组间的主漏磁空道面积增大。但是低压绕组电流通常是高压绕组的数倍，低压绕组承受的电磁力为高压绕组数十倍到数百倍，由于高低压绕组的规定非比例延伸强度(rp0.2)差别一般不大于100％，因此低压绕组幅向变形是电力变压器绕组变形的主要模式。

现有技术中，判断电力变压器绕组幅向变形通常有绕组频率响应分析法、低压电短路阻抗法和电容量法等。其中，绕组频率响应分析法与低电压短路阻抗法均有相应的分析和判断的行业标准，分别为dl/t911《电力变压器绕组变形的频率响应分析法》和dl/t1093《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》。

频率响应分析法是指在较高频率的电压作用下，电力变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感(互感)和电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数h(jω)描述。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数h(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。频率响应分析法所涉及的频带范围，我国行标dl/t911中规定为1khz～1000khz。频率响应分析法通常采用纵向比较方式与横向比较方式，纵向比较方式具有较高的灵敏度，但需要预先获得变压器原始的幅频响应特性，且需排除因检测条件及检测方式变化造成的影响，现场应用困难。横向比较方式对变压器同一电压等级的三相绕组幅频响应特性进行比较，现场应用较方便，但需排除电力变压器的三相绕组发生相似程度的变形或者正常变压器三相绕组的幅频响应特性本身存在差异的可能性，现场判断容易出现误判。

低压电短路阻抗法现场实施方便，但是灵敏度较低，无法准确的判断哪一个绕组发生变形。

而现有技术中的电容量法均为关于电力变压器绕组变形的绕组自身的电容量变化的分析，而未对绕组变形情况进行量化分析。

其于以上因素，需要一种能够方便的在现场实施，且能够准确确定电力变压器绕组是否变形及变形程度的方法。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本申请的至少一个实施例提供了一种变压器绕组变形的测试方法、装置和存储介质，以实现更方便且准确的确定电力变压器绕组变形是否变形及存在绕组变形时的变形程度。

第一方面，本申请提供一种变压器绕组变形的测试方法，所述变压器包括外部绕组、中部绕组和内部绕组，方法包括：

确定每一绕组相对其他两绕组接地后的电容量；

基于所述电容量，确定各绕组对应的电容量变化率；

基于所述电容量变化率，确定中部绕组和内部绕组的变形情况。

第二方面，本申请实施人例提供一种变压器绕组变形的测试装置，包括：

电容量测试模块，配置为确定每一绕组相对其他两绕组接地后的电容量；

电容量变化率确定模块，配置为基于所述电容量，确定各绕组对应的电容量变化率；

变形评估模块，配置为基于所述电容量变化率，确定中部绕组和内部绕组的变形情况。

第三方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机执行如上所述的方法。

本申请实施例中，通过相邻绕组间的电容量的变化，确定变压器绕组(尤其是中部绕组和内部绕组)是否发生变形以及变形程度，便于现场实施且准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的变压器纵切剖面示意图；

图2为本申请实施例提供的一种变压器绕组变形的测试方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的电容量变化与绕组变形量之间的变化规律的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种变压器绕组变形的测试装置的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本申请中涉及的变压器可以包括外部绕组、中部绕组、内部绕组和铁芯，其纵切剖面示意图如图1所示，各绕组间的电容分布如图中所示的c1、c2和c3。其中，各绕组的内径和外径如图中所示的rw3外、rw2内、rw2外和rw1内。对于三绕组变压器，绕组变形可能有如下情况：一种情况是，中部绕组是最容易发生变形的绕组，若中间部组发生变形，则内部绕组可能会由于中部绕组的挤压，也会发生变形，尤其是中部绕组发生显著变形时；另一种情况是中部绕组未发生变形，仅内部绕组发生变形。本申请提供的变压器绕组变形的测试方法，可以适用于上述的两种情况。

第一方面，本申请提供一种变压器绕组变形的测试方法，变压器包括外部绕组、中部绕组和内部绕组，该测试方法如图2所示，包括：

201，确定每一绕组相对其他两绕组接地后的电容量。

202，基于电容量，确定各绕组对应的电容量变化率。

203，基于电容量变化率，确定中部绕组和内部绕组的变形情况。

在一个可能的实施例中，电容量包括：

外部绕组相对中部绕组、内部绕组及地的第一电容量；

中部绕组相对外部绕组、内部绕组及地的第二电容量；

内部绕组相对中部绕组、外部绕组及地的第三电容量。

本申请实施例中，第一电容量以cw1表示，第二电容量以cw2表示，第三电容量以cw3表示。

在一个可能的实施例中，对于步骤201，可以有如下具体的方式实施，包括：

将外部绕组首尾短接，中部绕组首尾短接并接地、内部绕组首尾短接并接地，变压器的铁心接地，通过反接线方式确定第一电容量cw1；

将中部绕组首尾短接，外部绕组首尾短接并接地、内部绕组首尾短接并接地，变压器的铁心接地，通过反接线方式确定第二电容量cw2；

将内部绕组首尾短接，外部绕组首尾短接并接地、中部绕组首尾短接并接地，变压器的铁心接地，通过反接线方式确定第三电容量cw3。

本申请实施例中，电容量变化率，可以包括外部绕组对应的第一变化率δcw1，中部绕组对应的第二变化率δcw2，内部绕组对应的第三变化率δcw3。

步骤202中，可以根据第一电容量以cw1，第二电容量以cw2，第三电容量以cw3，确定第一变化率δcw1，第二变化率δcw2，第三变化率δcw3，具体如下：

第一变化率δcw1通过如下公式确定：

δcw1＝(cw1-cw2)/cw2×100(1)

第二变化率δcw2通过如下公式确定：

δcw2＝(cw2-cw1)/cw1×100(2)

第三变化率δcw3通过如下公式确定：

δcw3＝(cw3-cw2)/cw2×100(3)

步骤203中，基于步骤202确定的第一变化率δcw1，第二变化率δcw2，第三变化率δcw3，可以对中部绕组和内部绕组的变形情况进行判断，具体的：

确定中部绕组发生变形，满足如下条件：

第一变化率δcw1小于或等于第一阈值；

第二变化率δcw2大于或等于第二阈值。

确定内部绕组发生变形，满足如下条件：

第二变化率δcw2小于或等于第三阈值；

第三变化率δcw3大于或等于第四阈值。

本申请实施例中，第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值，可以根据理论数据设置，也可以根据历史数据设置，或者根据实际的情况进行修改，以能够具有普通适用性。当然，对于一些具有更主精度要求的应用场景，可以采用其他方式确定第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值，但其确定变压器发生变形的测试方法仍然在本申请的保护范围之内。

本申请实施例，在确定中部绕组和内部绕组发生变形的基础上，还可以基于第二变化率δcw2和第三变化率δcw3，分别确定中部绕组和内部绕组的变形程度，该变形程度可以包括存在可见变形、显著变形和严重变形。

在一个可能的实现方式中，可以基于第二变化率δcw2所处的预设阈值范围，确定中部绕组的变形程度；以及，基于第三变化率δcw3所处的预设阈值范围，确定中部绕组的变形程度。需要说明的是，预设阈值范围可以根据绕组的不同，具有不同的范围，可以根据理论数据设置，也可以根据历史数据设置，或者根据实际的情况进行修改。

为了更清晰的理解本申请，对具体的变形及变形程度的确定进行说明。假设已经测试得到第一电容量cw1、第二电容量cw2和第三电容量cw3；并基于上述的电容量和公式(1)-公式(3)确定了第一变化率δcw1、第二变化率δcw2和第三变化率δcw3。并基于理集论数据设置了第一阈值为-1.5％、第二阈值3％、第三阈值-1.5％和第四阈值2％。

具体确定绕组发生变形时，判断中部绕组发生变形的条件如下：

δcw1≤-1.5％；

δcw2≥3％。

δcw1≤-1.5％，δcw2≥3％同时满足，则中部绕组发生变形。

判断内部绕组发生变形的条件如下：

δcw2≤-1.5％；

δcw3≥2％。

δcw2≤-1.5％，δcw3≥2％同时满足，则内部绕组发生变形。

假设已经有用于确定变形程度的预设阈值范围，则具体确定绕组变形程度时，判断中部绕组变形程度如下：

3％≤δcw2<4％，则w2绕组存在可见变形；

4％≤δcw2<6％，则w2绕组存在显著变形；

6％≤δcw2，则w2绕组存在严重变形。

判断内部绕组变形程度如下：

2％≤δcw3＜3％，则w3绕组存在可见变形；

3％≤δcw3＜5％，则w3绕组显著变形；

5％≤δcw3，则w3绕组严重变形。

基于变压器的原始半径数据和电容量变化率，还可以确定绕组变形量，其中，绕组电容量变化与绕组变形量之间呈螺旋的变化趋势。

如图3所示，以一台180000kva三绕组变压器为例，其中部绕组发生变形，电容量变化与绕组变形量之间的变化规律，符合“绕组电容量变化与绕组变形量之间呈螺旋的变化趋势”。具体说明如下：设r2/r1＝k为常数，r2为变压器中部绕组半径，r1为变压器外部绕组半径，对于一台新变压器，k是固定的，当绕组发生短路冲击时，绕组手里会发生幅向或轴向变形，电容量公式可以如下：

cww＝(17.7πεwh)/ln(r2/r1)÷1000(4)

在实际检测中，根据对变压器解体的情况，大多数变压器发生是幅向变形，因此，可以假定h、εw保持不变。则电容量变化率：

△c＝(c2-c1)/c1(5)

假定r1不变形，x为变压器中部绕组半径r2的变形量，x＝(r2'-r2)/r2，r2'为中部绕组变形后的半径，则可以推导如下公式：

r2'＝(x+1)r2(6)

c2＝(17.7πεwh)/ln(r2'/r1)÷1000(7)

c1＝(17.7πεwh)/ln(r2/r1)÷1000(8)

△c＝ln(r2/r1)/ln(r2'/r1)-1(9)

(△c+1)ln((x+1)k)＝lnk(10)

(x+1)k＝k^1/(△c+1)(11)

x＝k^{(1/(△c+1)-1)}-1(12)

由上述公式，可知绕组变化量与电容量变化量呈指数函数的关系。

根据该三绕组变压器结构：如果k＝1.333，则该曲线关系函数或公式：x＝1.333^{(1/(△c+1)-1)}-1，符合“绕组电容量变化与绕组变形量之间呈螺旋的变化趋势”。

需要说明的是，本实施例中预设阈值范围的具体数值，仅是为了更清楚的进行说明，其可以根据变压器的不同，或者根据需求的不同，进行设置或调整，本申请并不以此为限。

本申请实施例中，通过相邻绕组间的电容量的变化，确定变压器绕组(尤其是中部绕组和内部绕组)是否发生变形以及变形程度，便于现场实施且准确度高。

第二方面，本申请实施例提供一种变压器绕组变形的测试装置，如图4包括：

电容量测试模块401，配置为确定每一绕组相对其他两绕组接地后的电容量；

电容量变化率确定模块402，配置为基于电容量，确定各绕组对应的电容量变化率；

变形评估模块403，配置为基于电容量变化率，确定中部绕组和内部绕组的变形情况。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述变压器绕组变形的测试方法。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，方法实施例的步骤之间除非存在明确的先后顺序，否则执行顺序可任意调整。所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。

虽然结合附图描述了本申请的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。