一种变压器绕组变形在线诊断方法、系统、存储介质及计算机设备与流程

1.本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器绕组变形在线诊断方法、系统、存储介质及计算机设备。


背景技术：

2.变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。变压器绕组变形导致的内部匝间故障已经上升至事故率的首位，对电网安全性危害极大。因此，必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修，对电力系统的安全稳定运行具有重要的现实意义。
3.目前国内外电力变压器绕组变形现场测试主要采用短路阻抗法、振动法和频响法。
4.短路阻抗法：可分为离线和在线两种。离线短路阻抗法是变压器在短路试验前后必做的一项测试，变压器短路阻抗是当负载为零时，变压器内部的等效阻抗。当变压器绕组的几何尺寸及分布位置发生变化时，其短路电抗值也会变化。测试时将所测的短路阻抗，与原始值或初始值进行比较，根据其变化大小判断绕组变形及变形程度。检测后，应分析同一参数的三个单相值的互差(横比)和同一参数值与原始值或上一次测试数据的相比之差(纵比)，分析纵、横比值的变化趋势。在线短路阻抗法，是对运行中的电力变压器，监测获取每相电压互感器和电流互感器输出值，并根据变压器等效电路来计算变压器每相的短路阻抗。
5.振动法：是通过贴在变压器器身上的振动传感器，在线诊断绕组及铁芯的状况，良好状态变压器的振动特征向量，包括绕组和铁芯振动信号的频谱、功率谱、能量谱等，作为指纹留用，一旦变压器绕组发生故障，当前振动特征向量的变化就会快速地反映出来。这种方法最早是在电抗器上使用，对于在电力变压器上使用振动测试，加拿大、俄罗斯及美国等已进行了多方面的研究。这种方法的优点是测试系统与整个电力系统没有电气连接，可在线诊断绕组变形缺陷。
6.频率响应分析法：简称频响法，指在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感、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的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。
7.然而，目前的离线短路阻抗法需要停电进行测试，试验成本高；在线短路阻抗法仅
依靠短路阻抗单一的变化规律，难以进行绕组故障类型的识别，且诊断灵敏度较低。振动法主要缺点在于，铁芯、风扇等部件的振动对绕组的振动检测结果产生较大影响，而且振动信号与绕组变形的程度之间的对应关系仍然不明确，没有形成相关诊断标准，未达到推广应用的成熟度。频率响应分析法虽然也实现了绕组变形故障的在线诊断，但其需要专业人员对绕组故障类型和程度进行评估，且频响曲线可能会受到杂散电容以及绝缘套管特性的影响。


技术实现要素：

8.为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种变压器绕组变形在线诊断方法、系统、存储介质及计算机设备，通过利用分解得到的正序分量计算正序阻抗，利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形，不需要在变压器上附加额外的设备，且数据的采集和处理均不需要与变压器绕组有直接电气连接，不改变现有变压器的运行方式，使得变压器高压绕组处于高电压、大电流的运行状态下，实现在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。
9.本发明方法采用以下技术方案来实现：一种变压器绕组变形在线诊断方法，包括以下步骤：
10.s1、通过图像拍摄和图像信息识别技术获取变压器后台运行数据；
11.s2、对识别到的数据进行序分量分解；
12.s3、利用分解得到的正序分量计算正序阻抗；
13.s4、利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形；
14.s5、基于dl/t 1093-2018和iec60076-5-2014标准中的诊断方法对阻抗值进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。
15.本发明系统采用以下技术方案来实现：一种变压器绕组变形在线诊断系统，包括：
16.运行数据获取模块：通过图像拍摄和图像信息识别技术获取变压器后台运行数据；
17.序分量分解模块：用于对识别到的数据进行序分量分解；
18.正序阻抗计算模块：通过利用分解得到的正序分量计算正序阻抗；
19.轨迹图形绘制模块：通过利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形；
20.变形情况获取模块：基于dl/t 1093-2018和iec60076-5-2014标准中的诊断方法对阻抗值进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。
21.本发明还提出存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明变压器绕组变形在线诊断方法的步骤。
22.本发明还提出计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明变压器绕组变形在线诊断方法。
23.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
24.1、本发明通过利用分解得到的正序分量计算正序阻抗，利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形，不需要在变压器上附加额外的设备，且数据的采
集和处理均不需要与变压器绕组有直接电气连接，不改变现有变压器的运行方式，使得变压器高压绕组处于高电压、大电流的运行状态下，实现在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。
25.2、本发明还能够消除变压器在线运行时与变压器直接电气连接的外部设备的影响。
附图说明
26.图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
27.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
28.实施例
29.如图1所示，本实施例一种变压器绕组变形在线诊断方法，包括以下步骤：
30.s1、通过图像拍摄和图像信息识别技术获取变压器后台运行数据；
31.s2、对识别到的数据进行序分量分解；
32.s3、利用分解得到的正序分量计算正序阻抗；
33.s4、利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形；
34.s5、基于dl/t 1093-2018和iec60076-5-2014标准中的诊断方法对阻抗值进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。
35.具体地，本实施例中，步骤s1的具体过程为：通过无线摄像头定时采集变电站控制室的计算机界面信息，利用图片信息识别技术获取图片中的变压器运行数据。
36.具体地，在变电站中三相变压器的监测量为线电压和相电流，考虑到实际运行变压器，会出现中性点偏移的情况，所以采用对称分量法将监测到的数据进行分解为对称的正序分量。
37.变压器不同的联结组别所对应的计算公式不同，本实施例中，对于星形连接，相电压的正序分量为：
[0038][0039]
其中，其中，u
ab
为a相和b相的线电压，u
bc
为b相和c相的线电压，u
ca
为c相和a相的线电压；
[0040]
相电流的正序分量为：
[0041][0042]
其中，其中，其中，p1＝(ia+ib+ic)/2；其中，ia为a相电流，ib为b相电流，ic为c相电流；
[0043]
对于三角形连接，线电压等于相电压，数据监测得到的相电流实际为线电流，所以
相电压的正序分量为：
[0044][0045]
其中，其中，p2＝(u
ab
+u
bc
+u
ca
)/2；u
ab
为a相和b相的线电压，u
bc
为b相和c相的线电压，u
ca
为c相和a相的线电压；
[0046]
相电流的正序分量为：
[0047][0048]
其中，其中，i
ab
为a相和b相的线电流，i
bc
为b相和c相的线电流，i
ca
为c相和a相的线电流。
[0049]
本实施例中，当变压器三相不对称时，变压器的正序阻抗就是短路阻抗；从分解得到的正序分量中取不同时间点的两组，采用短路阻抗法求解正序阻抗。为减小计算误差，对多组正序阻抗取平均值即为该时刻的短路阻抗值。
[0050]
本实施例中，假设变压器一次侧与二次侧的电压之差为一次侧的电流为其中θ为高低压侧电压差的角度，为高压侧电流的角度，则现有的方法是以ud和i1所表示的正弦量来构建δu-i轨迹的，其对故障反映不够灵敏的根本原因在于轻微绕组变形时，正弦量的变化较小，因此，在δu-i轨迹图中无法通过视觉的方式察觉到这种微小的变化。因此，提出了以和和所表示的正弦量构建δu
2-i2轨迹来反映绕组变形故障的方法。通过视觉识别和椭圆参数计算两种方式说明了该方法具有更高的灵敏性。
[0051]
具体地，dl/t1093-2018《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》规定了纵比和横比的注意值，分别为
±
2％(220kv以上变压器为
±
1.6％)和2.5％(220kv以上变压器为2.0％)。有经验显示，当纵比或横比达到注意值时，需缩短测试周期并做绝缘检查，当相差大于5％时，应立即停运，进行吊心检查。
[0052]
根据短路阻抗法的iec标准，可以初步认为当δu
2-i2轨迹椭圆倾斜角变化大于3.5％时，需要对变压器进行吊罩检查或停电检修。
[0053]
基于相同的发明构思，本发明还提出一种变压器绕组变形在线诊断系统，包括：
[0054]
运行数据获取模块：通过图像拍摄和图像信息识别技术获取变压器后台运行数据；
[0055]
序分量分解模块：用于对识别到的数据进行序分量分解；
[0056]
正序阻抗计算模块：通过利用分解得到的正序分量计算正序阻抗；
[0057]
轨迹图形绘制模块：通过利用变压器绕组两侧的电压差和输入电流值绘出δu
2-i2轨迹图形；
[0058]
变形情况获取模块：基于dl/t 1093-2018和iec60076-5-2014标准中的诊断方法对阻抗值进行诊断，确定变压器绕组的变形情况。
[0059]
此外，本发明还提出存储介质及计算机设备。其中存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本发明变压器绕组变形在线诊断方法的步骤s1-s5。而计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现本发明变压器绕组变形在线诊断方法，即包括上述步骤s1-s5的过程。
[0060]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。