一种干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法与流程

一种干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，属于变压器安全运行技术设备领域。

背景技术：

1、干式变压器具备维护简便、损耗低、无油化、抗短路能力强等特点，在市区供电系统被广泛应用，其运行的安全稳定性直接影响供电可靠性。由于干式变压器绕组轻微的匝间短路故障不易检测，且极易快速演变为严重的多匝短路故障，导致绕组绝缘烧坏事故发生，直接威胁配电网的安全运行。如中国发明专利申请cn112731211a公开了一种接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，通过本接地变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，在接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，并能判断出故障相，及时发出跳闸指令，有效防止了接地变压器的烧毁，并提高了运维效率。中国发明专利申请cn112968423a公开了过电流保护的接地变压器低压绕组匝间短路故障保护方法，其通过将接地变压器高压侧过电流保护动作定值改为以低压侧容量为基准计算出的高压绕组额定电流in2的1.5倍，可在接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时达到动作定值，及时发出跳闸指令，有效防止了接地变压器的烧毁。

2、目前，实际工程中干式变压器的继电保护多采用电流差动保护和过流保护。虽然发生绕组匝间短路故障时短路匝的电流变化极大，但受绕组固有结构的限制，无法对绕组短路匝的电磁参数进行实际测量，而由此引起的主回路相电压、相电流变化微弱，不能使干式变压器过流保护及差动保护动作，从而可能引起干式变压器严重损坏甚至爆炸起火。

3、因此，能够提前感知并及时识别干式变压器绕组早期轻微匝间短路故障变得尤为重要，一直是干式变压器状态检测技术研究的热点和难点问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，在干式变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，并能判断出故障相，有效防止了干式变压器的烧毁。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，其特征在于：包括如下步骤：

3、步骤a，通过电流采集系统得到干式变压器低压绕组三相的电流值ia、ib、ic以及高绕组三相的电流值ia、ib、ic，通过电压采集系统得到干式变压器低压绕组三相的电压值ua、ub、uc以及高压绕组三相的电压值ua、ub、uc；

4、步骤b，电流采集系统计算正常工况下的电流不平衡度作为基准值，电压采集系统计算正常工况下的电压不平衡度作为基准值，电流采集系统计算实时状态的电流不平衡度作为有名值，电压采集系统计算实时状态的电压不平衡度作为有名值，同时计算电流不平衡度标幺值与电压不平衡度标幺值的差值；

5、步骤c，通过电压、电流采集系统计算干式变压器总绕组功率损耗变化率及各相绕组损耗变化率；

6、步骤d，判断电压、电流不平衡度差值是否为零，若为零，执行步骤k，若不为零，执行步骤e；

7、步骤e，判断干式变压器是否满足a相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤f，如果不满足，执行步骤g；

8、步骤f，干式变压器低压绕组中a相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；

9、步骤g，判断干式变压器是否满足b相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤h，如果不满足，执行步骤i；

10、步骤h，干式变压器低压绕组中b相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；

11、步骤i，判断干式变压器是否满足c相绕组发生匝间短路故障的判断条件，如果满足，执行步骤j，如果不满足，执行步骤l；

12、步骤j，干式变压器低压绕组中c相绕组发生匝间短路故障，执行步骤m；

13、步骤k，干式变压器运行正常；

14、步骤l，干式变压器低压绕组绝缘损坏，发出预警指令并进行显示；

15、步骤m，干式变压器低压绕组发生匝间短路故障，发出跳闸指令并进行显示。

16、优选的，步骤b中所述的电流不平衡度标幺值的计算方法为：

17、

18、其中，ua、ub、uc代表干事变压器三相电流互感器测得的电压瞬时值，uan、ubn、ucn代表干事变压器正常工况下三相电流互感器测得的电压值，a代表虚部。

19、优选的，步骤b中所述的电压不平衡度标幺值的计算方法为：

20、

21、其中，ia、ib、ic代表干事变压器三相电流互感器测得的电流瞬时值，ian、ibn、icn代表干事变压器正常工况下三相电流互感器测得的电流值，a代表虚部。

22、优选的，所述方法还包括，计算干式变压器电压、电流不平衡度差值，其计算方法为：

23、ξ＝|cvuf*-ccuf*|；

24、其中，u1、u2分别为一、二次侧的电压；i1、i2分别为一、二次侧的电流；分别为一、二次侧的功率因数；δp为实际损耗的有功功率；δpn为理论损耗的有功功率；ccuf*为干式变压器电压不平衡度标幺值；cvuf*为干式变压器电压不平衡度标幺值。

25、优选的，步骤c中的干式变压器总绕组功率损耗变化率及各相绕组损耗变化率的计算方法为：

26、

27、

28、其中，u1、u2分别为一、二次侧的电压；i1、i2分别为一、二次侧的电流；分别为一、二次侧的功率因数；δp为实际损耗的有功功率；δpn为理论损耗的有功功率，η为绕组损耗变化率。

29、优选的，步骤e中a相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：干式变压器电压不平衡度标幺值与电流不平衡度标幺值不为零；干式变压器总绕组损耗变化率大于20％，且a相大于b相、c相绕组损耗变化率。

30、优选的，步骤g中b相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：干式变压器电压不平衡度标幺值与电流不平衡度标幺值不为零；干式变压器总绕组损耗变化率大于20％，且b相大于a相、c相绕组损耗变化率。

31、优选的，步骤i中c相绕组发生匝间短路故障的判断条件为：干式变压器电压不平衡度标幺值与电流不平衡度标幺值不为零；干式变压器总绕组损耗变化率大于20％，且c相大于a相、b相绕组损耗变化率。

32、优选的，所述的电流采集系统包括低压绕组电流传感器、高压绕组电流传感器、信号采集单元、逻辑分析单元、通讯单元以及人机界面，低压绕组电流传感器和高压绕组电流传感器分别安装在干式变压器低压绕组和高压绕组中，电流传感器的输出端与信号采集单元的信号输入端相连，信号采集单元的输出端与逻辑分析单元的输入端相连，逻辑分析模块的输出端通过通讯单元与人机界面连接。

33、优选的，所述的电压采集系统包括低压绕组电压传感器、高压绕组电压传感器、信号采集单元、逻辑分析单元、通讯单元以及人机界面，低压绕组电压传感器和高压绕组电压传感器分别安装在干式变压器低压绕组和高压绕组中，电压传感器的输出端与信号采集单元的信号输入端相连，信号采集单元的输出端与逻辑分析单元的输入端相连，逻辑分析模块的输出端通过通讯单元与人机界面连接。

34、与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

35、本干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法通过本干式变压器低压绕组匝间短路故障及相别辨识方法，在干式变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时进行准确监测，并能判断出故障相，且能够提前感知干式变压器绕组的绝缘劣化情况，同时克服了干式变压器固有不对称及不平衡运行对匝间短路故障检测误差的影响，有效防止了干式变压器的烧毁，并提高了运维效率。