一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法

本发明属于电力设备故障识别领域，具体涉及一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法。

背景技术：

1、变压器在电能的生成、传输、分配和使用中都发挥着关键的作用。其性能的稳定和可靠对维持系统的运行至关重要。大量研究表明，变压器故障主要由变压器的绕组损坏引起。绕组故障可能由运输、安装等过程中的机械应力，以及运行时的电气应力所导致。起初的轻微故障又将导致变压器运行于较差的工作状态，引发一系列恶性循环，加速变压器的损坏。因此，及时的对故障进行诊断和定位，判断变压器绕组的工作状态，对于预防变压器突发故障、保证系统的稳定运行都有着极其重要的意义。

2、变压器的绕组可视为由电阻、电导、电感、电容组成的二端口网络，当绕组发生故障时，网络中的电感、电容参数也会发生对应的变化，进而引起二端口网络模型传递函数h(jω)发生变化，使得网络的频率响应特性发生变化。因此，可以通过绕组的频率响应特性判断绕组的故障状态。雷电冲击实验是变压器在投运之前必须要进行的实验之一，若将雷电冲击作为激励信号在绕组一端输入，测量绕组另一端响应信号，这样就可以在不需要添加额外设备的情况下测得变压器的频响曲线。但是目前还没有脉冲频响曲线的相关标准能够对绕组的故障进行定位，针对这一问题，结合雷电冲击脉冲作为激励的优势，本发明专利介绍了一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法，具有对变压器故障类型进行有效的分类，对故障位置定位精准的优点，对于电力系统的可靠运行以及变压器的快速维修都有着重要的意义。

技术实现思路

1、本申请提供了一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法，根据所提出的特征参数能够准确的判断变压器的故障类型、定位故障发生的位置。

2、本申请提供了一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法，所述方法包括：

3、步骤一：获取雷击冲击下的频率响应信号

4、通过雷电冲击频响曲线测试系统，得到0-1mhz下的幅频响应数据以及相频响应数据，各个频率下的数据分别表示为x＝[(x1,f2),(x2,f2)，(x3,f3)…(xn,fn)]、ph＝[(p1,f2),(p2,f2)，(p3,f3)…(pn,fn)]。

5、步骤二：变压器状态判断

6、计算获得绕组频响曲线的偏移系数dh：不支持多行文本！

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9、式中，x表示故障情况下变压器幅频响应曲线，y表示用于参考的正常变压器幅频响应曲线；x表示x中的一个点，y表示y中的一个点；||x-y||表示点x和点y之间的欧式距离；n为幅频响应曲线的总点数。当dh＜d1时判断变压器绕组未发生故障；当dh＞d1时判断变压器绕组发生故障。d1是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

10、步骤三：变压器故障类型判断，包括：

11、(1)、再次利用偏移系数dh，当dh＞d2时判断变压器发生的故障为绕组短路故障；d2是和变压器型号、大小、容量有关的常数，且d1＜d2；

12、(2)、计算绕组故障类型判断因子α：

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16、式中，表示a1、a2、a3、a4的均值。当α＜d3时变压器绕组存在轴向移位故障，当α＞d3时变压器绕组存在绕组辐向形变故障。

17、步骤四：变压器故障的定位

18、(1)、当步骤三诊断得到的故障为绕组短路时，截取相频响应曲线400khz-480khz频段的数据重新表示为p＝[(p1,f2),(p2,f2)，(p3,f3)…(pn1,fn1)]，结合幅频响应曲线的数据计算短路故障定位因子flf1。

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20、式中:q＝[(q1,f2),(q2,f2)，(q3,f3)…(qn1,fn1)]表示用于参考的正常变压器相频响应曲线；xmax是幅频曲线幅值最大值；n1表示截取相频响应曲线的总点数。h(p,q)与上文中的h(x,y)的计算方法一致。当flf1＜f1时，变压器绕组的中部发生短路故障；当f1＜flf1＜f2时，变压器绕组的底部发生短路故障；当f2＜flf1时，变压器绕组的顶部发生短路故障；f1、f2是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

21、(2)、当步骤三诊断得到的故障为绕组轴向移位时，截取相频响应曲线400khz-480khz频段的数据重新表示为结合幅频响应曲线的计算轴向移位故障定位因子flf2、flf3。

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23、式中:为幅频特性曲线幅值的均值；为幅频特性曲线幅值绝对值的均值。当flf2＜f3时，变压器绕组的轴向移位故障发生在顶部；当flf2＞f3时，变压器绕组的轴向移位故障发生在其他位置；f3是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

24、当flf2＞f3时，计算故障定位因子flf3

25、

26、当flf3＜f4时，变压器绕组的轴向移位故障发生在中部；当flf3＞f4时，变压器绕组的轴向移位故障发生在底部。f4是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

27、(3)、当步骤三诊断得到的故障为辐向形变时，截取相频响应曲线400khz-480khz频段的数据重新表示为结合幅频响应曲线的计算辐向形变故障定位因子flf4、flf5。

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29、式中:xmax为幅频特性曲线幅值的最大值。当flf4＜f5时，变压器绕组的辐向形变故障发生在顶部；当flf4＞f5时，变压器绕组的辐向形变故障发生在其他位置；f5是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

30、当flf4＞f5时，计算故障定位因子flf5

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32、当flf5＜f6时，变压器绕组的辐向形变故障发生在底部；当flf5＞f6时，变压器绕组的辐向形变故障发生在中部。f6是和变压器型号、大小、容量有关的常数。

技术特征：

1.一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种基于雷电冲击频响曲线的变压器绕组故障诊断及定位方法。首先，通过脉冲频响测试系统，得到0‑1MHz下的幅频响应曲线以及相频响应曲线；其次，计算频响曲线的偏移系数DH、故障类型判断因子α，判断变压器绕组是否发生故障，区分绕组发生故障为饼间短路、轴向位移或是辐向形变；然后通过不同的故障类型进一步计算故障定位因子FLF<subgt;1</subgt;、FLF<subgt;2</subgt;、FLF<subgt;3</subgt;、FLF<subgt;4</subgt;、FLF<subgt;5</subgt;、FLF<subgt;6</subgt;，区分绕组故障发生在顶部、中部或是底部。

技术研发人员：周利军,陈冀辉,李冬
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12