一种变压器绕组变形综合诊断方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变压器绕组变形综合诊断方法及系统，该方法首先获取变压器的绕组电容量、频率响应、短路阻抗、短路电流及累计短路时间数据，提出变形指标，利用所获得的数据计算变形指标；依据变形指标与绕组变形等级的关系，确定各变形指标对应绕组变形等级；按照专家系统及知识库，准确的确定当前变压器的变形状况；该方法通过大量的试验分析，从众多指标当中选取了与绕组变形紧密相关的几个变形指标，构建了变形指标与绕组变形等级之间的对应关系，简化了计算工作的同时确保了判断的准确度；该系统整个结构简单、操作方便，能够自动根据当前试验数据与运行工况综合诊断变压器绕组是否发生了变形及变形程度。
【专利说明】
-种变压器绕组变形综合诊断方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于电力工程技术领域，尤其设及一种变压器绕组变形综合诊断方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 变压器是电网系统的核屯、设备，也是最昂贵的设备之一，它的运行状态直接影响 着整个电网系统的安全与稳定。由于设计制造、工艺材料、运行维护和运行环境等方面的原 因，使得变压器绕组变形故障时有发生，特别是在短路电流的影响下，变压器绕组受强大电 动力作用，会发生塌陷、整体扭曲和位移等机械性永久变形。及时发现和修复变压器绕组变 形故障，能够延长变压器运行寿命，从而减少电力系统不必要的开支。目前，检测电力变压 器绕组变形的方法主要有：（1)根据绕组电容量的变化量判断绕组变形程度；（2)短路阻抗 法；（3)频率响应分析法。上述Ξ种方法均从一定程度上反映了变压器绕组变形状况，但需 要丰富的现场经验才能对绕组变形状况进行初步的判断，而且未考虑变压器运行工况(短 路电流及累计短路时间），很难综合准确诊断变压器绕组变形程度及故障类型。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种变压器绕组变形综合诊断方法及系统，其目的在于，对变压器 绕组各性能指标进行综合处理，构建专家知识库，综合准确诊断变压器绕组变形程度。
[0004] -种变压器绕组变形综合诊断方法，包括W下步骤：
[0005] 步骤1:实时获取变压器运行数据；
[0006] 所述变压器运行数据包括变压器绕组容量、频率响应、短路阻抗、短路电流及累计 短路时间；
[0007] 步骤2:将步骤1获取的变压器运行数据与变压器对应的初始数据按照W下公式计 算各对应变形指标，并按照对应绕组变形等级关系表，获取各变形指标对应的变形等级； [000引所述变形指标包括绕组电容变化率、频率响应相关系数、短路阻抗变化率W及短 路电流与短路时间；
[0009] 所述绕组电容变化率为AC%
[0010] 其中，和C威自分别表示变压器绕组当前的实时电容量和出厂时的初始电容量；
[0011] 表1绕组电容量变化率与变压器绕组变形等级对应关系
[0012]
[0013]所述频率响应相关系数为R，利用频率响应测试仪测得的变压器实时频率响应曲 线与出厂时频率响应曲线依次在低频段、中频段和高频段内计算获得的相关系数，依次为 化f、Rmf及Rhf;所述低频段、中频段和高频段的频率范围依次为（IkHz~lOOkHz)、（ lOOkHz~ 600曲z)、（600KHZ ~1000曲z);
[0014] 实时获得频率响应曲线，分Ξ频段计算相关系数，得到Ξ个频段的相关系数，所述 相关系数的计算是按照数学原理中的相关系数计算公式计算；
[0015] 表2频率响应相关系数与变压器绕组变形等级对应关系
[0016]
[0017]~所述短路阻抗变化率包括横向短路阻抗变化率Δ瑞^%和纵向短路阻抗变化率Δ 岛炯％ :
[0020] 其中，Za、Zb、Zc分别为实时测量的变压器A、B、CS相的短路阻抗值;Ζ当前指当前试验 时的实时测量获得的Α、ΒΧΞ相的短路阻抗值的平均值，Z勵自指出厂时Α、ΒΧΞ相的短路阻 抗值的平均值；
[0021] 表3 100MVAW上或220kV及W上变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级 对应关系
[0022]
[0023] ~表4 100MVAW下且220kV及W下变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级 对应关系
[0024]
[0025] 所述短路电流与短路时间是指距离变压器2公里内发生短路时的短路电流占变压 器允许短路电流的百分比I%W及累计短路时间t;
[0026] 表5短路电流占比及累计短路时间与变压器绕组变形等级对应关系
[0027]
[0028] 步骤4:依据各变形指标对应的变形等级，按照专家系统及知识库，确定变压器绕 组变形状况；
[0029] 表6专家系统及知识库 「00301
ο
[0031] -种变压器绕组变形综合诊断系统，采用上述的一种变压器绕组变形综合诊断方 法，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、短路电流测 量与累积短路时间测量单元、数据处理单元及专家规则控制库单元；
[0032] 所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路 电流测量与累积短路时间测量单元均与所述数据处理单元相连，所述数据处理单元与所述 专家规则控制库单元相连；
[0033] 数据处理单元对采集或测量的信号数据计算各变形指标，将获得的计算结果按照 绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专家规则控制库单元依 据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状况。
[0034] 有益效果
[0035] 本发明提供了一种变压器绕组变形综合诊断方法及系统，该方法首先获取变压器 的绕组电容量、频率响应、短路阻抗、短路电流及累计短路时间数据，提出变形指标，利用所 获得的数据计算变形指标;依据变形指标与绕组变形等级的关系，确定各变形指标对应绕 组变形等级;按照专家系统及知识库，准确的确定当前变压器的变形状况;该方法通过大量 的试验分析，从众多指标当中选取了与绕组变形紧密相关的几个变形指标，构建了变形指 标与绕组变形等级之间的对应关系，简化了计算工作的同时确保了判断的准确度;该系统 整个结构简单、操作方便，能够自动根据当前试验数据与运行工况综合诊断变压器绕组是 否发生了变形及变形程度。本系统能够准确诊断变压器绕组变形状况，正确指导其检修工 作;可防止和减小变压器故障进一步扩大与发展，预防电网事故的发生;有利于延长变压器 运行寿命，减少电力系统不必要的开支。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明所述系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0038] -种变压器绕组变形综合诊断方法，包括W下步骤：
[0039] 步骤1:实时获取变压器运行数据；
[0040] 所述变压器运行数据包括变压器绕组容量、频率响应、短路阻抗、短路电流及累计 短路时间；
[0041] 步骤2:将步骤1获取的变压器运行数据与变压器对应的初始数据按照W下公式计 算各对应变形指标，并按照对应绕组变形等级关系表，获取各变形指标对应的变形等级；
[0042] 所述变形指标包括绕组电容变化率、频率响应相关系数、短路阻抗变化率W及短 路电流与短路时间；
[0043] 所述绕组电容变化率为Δ C%，
[0044] 其中，(?对日相始分别表示变压器绕组当前的实时电容量和出厂时的初始电容量；
[0045] 表1绕组电容量变化率与变压器绕组变形等级对应关系
[0046]
[0047] 所述频率响应相关系数为R，利用频率响应测试仪测得的变压器实时频率响应曲 线与出厂时频率响应曲线依次在低频段、中频段和高频段内计算获得的相关系数，依次为 化f、Rmf及Rhf;所述低频段、中频段和高频段的频率范围依次为（IkHz~lOOkHz)、（ lOOkHz~ 600曲Z)、（600KHZ ~1000曲Z);
[004引表2频率响应相关系数与变压器绕组变形等级对应关系 [0049]
[0050]所述短路阻抗变化率包括横向短路阻抗变化率Δ瑞^%和纵向短路阻抗变化率Δ 岛炯％ :
[005引其中，Za、Zb、Zc分别为实时测量的变压器A、B、CS相的短路阻抗值;Ζ当前指当前试验 时的实时测量获得的Α、ΒΧΞ相的短路阻抗值的平均值，Z勵自指出厂时Α、ΒΧΞ相的短路阻 抗值的平均值;表3 100MVAW上或220kV及W上变压器，短路阻抗变化率与变压器 [0054] 绕组变形等级对应关系 「0化51
[0化6] 表4 100MVAW下且220kV及W下变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级 对应关系
[0化7]
[0059] 所述短路电流与短路时间是指距离变压器2公里内发生短路时的短路电流占变压 器允许短路电流的百分比I%W及累计短路时间t;
[0060] 表5短路电流占比及累计短路时间与变压器绕组变形等级对应关系
[0061]
[0062]步骤4:依据各变形指标对应的变形等级，按照专家系统及知识库，确定变压器绕 组变形状况；
[0063] 表6专家系统及知识库
[0064]
〇
[0066] 某变电站1台220kV变压器，发生过近区短路二次，短路电流I %分别为67 %与 73%，短路时间分别为0.34S与0.46S，根据该发明所述方法等级划分为II;电容量变化率 0.91 %，等级划分为I;频响数据化F为1.12，Rmf为1.26，Rhf为0.76，等级划分为II;短路阻抗 ΔZ|^炯％为2.1%，ΔZ输]%为3.2，等级划分为II。根据本发明所述系统诊断该变压器存在应 间或饼间短路，经过现场吊罩发现高压B相绕组靠上部位存在应间短路现象。
[0067] 从上述结果可知，本发明所述方法，应用简单，判断准确有效。
[0068] 如图1所示，一种变压器绕组变形综合诊断系统，采用上述的一种变压器绕组变形 综合诊断方法，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元、 短路电流测量与累积短路时间测量单元、数据处理单元及专家规则控制库单元；
[0069] 所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路 电流测量与累积短路时间测量单元均与所述数据处理单元相连，所述数据处理单元与所述 专家规则控制库单元相连；
[0070] 数据处理单元对采集或测量的信号数据计算各变形指标，将获得的计算结果按照 绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专家规则控制库单元依 据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状况。
【主权项】
1. 一种变压器绕组变形综合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1:实时获取变压器运行数据； 所述变压器运行数据包括变压器绕组容量、频率响应、短路阻抗、短路电流及累计短路 时间； 步骤2:将步骤1获取的变压器运行数据与变压器对应的初始数据按照以下公式计算各 对应变形指标，并按照对应绕组变形等级关系表，获取各变形指标对应的变形等级； 所述变形指标包括绕组电容变化率、频率响应相关系数、短路阻抗变化率以及短路电 流与短路时间；其中，Ci?和始分别表示变压器绕组当前的实时电容量和出厂时的初始电容量； 表1绕组电容量变化率与变压器绕组变形等级对应关系所述频率响应相关系数为R，利用频率响应测试仪测得的变压器实时频率响应曲线与 出厂时频率响应曲线依次在低频段、中频段和高频段内计算获得的相关系数，依次为Rlf、 Rmf及Rhf;所述低频段、中频段和高频段的频率范围依次为（1kHz~100kHZ)、（100kHz~ 600kHz)、（600KHz ~1000kHz); 表2频率响应相关系数与变压器绕组变形等级对应关系所述短路阻抗变化率包括横向短路阻抗变化率A為狗%和纵向短路阻抗变化率△ Z_%:其中，ZA、ZB、ZC分别为实时测量的变压器A、B、C三相的短路阻抗值;Z当前指当前试验时的 实时测量获得的A、B、C三相的短路阻抗值的平均值，指出厂时A、B、C三相的短路阻抗值 的平均值； 表3 100MVA以上或220kV及以上变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应 关系表4 100MVA以下且220kV及以下变压器，短路阻抗变化率与变压器绕组变形等级对应 关系所述短路电流与短路时间是指距离变压器2公里内发生短路时的短路电流占变压器允 许短路电流的百分比1%以及累计短路时间t; 表5短路电流占比及累计短路时间与变压器绕组变形等级对应关系步骤4:依据各变形指标对应的变形等级，按照专家系统及知识库，确定变压器绕组变 形状况； 表6专家系统及知识库2.-种变压器绕组变形综合诊断系统，其特征在于，采用权利要求1所述的一种变压器 绕组变形综合诊断方法，包括变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采 集单元、短路电流测量与累积短路时间测量单元、数据处理单元及专家规则控制库单元； 所述变压器绕组电容量采集单元、频率响应测量单元、短路阻抗采集单元及短路电流 测量与累积短路时间测量单元均与所述数据处理单元相连，所述数据处理单元与所述专家 规则控制库单元相连； 数据处理单元对采集或测量的信号数据按照权1中的数据计算方法进行数据计算，将 获得的计算结果按照绕组变形等级对应关系输出各变形指标对应的绕组变形等级，所述专 家规则控制库单元依据输入的各变形指标的绕组变形等级，输出当前变压器的绕组变形状 况。
【文档编号】G01B7/16GK105823960SQ201610158173
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】赵世华, 刘赟, 孙利朋, 叶会生, 黄海波, 万勋, 刘兴文
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院