一種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系統(tǒng)，該方法首先獲取變壓器的繞組電容量、頻率響應(yīng)、短路阻抗、短路電流及累計短路時間數(shù)據(jù)，提出變形指標(biāo)，利用所獲得的數(shù)據(jù)計算變形指標(biāo)；依據(jù)變形指標(biāo)與繞組變形等級的關(guān)系，確定各變形指標(biāo)對應(yīng)繞組變形等級；按照專家系統(tǒng)及知識庫，準(zhǔn)確的確定當(dāng)前變壓器的變形狀況；該方法通過大量的試驗(yàn)分析，從眾多指標(biāo)當(dāng)中選取了與繞組變形緊密相關(guān)的幾個變形指標(biāo)，構(gòu)建了變形指標(biāo)與繞組變形等級之間的對應(yīng)關(guān)系，簡化了計算工作的同時確保了判斷的準(zhǔn)確度；該系統(tǒng)整個結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，能夠自動根據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)與運(yùn)行工況綜合診斷變壓器繞組是否發(fā)生了變形及變形程度。
【專利說明】
-種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器是電網(wǎng)系統(tǒng)的核屯、設(shè)備，也是最昂貴的設(shè)備之一，它的運(yùn)行狀態(tài)直接影響 著整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。由于設(shè)計制造、工藝材料、運(yùn)行維護(hù)和運(yùn)行環(huán)境等方面的原 因，使得變壓器繞組變形故障時有發(fā)生，特別是在短路電流的影響下，變壓器繞組受強(qiáng)大電 動力作用，會發(fā)生塌陷、整體扭曲和位移等機(jī)械性永久變形。及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù)變壓器繞組變 形故障，能夠延長變壓器運(yùn)行壽命，從而減少電力系統(tǒng)不必要的開支。目前，檢測電力變壓 器繞組變形的方法主要有：（1)根據(jù)繞組電容量的變化量判斷繞組變形程度；（2)短路阻抗 法；（3)頻率響應(yīng)分析法。上述Ξ種方法均從一定程度上反映了變壓器繞組變形狀況，但需 要豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)才能對繞組變形狀況進(jìn)行初步的判斷，而且未考慮變壓器運(yùn)行工況(短 路電流及累計短路時間），很難綜合準(zhǔn)確診斷變壓器繞組變形程度及故障類型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供了一種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系統(tǒng)，其目的在于，對變壓器 繞組各性能指標(biāo)進(jìn)行綜合處理，構(gòu)建專家知識庫，綜合準(zhǔn)確診斷變壓器繞組變形程度。
[0004] -種變壓器繞組變形綜合診斷方法，包括W下步驟：
[0005] 步驟1:實(shí)時獲取變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)；
[0006] 所述變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)包括變壓器繞組容量、頻率響應(yīng)、短路阻抗、短路電流及累計 短路時間；
[0007] 步驟2:將步驟1獲取的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)與變壓器對應(yīng)的初始數(shù)據(jù)按照W下公式計 算各對應(yīng)變形指標(biāo)，并按照對應(yīng)繞組變形等級關(guān)系表，獲取各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級； [000引所述變形指標(biāo)包括繞組電容變化率、頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)、短路阻抗變化率W及短 路電流與短路時間；
[0009] 所述繞組電容變化率為AC%
[0010] 其中，和C威自分別表示變壓器繞組當(dāng)前的實(shí)時電容量和出廠時的初始電容量；
[0011] 表1繞組電容量變化率與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系
[0012]
[0013]所述頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)為R，利用頻率響應(yīng)測試儀測得的變壓器實(shí)時頻率響應(yīng)曲 線與出廠時頻率響應(yīng)曲線依次在低頻段、中頻段和高頻段內(nèi)計算獲得的相關(guān)系數(shù)，依次為 化f、Rmf及Rhf;所述低頻段、中頻段和高頻段的頻率范圍依次為（IkHz~lOOkHz)、（ lOOkHz~ 600曲z)、（600KHZ ~1000曲z);
[0014] 實(shí)時獲得頻率響應(yīng)曲線，分Ξ頻段計算相關(guān)系數(shù)，得到Ξ個頻段的相關(guān)系數(shù)，所述 相關(guān)系數(shù)的計算是按照數(shù)學(xué)原理中的相關(guān)系數(shù)計算公式計算；
[0015] 表2頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系
[0016]
[0017]~所述短路阻抗變化率包括橫向短路阻抗變化率Δ瑞^%和縱向短路阻抗變化率Δ 島炯％ :
[0020] 其中，Za、Zb、Zc分別為實(shí)時測量的變壓器A、B、CS相的短路阻抗值;Ζ當(dāng)前指當(dāng)前試驗(yàn) 時的實(shí)時測量獲得的Α、ΒΧΞ相的短路阻抗值的平均值，Z勵自指出廠時Α、ΒΧΞ相的短路阻 抗值的平均值；
[0021] 表3 100MVAW上或220kV及W上變壓器，短路阻抗變化率與變壓器繞組變形等級 對應(yīng)關(guān)系
[0022]
[0023] ~表4 100MVAW下且220kV及W下變壓器，短路阻抗變化率與變壓器繞組變形等級 對應(yīng)關(guān)系
[0024]
[0025] 所述短路電流與短路時間是指距離變壓器2公里內(nèi)發(fā)生短路時的短路電流占變壓 器允許短路電流的百分比I%W及累計短路時間t;
[0026] 表5短路電流占比及累計短路時間與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系
[0027]
[0028] 步驟4:依據(jù)各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級，按照專家系統(tǒng)及知識庫，確定變壓器繞 組變形狀況；
[0029] 表6專家系統(tǒng)及知識庫 「00301
ο
[0031] -種變壓器繞組變形綜合診斷系統(tǒng)，采用上述的一種變壓器繞組變形綜合診斷方 法，包括變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采集單元、短路電流測 量與累積短路時間測量單元、數(shù)據(jù)處理單元及專家規(guī)則控制庫單元；
[0032] 所述變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采集單元及短路 電流測量與累積短路時間測量單元均與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述 專家規(guī)則控制庫單元相連；
[0033] 數(shù)據(jù)處理單元對采集或測量的信號數(shù)據(jù)計算各變形指標(biāo)，將獲得的計算結(jié)果按照 繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系輸出各變形指標(biāo)對應(yīng)的繞組變形等級，所述專家規(guī)則控制庫單元依 據(jù)輸入的各變形指標(biāo)的繞組變形等級，輸出當(dāng)前變壓器的繞組變形狀況。
[0034] 有益效果
[0035] 本發(fā)明提供了一種變壓器繞組變形綜合診斷方法及系統(tǒng)，該方法首先獲取變壓器 的繞組電容量、頻率響應(yīng)、短路阻抗、短路電流及累計短路時間數(shù)據(jù)，提出變形指標(biāo)，利用所 獲得的數(shù)據(jù)計算變形指標(biāo);依據(jù)變形指標(biāo)與繞組變形等級的關(guān)系，確定各變形指標(biāo)對應(yīng)繞 組變形等級;按照專家系統(tǒng)及知識庫，準(zhǔn)確的確定當(dāng)前變壓器的變形狀況;該方法通過大量 的試驗(yàn)分析，從眾多指標(biāo)當(dāng)中選取了與繞組變形緊密相關(guān)的幾個變形指標(biāo)，構(gòu)建了變形指 標(biāo)與繞組變形等級之間的對應(yīng)關(guān)系，簡化了計算工作的同時確保了判斷的準(zhǔn)確度;該系統(tǒng) 整個結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，能夠自動根據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)與運(yùn)行工況綜合診斷變壓器繞組是 否發(fā)生了變形及變形程度。本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確診斷變壓器繞組變形狀況，正確指導(dǎo)其檢修工 作;可防止和減小變壓器故障進(jìn)一步擴(kuò)大與發(fā)展，預(yù)防電網(wǎng)事故的發(fā)生;有利于延長變壓器 運(yùn)行壽命，減少電力系統(tǒng)不必要的開支。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0038] -種變壓器繞組變形綜合診斷方法，包括W下步驟：
[0039] 步驟1:實(shí)時獲取變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)；
[0040] 所述變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)包括變壓器繞組容量、頻率響應(yīng)、短路阻抗、短路電流及累計 短路時間；
[0041] 步驟2:將步驟1獲取的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)與變壓器對應(yīng)的初始數(shù)據(jù)按照W下公式計 算各對應(yīng)變形指標(biāo)，并按照對應(yīng)繞組變形等級關(guān)系表，獲取各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級；
[0042] 所述變形指標(biāo)包括繞組電容變化率、頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)、短路阻抗變化率W及短 路電流與短路時間；
[0043] 所述繞組電容變化率為Δ C%，
[0044] 其中，(?對日相始分別表示變壓器繞組當(dāng)前的實(shí)時電容量和出廠時的初始電容量；
[0045] 表1繞組電容量變化率與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系
[0046]
[0047] 所述頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)為R，利用頻率響應(yīng)測試儀測得的變壓器實(shí)時頻率響應(yīng)曲 線與出廠時頻率響應(yīng)曲線依次在低頻段、中頻段和高頻段內(nèi)計算獲得的相關(guān)系數(shù)，依次為 化f、Rmf及Rhf;所述低頻段、中頻段和高頻段的頻率范圍依次為（IkHz~lOOkHz)、（ lOOkHz~ 600曲Z)、（600KHZ ~1000曲Z);
[004引表2頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系 [0049]
[0050]所述短路阻抗變化率包括橫向短路阻抗變化率Δ瑞^%和縱向短路阻抗變化率Δ 島炯％ :
[005引其中，Za、Zb、Zc分別為實(shí)時測量的變壓器A、B、CS相的短路阻抗值;Ζ當(dāng)前指當(dāng)前試驗(yàn) 時的實(shí)時測量獲得的Α、ΒΧΞ相的短路阻抗值的平均值，Z勵自指出廠時Α、ΒΧΞ相的短路阻 抗值的平均值;表3 100MVAW上或220kV及W上變壓器，短路阻抗變化率與變壓器 [0054] 繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系 「0化51
[0化6] 表4 100MVAW下且220kV及W下變壓器，短路阻抗變化率與變壓器繞組變形等級 對應(yīng)關(guān)系
[0化7]
[0059] 所述短路電流與短路時間是指距離變壓器2公里內(nèi)發(fā)生短路時的短路電流占變壓 器允許短路電流的百分比I%W及累計短路時間t;
[0060] 表5短路電流占比及累計短路時間與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系
[0061]
[0062]步驟4:依據(jù)各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級，按照專家系統(tǒng)及知識庫，確定變壓器繞 組變形狀況；
[0063] 表6專家系統(tǒng)及知識庫
[0064]
〇
[0066] 某變電站1臺220kV變壓器，發(fā)生過近區(qū)短路二次，短路電流I %分別為67 %與 73%，短路時間分別為0.34S與0.46S，根據(jù)該發(fā)明所述方法等級劃分為II;電容量變化率 0.91 %，等級劃分為I;頻響數(shù)據(jù)化F為1.12，Rmf為1.26，Rhf為0.76，等級劃分為II;短路阻抗 ΔZ|^炯％為2.1%，ΔZ輸]%為3.2，等級劃分為II。根據(jù)本發(fā)明所述系統(tǒng)診斷該變壓器存在應(yīng) 間或餅間短路，經(jīng)過現(xiàn)場吊罩發(fā)現(xiàn)高壓B相繞組靠上部位存在應(yīng)間短路現(xiàn)象。
[0067] 從上述結(jié)果可知，本發(fā)明所述方法，應(yīng)用簡單，判斷準(zhǔn)確有效。
[0068] 如圖1所示，一種變壓器繞組變形綜合診斷系統(tǒng)，采用上述的一種變壓器繞組變形 綜合診斷方法，包括變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采集單元、 短路電流測量與累積短路時間測量單元、數(shù)據(jù)處理單元及專家規(guī)則控制庫單元；
[0069] 所述變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采集單元及短路 電流測量與累積短路時間測量單元均與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述 專家規(guī)則控制庫單元相連；
[0070] 數(shù)據(jù)處理單元對采集或測量的信號數(shù)據(jù)計算各變形指標(biāo)，將獲得的計算結(jié)果按照 繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系輸出各變形指標(biāo)對應(yīng)的繞組變形等級，所述專家規(guī)則控制庫單元依 據(jù)輸入的各變形指標(biāo)的繞組變形等級，輸出當(dāng)前變壓器的繞組變形狀況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變壓器繞組變形綜合診斷方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:實(shí)時獲取變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)； 所述變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)包括變壓器繞組容量、頻率響應(yīng)、短路阻抗、短路電流及累計短路 時間； 步驟2:將步驟1獲取的變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)與變壓器對應(yīng)的初始數(shù)據(jù)按照以下公式計算各 對應(yīng)變形指標(biāo)，并按照對應(yīng)繞組變形等級關(guān)系表，獲取各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級； 所述變形指標(biāo)包括繞組電容變化率、頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)、短路阻抗變化率以及短路電 流與短路時間；其中，Ci?和始分別表示變壓器繞組當(dāng)前的實(shí)時電容量和出廠時的初始電容量； 表1繞組電容量變化率與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系所述頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)為R，利用頻率響應(yīng)測試儀測得的變壓器實(shí)時頻率響應(yīng)曲線與 出廠時頻率響應(yīng)曲線依次在低頻段、中頻段和高頻段內(nèi)計算獲得的相關(guān)系數(shù)，依次為Rlf、 Rmf及Rhf;所述低頻段、中頻段和高頻段的頻率范圍依次為（1kHz~100kHZ)、（100kHz~ 600kHz)、（600KHz ~1000kHz); 表2頻率響應(yīng)相關(guān)系數(shù)與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系所述短路阻抗變化率包括橫向短路阻抗變化率A為狗%和縱向短路阻抗變化率△ Z_%:其中，ZA、ZB、ZC分別為實(shí)時測量的變壓器A、B、C三相的短路阻抗值;Z當(dāng)前指當(dāng)前試驗(yàn)時的 實(shí)時測量獲得的A、B、C三相的短路阻抗值的平均值，指出廠時A、B、C三相的短路阻抗值 的平均值； 表3 100MVA以上或220kV及以上變壓器，短路阻抗變化率與變壓器繞組變形等級對應(yīng) 關(guān)系表4 100MVA以下且220kV及以下變壓器，短路阻抗變化率與變壓器繞組變形等級對應(yīng) 關(guān)系所述短路電流與短路時間是指距離變壓器2公里內(nèi)發(fā)生短路時的短路電流占變壓器允 許短路電流的百分比1%以及累計短路時間t; 表5短路電流占比及累計短路時間與變壓器繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系步驟4:依據(jù)各變形指標(biāo)對應(yīng)的變形等級，按照專家系統(tǒng)及知識庫，確定變壓器繞組變 形狀況； 表6專家系統(tǒng)及知識庫2.-種變壓器繞組變形綜合診斷系統(tǒng)，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的一種變壓器 繞組變形綜合診斷方法，包括變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采 集單元、短路電流測量與累積短路時間測量單元、數(shù)據(jù)處理單元及專家規(guī)則控制庫單元； 所述變壓器繞組電容量采集單元、頻率響應(yīng)測量單元、短路阻抗采集單元及短路電流 測量與累積短路時間測量單元均與所述數(shù)據(jù)處理單元相連，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述專家 規(guī)則控制庫單元相連； 數(shù)據(jù)處理單元對采集或測量的信號數(shù)據(jù)按照權(quán)1中的數(shù)據(jù)計算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，將 獲得的計算結(jié)果按照繞組變形等級對應(yīng)關(guān)系輸出各變形指標(biāo)對應(yīng)的繞組變形等級，所述專 家規(guī)則控制庫單元依據(jù)輸入的各變形指標(biāo)的繞組變形等級，輸出當(dāng)前變壓器的繞組變形狀 況。
【文檔編號】G01B7/16GK105823960SQ201610158173
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】趙世華, 劉赟, 孫利朋, 葉會生, 黃海波, 萬勛, 劉興文
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院