本發(fā)明屬于變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于建立變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法。

背景技術(shù)：

電力變壓器是電力系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)闹匾獦屑~設(shè)備，然而實(shí)際運(yùn)行中，變壓器不可避免的會(huì)遭受到各種短路電流的沖擊，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部繞組可能出現(xiàn)不同程度的變形。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，電網(wǎng)短路電流水平也隨之增大，變壓器繞組變形問題也會(huì)更加嚴(yán)峻。

當(dāng)前變壓器繞組變形的檢測(cè)方法主要有以下幾種：

1、吊罩檢修，該方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且效果一般；

2、根據(jù)前后兩次測(cè)試電容量的變化情況，判斷變壓器繞組狀態(tài)的電容量變化法；

3、利用變壓器箱體振動(dòng)信號(hào)分析繞組狀態(tài)的振動(dòng)信號(hào)分析法；

4、通過比較變壓器的漏抗變化，診斷繞組變形的短路阻抗法；

5、向變壓器內(nèi)部注入穩(wěn)定掃頻信號(hào)，并比較響應(yīng)變化的頻率響應(yīng)分析法。

其中后兩種方法由于測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單易攜、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用和研究。但在實(shí)際應(yīng)用中，兩者也具有一些缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)分析法的測(cè)試結(jié)果不直觀，無定量判斷標(biāo)準(zhǔn)可用，需經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)試人員對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向與縱向比較；短路阻抗法雖判據(jù)明確，但無法定位繞組故障，且靈敏度較低；頻率相應(yīng)分析法雖在國(guó)內(nèi)外得到了推廣和應(yīng)用，取得了一定成效，但在測(cè)試頻率響應(yīng)曲線的過程中仍存在一些不確定因素，使測(cè)試結(jié)果仍有不確定性。

因此，為了能夠比較準(zhǔn)確地掌握變壓器內(nèi)部繞組的健康狀態(tài)，盡早發(fā)現(xiàn)變壓器故障隱患、有效減小對(duì)變壓器繞組變形的誤判，提高變壓器繞組變形診斷精度，發(fā)明一種新的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)電力變壓器繞組變形故障的準(zhǔn)確判斷是目前特需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種建立變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征值對(duì)應(yīng)關(guān)系的分析方法，本發(fā)明可以直觀、定量的建立繞組變形與掃頻阻抗變化特征之間的關(guān)系，對(duì)掃頻阻抗特征曲線進(jìn)行深入解釋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器繞組變形的準(zhǔn)確判斷，提高變壓器繞組變形診斷精度。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種建立變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，包括以下步驟：

s1、建立變壓器繞組等效電路模型，所述的等效電路模型是以餅為單元建立的，該模型包括電感、電阻、每個(gè)單元的對(duì)地電容和縱向電容以及高低壓繞組之間的餅間電容；

s2、通過改變等效電路中掃頻阻抗特征電參數(shù)的值對(duì)不同類型繞組變形故障進(jìn)行電路參數(shù)故障模擬，所述電參數(shù)包括電感值和對(duì)地電容值，改變所述電感值可模擬餅間短路故障，改變所述對(duì)地電容值可模擬繞組的輻向變形；

s3、采用掃頻阻抗法對(duì)不同繞組變形故障進(jìn)行測(cè)試與仿真，得到不同變形故障類型下的掃頻阻抗曲線；

s4、采用相關(guān)系數(shù)法計(jì)算掃頻阻抗曲線變化前后的相關(guān)系數(shù)；

s5、采用三維有限元方法計(jì)算繞組變形狀態(tài)下的電參數(shù)，把這個(gè)參數(shù)再重新帶入到步驟（1）所述等效電路模型中，通過仿真得到另外的一條掃頻阻抗曲線，將所述的掃頻阻抗曲線與繞組正常狀態(tài)下的掃頻阻抗曲線進(jìn)行對(duì)比，利用相關(guān)系數(shù)法得到相關(guān)系數(shù)；

s6、通過步驟s4與步驟s5的對(duì)比計(jì)算分析，得到掃頻阻抗特征電參數(shù)變化與變壓器繞組變形故障類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

較佳地，所述等效電路模型中對(duì)應(yīng)的電感、電阻、對(duì)地電容、縱向電容等電路參數(shù)通過有限元法計(jì)算得到。

較佳地，所述相關(guān)系數(shù)法是引入相關(guān)系數(shù)指標(biāo)來表征故障前后掃頻阻抗曲線之間的偏差程度，相關(guān)系數(shù)可按下列公式計(jì)算：

（3-1）設(shè)有2個(gè)長(zhǎng)度為n的傳遞函數(shù)幅值序列、、，且、為實(shí)數(shù)，則兩個(gè)序列的標(biāo)準(zhǔn)差分別為：

，

（3-2）計(jì)算兩個(gè)序列的協(xié)方差：

（3-3）計(jì)算兩個(gè)序列的歸一化協(xié)方差系數(shù)：

（3-3）按照如下公式計(jì)算相關(guān)系數(shù)：

當(dāng)所述時(shí)，掃頻阻抗曲線相似程度很好，變壓器繞組無變形；

當(dāng)所述，掃頻阻抗曲線相異程度很小，變壓器繞組輕度變形；當(dāng)所述時(shí)，掃頻阻抗曲線相異程度很大，變壓器繞組嚴(yán)重變形。

本發(fā)明提出的一種建立變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征關(guān)系的方法，

其優(yōu)點(diǎn)是：該分析方法可以直觀、定量的建立繞組變形與掃頻阻抗變化特征之間的關(guān)系，對(duì)掃頻阻抗特征曲線進(jìn)行深入解釋，提高變壓器繞組變形診斷精度，并且有效減少變壓器離線檢修時(shí)，排油吊罩花費(fèi)的大量人力、物力和財(cái)力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是變壓器繞組等效電路圖；

圖2是變壓器繞組掃頻阻抗法測(cè)試接線示意圖；

圖3是一種變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征值對(duì)應(yīng)關(guān)系的分析方法

流程圖；

圖4為分析得到的繞組變形故障與等效電路參數(shù)變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種建立變壓器繞組變形故障與掃頻阻抗特征對(duì)應(yīng)關(guān)系的方法，包括以下步驟：

s1、如圖1所示，建立變壓器繞組等效電路模型，所述的等效電路模型是以餅為單元建立的，該模型包括電感、電阻、每個(gè)單元的對(duì)地電容和縱向電容以及高低壓繞組之間的餅間電容，圖1中為高壓側(cè)每餅的電阻，為低壓側(cè)每餅的電阻，與分別為高壓側(cè)與低壓側(cè)的縱向電容，和分別是高壓側(cè)與低壓側(cè)每餅的電感參數(shù)，和分別是高壓側(cè)和低壓側(cè)的每一餅對(duì)地電容參數(shù)，是高低壓繞組間的餅間電容，為高壓側(cè)繞組間的互感，為低壓繞組間的互感，為高低壓繞組間的互感；

s2、通過改變?nèi)鐖D1所示等效電路中掃頻阻抗特征電參數(shù)的值對(duì)不同類型繞組變形故障進(jìn)行電路參數(shù)故障模擬，所述電參數(shù)包括電感值和對(duì)地電容值，通過改變所述電感值和可模擬餅間短路故障，通過改變所述對(duì)地電容值和可模擬繞組的輻向變形；

s3、如圖2所示搭建掃頻阻抗測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括掃頻信號(hào)源、功率放大器、數(shù)據(jù)采集卡、采樣電阻、采樣電阻、計(jì)算機(jī)和若干測(cè)試連接線及夾具，采用掃頻阻抗法對(duì)不同繞組變形故障進(jìn)行測(cè)試與仿真，得到不同變形故障類型下的變壓器繞組掃頻阻抗和掃頻阻抗曲線；

s4、采用相關(guān)系數(shù)法計(jì)算掃頻阻抗曲線變化前后的相關(guān)系數(shù)；

s5、采用三維有限元方法計(jì)算繞組變形狀態(tài)下的電參數(shù)，把這個(gè)參數(shù)再重新帶入到步驟（1）所述等效電路模型中，通過仿真得到另外的一條掃頻阻抗曲線，將所述的掃頻阻抗曲線與繞組正常狀態(tài)下的掃頻阻抗曲線進(jìn)行對(duì)比，利用相關(guān)系數(shù)法得到相關(guān)系數(shù)；

s6、通過步驟s4與步驟s5的對(duì)比計(jì)算分析，得到電參數(shù)變化與變壓器繞組變形故障類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，按如圖3所示流程，可得到如圖4所示對(duì)比關(guān)系。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述等效電路模型中對(duì)應(yīng)的電感、電阻、對(duì)地電容、縱向電容等電路參數(shù)通過公式法或有限元法計(jì)算得到。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述相關(guān)系數(shù)法是引入相關(guān)系數(shù)指標(biāo)來表征故障前后掃頻阻抗曲線之間的偏差程度，相關(guān)系數(shù)可按下列公式計(jì)算：

（3-1）設(shè)有2個(gè)長(zhǎng)度為n的傳遞函數(shù)幅值序列、、，且、為實(shí)數(shù)，則兩個(gè)序列的標(biāo)準(zhǔn)差分別為：

，

（3-2）計(jì)算兩個(gè)序列的協(xié)方差：

（3-3）計(jì)算兩個(gè)序列的歸一化協(xié)方差系數(shù)：

（3-3）按照如下公式計(jì)算相關(guān)系數(shù)：

當(dāng)所述時(shí)，掃頻阻抗曲線相似程度很好，變壓器繞組無變形；

當(dāng)所述，掃頻阻抗曲線相異程度很小，變壓器繞組輕度變形；

當(dāng)所述時(shí)，掃頻阻抗曲線相異程度很大，變壓器繞組嚴(yán)重變形。