基于小波分析的变压器绕组匝间短路检测方法研究

摘要

变压器作为电力系统中不可或缺的设备之一，一旦其出现故障会给系统带来严重的停电事故。据相关文献显示，因绕组匝间短路引成的变压器故障占变压器故障总数的比例比较大。在实际运行过程中，当绕组发生较轻微的匝间短路时，变压器仍能够运行，若长时间带故障运行可能会导致更为严重的后果甚至损毁变压器。因此，研究变压器匝间短路的检测方法，具有重要的理论意义和工程实际意义。
　　本文结合变压器的电磁理论知识，通过分析得到变压器绕组电抗和短路发生位置的关系。发现当一次侧绕组发生匝间短路时，变压器绕组的电抗是减小的;当二次侧绕组发生匝间短路时，一次侧电抗可能小于正常值也可能小于正常值。总之无论内部短路发生在何处，绕组电抗均不等于额定值，其值之增加或减少随短路位置的变化是非线性的。绕组电抗的变化必然会引起绕组内高频分量的变化。根据这一匝间短路特征，本文提出一种新的变压器匝间短路诊断方法。本方法以变压器铁芯接地电流来作为信号源，当变压器运行在工频电流环境下时，虽然变压器外加电压是工频信号，但是由于铁芯是非线性的，所以铁芯接地电流中必然会含有高频分量。当绕组发生匝间短路时，绕组的电抗必然会发生变化，从而引起铁芯接电流信号中所含高频分量的变化，本方法应用小波多分辨技术对信号进行多尺度分解，得到信号的高频分量，通过对比不同工况下信号在分解相同尺度情况下所含高频分量的多少，实现了变压器绕组匝间短路的故障诊断。一系列实验室试验，初步证实了本文方法的有效性和可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 变压器发生匝间短路的因素

1．2．1 过负荷

1．2．2 绕组绝缘受潮

1．2．3 变压器中的杂质

1．2．4 其他原因

1．3 变压器匝间绝缘检测国内外研究现状

1．3．1 电流电压比法

1．3．2．功率损耗法

1．3．3 变压器冲击试验方法

1．3．4 工频电压法

1．4 本文的主要研究内容

第2章 变压器匝间短路故障对绕组电抗的影响

2．1 变压器结构

2．1．1 铁芯

2．1．2 绕组

2．2 变压器短路匝电流的变化

2．2．1 问题的提出

2．2．2 绕组匝间短路发生的物理分析

2．3 变压器内部故障的电磁分析

2．4 变压器内部匝间短路对绕组电抗的影响

2．5 本章小结

第3章 小波多尺度分解

3．1 傅里叶级数

3．2 小波变换的应用

3．3 傅里叶变换和小波变换的比较

3．4．小波分析理论

3．4．1 小波简介及定义

3．4．2 连续小波变换的定义和性质

3．4．3 离散小波变换

3．5 多分辨率多尺度分析

3．6 Mallat算法

3．6．1 Mallat分解算法

3．6．2 Mallat合成算法

3．7 小波包的基本理论

3．7．1 小波包的基本理论

3．7．2 小波包的性质

3．8 本章小结

第4章 变压器匝间短路检测方法及实验验证

4．1 小波分析在变压器匝间短路故障诊断中的应用

4．1．1 短路前后绕组线匝的电感变化分析

4．1．2 小波多尺度分解在信号分析中的应用

4．2 变压器绕组匝间短路试验设计

4．3 试验设备

4．4 试验接线

4．5 变压器试验数据分析

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

作者简介