一种基于负载状态的电力变压器绕组松动的诊断方法

摘要

本发明涉及一种基于负载状态的电力变压器绕组松动的诊断方法，属于电力变压器安全监测技术领域。该方法执行如下步骤：1）设定采样频率和采样时间；2）测量电力变压器的B相低压侧电流；3）获取各振动传感器的振动信号；4）计算第一阈值和第二阈值；5）判断是否已设定第一阈值和第二阈值；6）对负载状态的电力变压器进行监测，并进行松动判断；7）若经过连续3次判断得到的结果仍是第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值，则电力变压器的绕组松动；若不是连续3次判断得出第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值的结果，则返回步骤6）。本方法利用基频及其倍频分量的关系进行绕组松动诊断，避免了精度不够问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力变压器绕组松动的诊断方法，属于电力变压器安全监测技术领域。

背景技术

从国内外有关变压器的统计资料表明，绕组的松动变形是发生故障较多的原因之一。对于有绕组松动的变压器，当松动未危及绝缘时，油中总烃及各组分含量保持正常，吊芯检查最简单直观但是却要花费大量的人力、物力、财力。因此，必须寻求简便的检测变压器绕组松动的方法。

从机械结构的角度来看，电力变压器器身表面的振动与变压器绕组的压紧状况密切相关。电磁力引起的绕组振动可以通过铁芯、支撑杆件以及绝缘油传递到油箱表面，因此可以通过测量振动的方式来检测绕组是否发生松动。基于振动信号的电力变压器状态监测方法实现方便，监测系统与变压器没有电气联系，不影响设备正常运行。现有技术对变压器振动进行研究，分析变压器绕组松动变形后油箱振动信号中100Hz分量会发生变化，并且与绕组电流的平方成正比。若仅仅根据基频分量的变化来对变压器绕组松动进行诊断，其准确性并不高，易出现误判。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种基于负载状态的电力变压器绕组松动的诊断方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种基于负载状态的电力变压器绕组松动的诊断方法，执行如下步骤：

1）设定安装于所述电力变压器上第一振动传感器、第二振动传感器和第三振动传感器的采样频率和采样时间；

2）测量所述电力变压器的B相低压侧电流；

3）根据所述采样频率和采样时间对各振动传感器进行采样，得到各振动传感器的振动信号；

4）由所述振动信号和B相低压侧电流得到第一阈值和第二阈值；

5）判断是否已设定第一阈值和第二阈值，若未设定第一阈值和第二阈值，则返回步骤1）；若已设定第一阈值和第二阈值，则进入步骤6）；

6）对负载状态的所述电力变压器进行监测，获得所述电力变压器在负载运行状态下的第一特征值和第二特征值，并进行松动判断。

若所述第一特征值大于所述第一阈值且第二特征值大于所述第二阈值，则进入步骤7）；

若所述第一特征值小于所述第一阈值或所述第二特征值小于所述第二阈值，则再次获取第一特征值和第二特征值，并重新进行松动判断；

7）若经过连续3次判断得到的结果仍是第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值，则所述电力变压器的绕组松动；若不是连续3次判断得出第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值的结果，则返回步骤6）；

所述第一阈值由第一归一化幅值乘以系数a得到，所述第一归一化幅值为所述第二振动传感器的100Hz分量幅值除以所述B相低压侧电流标幺值的平方后再换算成所述电力变压器的额定电流的归一化值；

所述第二阈值由所述第三振动传感器的200Hz分量幅值与所述第三振动传感器的100Hz分量幅值的比值乘以系数b得到；

所述第一特征值为所述电力变压器负载运行状态时的第二归一化幅值，所述第二归一化幅值为所述电力变压器负载运行状态时的第二振动传感器的100Hz分量幅值除以所述B相低压侧电流标幺值的平方后再换算成所述电力变压器的额定电流的归一化值；

所述第二特征值由所述电力变压器负载运行状态时的第三振动传感器的200Hz分量幅值与所述第三振动传感器的100Hz分量幅值的比值；

所述系数a大于1且小于3；所述系数b大于1且小于2；

上述技术方案的改进是：所述系数a为2.5，所述系数b为1.2。

上述技术方案的改进是：步骤3）对所述各振动传感器进行至少3次采样，并计算振动信号中各分量幅值的算数平均值。若经过3次采样得到的振动信号的最大值和最小值相差50%以上，则重新进行振动信号的采集；若在50%以下，则计算振动信号中各分量幅值的算数平均值。

本发明的有益效果是：本方法利用基频及其倍频分量的关系进行绕组松动诊断，提高了诊断准确性，同时规避了倍频分量信号总体较小带来的精度不够的问题，利用100Hz、200Hz分量及其相互间的关系来判断变压器绕组松动缺陷，由于变压器振动信号中，100Hz和200Hz分量幅值较大，所以对信号监测精度要求不高，而且还考虑了绕组电流对振动信号幅值的影响，能够方便、准确地判断变压器绕组松动缺陷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的流程图。

图2是本发明实施例中的电力变压器及安装于电力变压器上的振动传感器的示意图。

图3是本发明实施例变压器A相绕组松动时2号点在60%额定电流下的振动频谱图。

图4是本发明实施例变压器A相绕组松动时2号点在100%额定电流下的振动频谱图。

图5是本发明实施例变压器A相绕组松动时2号点在110%额定电流下的振动频谱图。

具体实施方式

实施例

本实施例的一种基于负载状态的电力变压器绕组松动的诊断方法，执行如下步骤：

1）设定安装于电力变压器上第一振动传感器、第二振动传感器（2号点）和第三振动传感器（3号点）的采样频率和采样时间；

2）测量电力变压器的B相低压侧电流；

3）根据采样频率和采样时间对各振动传感器进行采样，得到各振动传感器的振动信号；

4）由振动信号和B相低压侧电流得到第一阈值和第二阈值；

5）判断是否已设定第一阈值和第二阈值，若未设定第一阈值和第二阈值，则返回步骤1）；若已设定第一阈值和第二阈值，则进入步骤6）；

6）对负载状态的电力变压器进行监测，获得电力变压器在负载运行状态下的第一特征值和第二特征值，并进行松动判断。

若第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值，则进入步骤7）；

若第一特征值小于第一阈值或第二特征值小于第二阈值，则再次获取第一特征值和第二特征值，并重新进行松动判断；

7）若经过连续3次判断得到的结果仍是第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值，则电力变压器的绕组松动；若不是连续3次判断得出第一特征值大于第一阈值且第二特征值大于第二阈值的结果，则返回步骤6）；

第一阈值由第一归一化幅值乘以系数a得到，第一归一化幅值为第二振动传感器（2号点）的100Hz分量幅值除以B相低压侧电流标幺值的平方后再换算成电力变压器的额定电流的归一化值；

第二阈值由第三振动传感器（3号点）的200Hz分量幅值与第三振动传感器（3号点）的100Hz分量幅值的比值乘以系数b得到；

第一特征值为电力变压器负载运行状态时的第二归一化幅值，第二归一化幅值为电力变压器负载运行状态时的第二振动传感器（2号点）的100Hz分量幅值除以B相低压侧电流标幺值的平方后再换算成电力变压器的额定电流的归一化值；

第二特征值由电力变压器负载运行状态时的第三振动传感器（3号点）的200Hz分量幅值与第三振动传感器（3号点）的100Hz分量幅值的比值；

系数a大于1且小于3；系数b大于1且小于2；

本实施例的系数a为2.5，系数b为1.2。

本实施例的步骤3）对各振动传感器进行至少3次采样，并计算振动信号的各分量幅值的算数平均值。若经过3次采样得到的振动信号的最大值和最小值相差50%以上，则重新进行振动信号的采集；若在50%以下，则计算振动信号的各分量幅值的算数平均值。

在本实施例中，所监测的变压器为吊罩式电力变压器，在其表面设置3个振动传感器，3个振动传感器由磁铁牢固地吸附在油箱上表面，分别对应采集变压器三相绕组的轴向振动信号。如图2所示，1~3即为3个振动传感器的安装位置，A、B、C表示三相绕组的高压侧，a、b、c表示三相绕组的低压侧，0表示零相。

为了验证本发明的效果，特进行以下验证试验。

对一台型号为SFZ10-31500/110的电力变压器按照上述步骤进行实验。该电力变压器基本参数如表1所示。

表1

电压比容量联结组低压侧I_N110/10.5kV31500kVAYN,d111732A

对通过振动传感器采集到的振动信号进行滤波处理和时频变换，得到不同电流下的振动频谱图，如图3-5所示。

首先测得正常无绕组松动状态下的2号点100Hz归一化幅值和3号点200Hz与100Hz的比值，如表2所示。

表2

特征一特征二实测电流/额定电流2号点100Hz归一化幅值/g3号点200Hz与100Hz的比值60%0.0079080.01058100%0.0082060.012586110%0.0097640.016369

分别设置A相和B相绕组发生松动，并以正常状态下的特征一和特征二为基准计算其倍率：

(1)

式中，T为计算得到的特征量的值；a取值为1、2，分别表示特征一和特征二；b为松动相，符号分别为A、B。

A相与B相分别发生松动时计算所得的倍率如表3所示。

表3

实测电流/额定电流X_1AX_2AX_1BX_2B60%2.75941.92352.82723.8727100%2.58551.70072.77561.5837110%2.60241.25292.84311.2096

由表3可以看出，在不同松动相和不同电流下，特征一和特征二的倍率都分别大于所设定的阈值倍率，即分别为2.5和1.2。根据本发明方法所检测结果为该变压器A、B相绕组分别发生松动，与实际情况完全吻合。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。