一种变压器感应式冲击耐压试验故障诊断方法及系统

摘要

本公开涉及一种变压器感应式冲击耐压试验故障诊断方法及其系统，该方法采用低电压标准冲击电压发生器对被试变压器低压绕组放电，在被试变压器高压绕组上形成高幅值冲击电压。在试验过程中进行低压绕组输入电压和高压绕组输出电压信号的采集，计算得到传递函数，通过比较不同试验电压下的传递函数极值点频率变化情况进行变压器的故障诊断。

说明书

技术领域

本公开涉及变压器现场冲击试验领域，尤其涉及一种变压器感应式冲击试验故障诊断方法及其系统。

背景技术

变压器是电网的核心设备，是电网的心脏，其安全运行关系着整个电网的安全运行。冲击耐压试验是220kV以上变压器的例行试验，特别是在现场进行变压器的冲击耐压试验是对变压器投运前的最后一道考核，这对于保证变压器的安全运行具有重要意义。

常规的冲击耐压试验采用冲击电压发生器直接从变压器高压端施加冲击电压，但这种方法对冲击电压发生器的要求很高，设备体积很大，难以运输和现场实施。冲击耐压试验对变压器的绕组匝绝缘具有严格的考核，但由于冲击电压的衰减特性，即在试验过程中发生了匝绝缘击穿等事故，也难以从声音、外观看出，此时需要更准确的故障诊断方法。

发明内容

本公开提出了一种利用变压器的输入和输出电压波形计算变压器的整体传递函数的方法进行变压器感应式冲击耐压试验中的故障诊断。传统的变压器传递函数故障诊断方法应用于直接施加式，只能对被试绕组进行诊断，本公开应用于变压器感应式冲击耐压试验中，可对变压器整体绝缘状态进行诊断。

一种变压器感应冲击耐压试验故障诊断方法，所述方法包括下述步骤：

步骤(1)：对被试变压器施加第一输入电压，获得第一输出电压；所述第一输入电压不会使被试变压器产生故障；

步骤(2)：对被试变压器施加第二输入电压，获得第二输出电压；所述第二输入电压可能会使被试变压器产生故障；

步骤(3)：将第一输入电压、第一输出电压输入传递函数得到第一传递函 数；将第二输入电压、第二输出电压输入传递函数得到第二传递函数；所述传递函数是表征被试变压器故障状态的函数；

步骤(4)：分别计算第一传递函数、第二传递函数各自的最大值；

步骤(5)：将第二传递函数的最大值和第一传递函数的最大值进行比较，进行故障诊断。

此外，本公开还进一步公开了一种变压器感应冲击耐压试验故障诊断系统，所述系统包括被试变压器、第一试验电压施加模块、第二试验电压施加模块、计算模块、判断模块；

所述第一试验电压施加模块，用于：对被试变压器施加第一输入电压，获得第一输出电压，并将第一输入电压及第一输出电压输出给计算模块；所述第一输入电压不会使被试变压器产生故障；

所述第二试验电压施加模块，用于：对被试变压器施加第二输入电压，获得第二输出电压，并将第二输入电压及第二输出电压输出给计算模块；所述第二输入电压可能会使被试变压器产生故障；

所述计算模块，用于：在将第一输入电压、第一输出电压输入传递函数得到第一传递函数、将第二输入电压、第二输出电压输入传递函数得到第二传递函数后，分别计算第一传递函数、第二传递函数各自的最大值，并将所述第一传递函数、第二传递函数各自的最大值输出给判断模块；所述传递函数是表征被试变压器故障状态的函数；

所述判断模块，用于：将第二传递函数的最大值和第一传递函数的最大值进行比较，进行故障诊断。

本故障诊断方法应用于变压器感应式冲击耐压试验中，通过比较不同试验电压下的传递函数的最大值进行故障诊断，所述传递函数是描述整个被试变压器的函数。所述方法的故障诊断是基于量化判断，简单易行，客观准确。

附图说明

图1一个实施例中线路连接示意图；

图中：1为标准冲击电压发生器，2为与标准冲击电压发生器并联的分压器，3为被试变压器低压绕组端子，4为被试变压器高压绕组端子，5为被试变压器，6为与被试变压器高压绕组并联的分压器。

具体实施方式

针对本公开的一种变压器感应冲击耐压试验故障诊断方法，就这一故障诊断方法而言，所述方法包括下述步骤：

步骤(1)：对被试变压器施加第一输入电压，获得第一输出电压；所述第一输入电压不会使被试变压器产生故障；

步骤(2)：对被试变压器施加第二输入电压，获得第二输出电压；所述第二输入电压可能会使被试变压器产生故障；

步骤(3)：将第一输入电压、第一输出电压输入传递函数得到第一传递函数；将第二输入电压、第二输出电压输入传递函数得到第二传递函数；所述传递函数是表征被试变压器故障状态的函数；

步骤(4)：分别计算第一传递函数、第二传递函数各自的最大值；

步骤(5)：将第二传递函数的最大值和第一传递函数的最大值进行比较，进行故障诊断。

对于上述实施例而言，本实施例充分体现了本公开的核心思路：即：在试验过程中对被试变压器输入不同电压和相应输出电压信号的采集，计算得到传递函数，通过比较不同试验电压下的传递函数最大值变化情况进行变压器的故障诊断。

所述方法相对传统的变压器传递函数故障诊断方法应用于直接施加式，只能对被试绕组进行诊断，本公开应用于变压器感应式冲击耐压试验中，可对变压器整体绝缘状态进行诊断。

在进行变压器感应式冲击耐压试验时，采用低电压标准冲击电压器对被试变压器低压绕组放电，在被试变压器高压绕组上形成高幅值冲击电压。在试验过程中，对被试变压器进行两次放电。将两次被试变压器低压绕组放电 的电压分别作为所述第一输入电压、第二输入电压；将两次被试点以前高压组上形成的冲击电压作为所述第一输出电压、第二输出电压。

在一个实施例中，提供了步骤(3)中所述传递函数的计算公式，即传递函数H(Uin，Uout)为：

$H(Uin,Uout)=\frac{fft\left(Uout\right)}{fft\left(Uin\right)}$

式中：函数fft将输入被试变压器的电压信号通过快速傅立叶变化转化到频域；Uout为被试变压器的输出电压信号；Uin为被试变压器的输入电压信号。

在一个实施例中，提供了步骤(5)中所述比较的实现方式包括：计算第二传递函数的最大值相对第一传递函数的最大值的变化率。

进一步地，在一个实施例中，提供了步骤(5)中所述故障诊断的判断方法包括：若所述变化率超过±5％，则判断被试变压器存在绝缘故障。

为便于本领域技术人员理解本公开，下面实施例结合附图1对本公开方法进行阐述。

在一个实施例中，试验回路如附图1所示，其中(1)为标准冲击电压发生器，(2)为与标准冲击电压发生器并联的分压器，从中获得低压绕组的输入电压信号U1，(3)为被试变压器低压绕组端子，(4)为被试变压器高压绕组端子，(5)为被试变压器，(6)为与被试变压器高压绕组并联的分压器，获得高压绕组的电压信号U2。

在对被试变压器在感应式冲击电压试验时进行故障诊断的具体步骤为：

步骤1.对被试变压器施加50％试验电压，获得第一输入电压U1，第一输出电压U2；

步骤2.根据第一输入电压U1、第一输出电压U2计算第一传递函数H；

步骤3.对被试变压器施加100％试验电压，获得第二输入电压U1’，第二 输出电压U2’，；

步骤4.根据第二输入电压U1’、第二输出电压U2’计算第二传递函数H’；

步骤5.分别计算第一传递函数H和第二传递函数H’的最大值Max(H′)、Max(H)；

步骤6.若第二传递函数H1’相比第一传递函数H1的最大值变化率超过了±5％，则判断被试变压器存在绝缘故障；其中：

在本实施例中，选择50％试验电压作为第一输入电压，是基于假设50％试验电压是无故障的，实际不必局限于50％试验电压，任何低于无故障的电压值均可。同理，100％试验电压比较高，则可能存在故障，也可以选择认为有可能存在故障的电压值作为第二输入电压。

此外，本公开还进一步公开了一种变压器感应冲击耐压试验故障诊断系统，所述系统包括被试变压器、第一试验电压施加模块、第二试验电压施加模块、计算模块、判断模块。

所述第一试验电压施加模块，用于：对被试变压器施加第一输入电压，获得第一输出电压，并将第一输入电压及第一输出电压输出给计算模块；所述第一输入电压不会使被试变压器产生故障。

所述第二试验电压施加模块，用于：对被试变压器施加第二输入电压，获得第二输出电压，并将第二输入电压及第二输出电压输出给计算模块；所述第二输入电压可能会使被试变压器产生故障。

在进行变压器感应式冲击耐压试验时，采用低电压标准冲击电压器对被试变压器低压绕组放电，在被试变压器高压绕组上形成高幅值冲击电压。在试验过程中，对被试变压器进行两次放电。因此，在这种冲击耐压试验方式中，所述第一输入电压、第二输入电压为被试变压器低压绕组电压；所述第一输出电压、第二输出电压为被试变压器高压绕组电压。

所述计算模块，用于：在将第一输入电压、第一输出电压输入传递函数得到第一传递函数、将第二输入电压、第二输出电压输入传递函数得到第二传递函数后，分别计算第一传递函数、第二传递函数各自的最大值，并将所述第一传递函数、第二传递函数各自的最大值输出给判断模块；所述传递函数是表征被试变压器故障状态的函数。

优选地，所述传递函数H(Uin，Uout)的计算公式为：

$H(Uin,Uout)=\frac{fft\left(Uout\right)}{fft\left(Uin\right)}$

式中：函数fft将输入被试变压器的电压信号通过快速傅立叶变化转化到频域；Uout为被试变压器的输出电压信号；Uin为被试变压器的输入电压信号。

所述判断模块，用于：将第二传递函数的最大值和第一传递函数的最大值进行比较，进行故障诊断。进一步地，所述比较的实现方式为：计算第二传递函数的最大值相对第一传递函数的最大值的变化率。更进一步地，所述故障诊断的判断方法包括：若所述变化率超过±5％，则判断被试变压器存在绝缘故障。

以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。