本發(fā)明屬于電力變壓器故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變壓器繞組變形的評價方法。

背景技術(shù)：

電力變壓器時電力系統(tǒng)中十分重要和昂貴的設(shè)備之一。它的運(yùn)行狀況不僅影響其本身的安全，而且影響著整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。長期以來，電力變壓器的安全、可靠運(yùn)行一直受到電力運(yùn)行和管理部門的普遍重視，這也是系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對電的需求越來越大，電力變壓器所發(fā)揮的作用也日益重要，并且朝著電壓等級和容量更大的方向發(fā)展。實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，約25％的變壓器故障由繞組變形引起，可靠、準(zhǔn)確地檢測出變壓器繞組變形對于降低電力變壓器事故發(fā)生率、保障變壓器安全運(yùn)行具有重要意義。目前，世界各國都在積極開展變壓器繞組變形診斷工作，國內(nèi)外常用的測試?yán)@組變形的方法有頻率響應(yīng)分析法以及短路阻抗法等，其中頻率響應(yīng)分析法因具有檢測靈敏度高、現(xiàn)場使用方便、可在變壓器不吊罩的情況下判斷變壓器繞組變形等優(yōu)點(diǎn)，成為我國目前最常用、最有效的檢測繞組變形的手段之一。

頻率響應(yīng)分析法檢測變壓器繞組變形是將一掃頻信號從變壓器繞組的一端輸入，在另一端檢測響應(yīng)信號，并將響應(yīng)信號的振幅和相位作為頻率的函數(shù)繪出頻響曲線。變壓器繞組在較高頻率的電壓作用下，每個繞組均可視為一個由線性電阻、電感(互感)、電容分布參數(shù)構(gòu)成的無源線性雙端口網(wǎng)絡(luò)。如果繞組發(fā)生變形，繞組內(nèi)部的分布電感、電容等參數(shù)必然改變，導(dǎo)致其等效網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)H(jω)的零點(diǎn)和極點(diǎn)發(fā)生變化，從而使網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)特性發(fā)生變化。其頻率響應(yīng)特性采用掃頻檢測方式獲得。當(dāng)變壓器繞組發(fā)生變形或位移等現(xiàn)象時，其變形位置所在的線匝對地電容或其他線匝的電容以及自身的電感也會發(fā)生變化，其頻率響應(yīng)特性也隨之改變，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和頻響曲線的諧振點(diǎn)發(fā)生改變。故可以通過比較變壓器繞組的頻響特性來診斷變壓器繞組是否變形。

目前對頻率響應(yīng)的分析方法主要是基于幅頻響應(yīng)曲線的分析，通過對繞組的幅頻響應(yīng)曲線進(jìn)行縱、橫向比較，并綜合考慮變壓器遭受短路沖擊的情況、變壓器結(jié)構(gòu)、電氣試驗(yàn)及油中溶解氣體分析等因素，為直觀地反映變壓器繞組的變形情況，多采用相關(guān)系數(shù)法定量計(jì)算出兩條頻響曲線的相似程度，據(jù)此對變壓器繞組是否變形及其變形程度進(jìn)行判斷。然而，考慮到變壓器繞組頻響曲線的零極點(diǎn)、諧振點(diǎn)分布等特性與繞組內(nèi)部的電感、電容分布參數(shù)密切相關(guān)，而上述分布參數(shù)值又隨著溫度的變化而變化，即變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性與溫度密切相關(guān)，考慮溫度的影響，在實(shí)際頻響曲線分析中，但是當(dāng)前普遍采用的確定閾值判斷方法存在一定誤差，因此急需一種能夠準(zhǔn)確評價變壓器繞組變形的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種變壓器繞組變形的評價方法，該方法能夠準(zhǔn)確評價變壓器繞組的變形。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的變壓器繞組變形的評價方法包括以下步驟：

1)獲取待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度信息，并通過頻率響應(yīng)分析法檢測待評價變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)待評價變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)，其中，k＝0,1,...N-1，N為待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列的長度；

2)根據(jù)正常變壓器繞組的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立正常變壓器繞組的等效電路模型，再根據(jù)正常變壓器繞組的模型計(jì)算正常變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)正常變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)計(jì)算正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)；

3)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy；

4)根據(jù)待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy計(jì)算待評價變壓器繞組在各頻段的相關(guān)系數(shù)；

5)通過步驟1)獲取得到的待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度信息對待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行修正，得標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值；

6)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值評價變壓器繞組的變形程度。

步驟3)的具體操作為：

31)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x，并計(jì)算正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y；

32)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy；

33)根據(jù)待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x、正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y、以及待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy。

待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x為：

正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y為：

待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy為：

待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy的表達(dá)式為：

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在1kHz-100kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_LF的表達(dá)式為：

R_LF＝R_LFO-K_RL·ΔT

其中，R_LFO為待評價變壓器繞組在在1kHz-100kHz之間的相關(guān)系數(shù)。ΔT＝T-T₀，T為待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度，T₀為標(biāo)準(zhǔn)溫度，T₀為20℃，K_RL＝0.01；

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在100kHz-600kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_MF的表達(dá)式為：

R_MF＝R_MF0-K_RM·ΔT

其中，R_MF0為待評價變壓器繞組在100kHz-600kHz之間的相關(guān)系數(shù),K_RM＝0.01；

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在600kHz-1000kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_HF的表達(dá)式為：

R_HF＝R_HF0-K_RH·ΔT

其中，R_HF0為待評價變壓器繞組在600kHz-1000kHz之間的相關(guān)系數(shù),K_RH＝0.02。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的變壓器繞組變形的評價方法在具體操作時，在頻率響應(yīng)分析法的基礎(chǔ)上計(jì)算待評價變壓器繞組在各頻段的相關(guān)系數(shù)，通過待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度信息對待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行修正，得標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值，減少采用確定閾值判斷方法時產(chǎn)生的誤判，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值評價變壓器繞組的變形程度，從而有效的提高評價變壓器繞組變形的準(zhǔn)確性，操作較為簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參考圖1，本發(fā)明所述的變壓器繞組變形的評價方法包括以下步驟：

1)獲取待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度信息，并通過頻率響應(yīng)分析法檢測待評價變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)待評價變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)，其中，k＝0,1,...N-1，N為待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列的長度；

2)根據(jù)正常變壓器繞組的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立正常變壓器繞組的等效電路模型，再根據(jù)正常變壓器繞組的模型計(jì)算正常變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)正常變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)計(jì)算正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)；

3)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy；

4)根據(jù)待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy計(jì)算待評價變壓器繞組在各頻段的相關(guān)系數(shù)；

5)通過步驟1)獲取得到的待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度信息對待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行修正，得標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值；

6)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在各頻段內(nèi)的相關(guān)系數(shù)折算值評價變壓器繞組的變形程度。

步驟3)的具體操作為：

31)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x，并計(jì)算正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y；

32)計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy；

33)根據(jù)待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x、正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y、以及待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy計(jì)算待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy。

其中，待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_x為：

正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的標(biāo)準(zhǔn)方差D_y為：

待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的協(xié)方差C_xy為：

待評價變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列X(k)與正常變壓器繞組的傳遞函數(shù)幅度系列Y(k)的歸一化協(xié)方差系數(shù)LR_xy的表達(dá)式為：

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在1kHz-100kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_LF的表達(dá)式為：

R_LF＝R_LFO-K_RL·ΔT

其中，R_LF0為待評價變壓器繞組在在1kHz-100kHz之間的相關(guān)系數(shù)。ΔT＝T-T₀，T為待評價變壓器繞組所處環(huán)境的溫度，T₀為標(biāo)準(zhǔn)溫度，T₀為20℃，K_RL＝0.01；

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在100kHz-600kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_MF的表達(dá)式為：

R_MF＝R_MF0-K_RM·ΔT

其中，R_MF0為待評價變壓器繞組在100kHz-600kHz之間的相關(guān)系數(shù),K_RM＝0.01；

標(biāo)準(zhǔn)溫度下待評價變壓器繞組在600kHz-1000kHz之間的相關(guān)系數(shù)折算值R_HF的表達(dá)式為：

R_HF＝R_HF0-K_RH·ΔT

其中，R_HF0為待評價變壓器繞組在600kHz-1000kHz之間的相關(guān)系數(shù),K_RH＝0.02。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)提供的“相關(guān)系數(shù)與變壓器繞組變形程度關(guān)系”表判斷變壓器繞組的變形程度，表1為相關(guān)系數(shù)與變壓器繞組變形程度的關(guān)系。

表1