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牵引变压器绕组变形在线检测方法研究_高仕斌

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变压器绕组变形的在线监测研究

变压器绕组变形的在线监测研究

变压器绕组变形的在线监测研究作者：李民来源：《科技资讯》 2014年第32期李民(河北能源职业技术学院中职部河北唐山 063000)摘要:在电力系统中,变压器是整体系统的关键设备,一台大型电力变压器出现问题就会导致大面积停电,会造成严重的经济损失。

在线监测能够正确及时的对变压器绕组变形进行监测,及时发现事故隐患,延长变压器的实际使用寿命,很大程度的防止由于变压器绕组引起的大面积停电。

因此,对变压器的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。

变压器绕组变形的在线监测方法有多种,该文简述了变压器绕组变形的多种检测方法,并探讨了传递函数法在变压器绕组变形在线监测中的应用。

关键词:变压器绕组变形在线监测传递函数法中图分类号:TM41 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)11(b)-0088-01随着经济的快速发展和电力网的日益扩大,城镇对于电力的需求也逐步增加。

为了能够提供稳定的供电,供电系统的容量也随之持续扩大。

在整个电力系统中,变压器是输配电的重要设备,其容量和电压等级也日益增高,因此,对变压器的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。

1 变压器绕组变形的检测方法变压器绕组变形是变压器出现故障的重要因素,主要是由于短路冲击所造成的短路电动力的影响。

尽管电力变压器在结构设计上有非常严格的规定,但是绕组变形现象还是比较常见的,严重影响了变压器的稳定性、安全性和可靠性。

目前我国常用的绕组变形检测方法主要有以下几种。

(1)短路阻抗法短路阻抗法。

分为电阻分量和电抗分量,在通常情况下,电阻分量小于电抗分量。

变压器出现绕组变形之后,会造成绕组的几何尺寸或相对位置出现改变,从而反映适中阻抗的变化,测量短路前后的短路阻抗值是检测变压器绕组变形的有效方法。

适中阻抗法可以实现在线监测,不过此种方法的敏锐性不高,容易造成错误判断,还需要相对较长的测试时间,通常将其与其他方法协同使用。

(2)低压脉冲法。

当电压频率较高时,变压器绕组的铁芯就会失去作用,变压器绕组产生变化后,会直接影响到相应部分的电厂、电容参数,绕组对施加的低压脉冲的响应波形会产生变化,将其进行对比就可以检测变压器是否发生绕组变形。

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法分析

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法分析

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法分析摘要：在电网中，变压器绕组因变形问题导致内部出现匝间故障现已位居电网事故率首位，不利于电网正常运行。

因而本文主要分析了基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法，通过建立变阻器参数的辨识以及绕组变形仿真等探究其在线监测方法的合理性，以此减少绕组变形问题的发生，确保电网能够正常运行。

关键词：参数辨识；变压器绕组；在线监测前言：变压器作为电力系统的重要设备之一，其承担着多等级电网的互联与功率交换作用，可有效保护电力系统安全、稳定的运行。

但是在实际工作中，变压器会受到区外故障出现绕组变形，其中形成内部匝间故障严重影响了电网的正常运行，因而研究基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法十分必要。

一、参数辨识与变压器绕组变形阐述（一）参数辨识参数辨识就是将理论模型和试验数据相结合的一种预测方法。

参数辨识要依照相关实验数据及模型明确某一模型参数值，从而使模型计算数据结果与测试数据相符合，以此对未知过程预测提供理论指导。

在进行具体研究时，需要先建立起粗略的模型，并使用此模型预测试验测量结果，若是计算所得出的数值结果和测试值有较大的误差，即可认为此数学模型不符合实际过程，需要修改模型并重选参数，直至预测结果符合实测结果，此时认为模型可信度高。

（二）变压器绕组变形阐述变压器内部绝缘垫块和夹件需要在电力作用下工作，若是变压器受到较大的短路电流冲击，那么线圈自身会产生高强度电动力，易致使绕组弯曲、压板损坏等问题[1]。

变压器绕组在故障发生初始阶段会表现出内绕组变形，并在此基础上易出现短路、绝缘层破损等问题，致使变压器整体受到损坏。

常见的绕组变形有绕组端部缺角、端部变短、缺角变短、双端变短四种情况。

二、变压器绕组变形模型参数变压器在空载合闸、正常运行以及发生区外故障时，都可利用变压器模型方程式：进行计算，其中下角标1代表绕组高压侧，2代表绕组低压侧；R代表电阻，代表漏电感，N代表匝数，u代表电压，i代表电流，代表每匝绕组的磁通。

一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法

一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法

一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法佚名【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2013(000)012【摘要】针对电网对变压器绕组健康状态在线监测的需求，提出了一种新的变压器绕组变形故障在线监测方法。

通过在线测量两种不同负荷下一次侧和二次侧的电压电流，计算出变压器的短路电抗值，进而反映变压器绕组变形情况。

此方法的突出优势在于无需空载调零，不受激磁电流变化影响，不受运行中配电变压器一次侧电压随电网电压波动的影响且精度很高。

将所提方法应用于不同容量的配电变压器，仿真结果显示该方法能够精确有效地在线测量正常变压器和有不同程度变形故障的变压器的短路电抗值，从而实现配电变压器绕组变形故障的在线监测。

依据本方法的特点，设计了实现短路电抗在线监测所必需的数据采集模块和分析模块。

%Considering the demand of power network for the on-line monitoring of the status of transformer winding, this paper proposes a novel method of on-line monitoring of windings deformation of transformer. By online measuring the voltage and current of the primary and secondary side under two different loads, we get the short circuit reactance value, which gives an index to the condition of the transformer windings deformation. The outstanding advantage of this method lies in it needs no no-load zero adjustment and is free from the influence of exciting current changes as well as the influences of the network voltage fluctuation, which also possesses high accuracy. With this method appliedin distribution transformers of different capacity, the simulation result indicates that it can on-line measure the short circuit reactance value of both normal transformers and different degrees of deformation fault transformers with great accuracy and effectiveness so as to online monitor the deformation fault of the distribution transformer winding. Based on the characteristics of this method, this paper designs the indispensable data acquisition module and data analysis module for realizing the short circuit reactance on-line monitoring. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51177177).【总页数】7页(P20-26)【正文语种】中文【中图分类】TM711【相关文献】1.电力变压器绕组变形故障分析与诊断新方法 [J], 白纪锋;2.配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法研究 [J], 程大辉;王康;于海3.基于脉冲信号注入法的配电变压器绕组变形在线监测研究 [J], 刘月琴;陈涛;董月4.基于故障录波的变压器绕组变形在线监测 [J], 王林;卢怡含;杨文佳;孙守鑫;刘晓亮5.电力变压器绕组变形故障分析与诊断新方法 [J], 白纪锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种变压器绕组形变故障在线诊断技术

一种变压器绕组形变故障在线诊断技术

一种变压器绕组形变故障在线诊断技术王奕飞【摘要】文章研究了一种基于短路电抗与振动分析相结合的绕组形变故障在线诊断方法.应用了一种只需在线测量出变压器高、低压侧绕组电压、电流向量的短路电抗在线监测算法对短路电抗进行在线监测,采用一种基于小波包能量熵的振动信号处理方法对振动信号进行分析.通过对S11-M-500/35变压器进行绕组形变下的模拟负载试验和短路冲击试验,得出绕组不同程度形变下变压器短路电抗和振动信号的变化特点.试验结果表明:当绕组产生较严重形变时,短路电抗法可及时反映出绕组的形变故障;当绕组产生轻微形变时,振动分析法可作为短路电抗法的有效补充,及时对绕组的微小形变进行反映.采用二者相结合的诊断方法,对及时判断变压器绕组形变故障具有重要意义.【期刊名称】《辽东学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(024)003【总页数】8页(P168-175)【关键词】短路电抗法;振动分析法;绕组形变故障;在线诊断【作者】王奕飞【作者单位】辽宁机电职业技术学院自动控制工程系,辽宁丹东 118009【正文语种】中文【中图分类】TM407变压器作为电力系统中的关键设备，它的安全运行直接关系到发电及供电系统的安全可靠性。

在变压器的众多故障中，大约25%是由绕组形变引起的［1］。

目前对变压器绕组变形诊断的方法主要有低压脉冲法、频率响应法和短路电抗试验法。

以上三种变压器绕组变形检测方法均需变压器退出运行，属于离线检测方法，不能在线监测变压器绕组的状况并及时发现故障。

其中由于短路电抗法判断绕组形变具有较好的重复性，较高的可靠性，并在多年的使用和实践中得到了公认的定量判据，已列入通用标准（GB1094.5或IEC76.5）中，但该方法需要变压器退出运行后对绕组进行离线检测，不能实时地反映出形变故障，同时灵敏度较低。

另一方面，由于变压器油箱表面的振动情况与变压器绕组的位移和形变程度有着十分密切的关系，因此通过振动分析法对变压器箱壁上的振动信号进行分析可以间接的反映出变压器的绕组故障。

卷铁心牵引变压器绕组抗短路冲击能力的检测方法[发明专利]

卷铁心牵引变压器绕组抗短路冲击能力的检测方法[发明专利]

专利名称：卷铁心牵引变压器绕组抗短路冲击能力的检测方法专利类型：发明专利
发明人：高仕斌,周利军,江俊飞,严静荷,郭蕾,吴振宇,李威
申请号：CN201810296549.8
申请日：20180402
公开号：CN108510002A
公开日：
20180907
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种卷铁心牵引变压器绕组抗短路冲击能力的检测方法，本方法主要包括如下步骤：测试短路前后各个绕组的频率响应；将曲线图二值化并计算不同频段内的图像特征参数；拟合不同频率区间内频率响应曲线；计算不同情况下各阶系数；以图像参数和传递函数系数为输入量进行抗短路能力效果检测。

通过本发明提供的卷铁心牵引变压器绕组抗短路冲击能力的检测方法，其信息更为丰富，评估更为精确，操作更为智能化。

申请人：西南交通大学
地址：611756 四川省成都市高新区西部园区西南交通大学科学技术发展研究院
国籍：CN
代理机构：成都盈信专利代理事务所(普通合伙)
代理人：崔建中
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相差不大时,
可近似认为励磁电流不变,
即
I
(1) m
I
( 2) m
。
对式( 8 ) 作近似处理得
62
铁道学报
第 26 卷
R 1 + R 12 + j( X 1 + X 12) =
(
U
( 2) 1
-
U
( 1
2) 2
)
-
(
U
(1) 1
-
U
(1 12
)
)
I
(2) 1
-
I
( 1) 1
( 9)
因此, 变压器绕组的短路电抗为
器, 这种方法就不适用。
1. 2 短路电抗在线监测原理之二 对于有的绕组采用 形连接( 如 YN, d11) 的变压
器, 由于绕组电流不易测得, 短路电抗也就无法按原理
一计算。下面讨论这种情况的短路电抗测量方法。
以 YN, d11 变压器为例, 认为图 1 为 YN, d11 变
压器的等值电路, 有
Study on on- line Detecting of Deformation of Transformer Winding
GA O Sh-i bin1, WA N G Guo1, 2
( 1. S chool of Elect rical Engineering, Southw est Jiaot ong U niversity, Chengdu 610031, China; 2. School of Inf ormat ion and Elect rical Engineering, Lanzhou Jiaotong U n iversit y, Lanzhou 730070, China)
U 1 - U 12 = I 1[ R 1 + R 12 + j( X 1 + X 12) ] -
I m ( R 12 + jX 12)
( 7)
显然, 式( 7 ) 中不含 形绕组电流的归算值, 对
于任意两个时刻, 式( 7 ) 都有
U
( 1
1)
-
U
( 1) 12
=
I
(1) 1
[
R
1+
R 12 +
j( X 1 +
1 变压器绕组变形监测原理
文献[ 7, 8] 介绍了一种短路电抗监测方法及其实 现, 该方法是基于变压器工作在磁化曲线的线性区域, 认为空载和负载情况下励磁电流相同, 为了消除励磁 电流的影响, 在空载和负载情况下各进行一次测量, 来 确定短路电抗的大小, 短路电抗在线监测的结果受变 压器最初投入时的运行情况影响较大。为此本文提出 了一种基于 2 种不同负荷对变压器的电气参数进行 2 次测量, 通过计算来获得待测变压器的短路电抗值的 方法, 以消除或减少励磁电流对测量结果的影响。 1. 1 短路电抗在线监测原理之一
励磁电流代表负荷励磁电流的精度要高得多。
2 各种接线牵引变压器测量方法
由上述分析, 对于不同接线形式变压器的短路电 抗在线测量的首要问题是获得每一相的输入、输出电 压和电流的幅值和相 角。本文将讨 论斯科特( Scott ) 平衡变压器、YN, d11 变压器和阻抗匹配平衡变压器 获得电压、电流的方法。
Abstract: T he domest ic and oversea research and st at ist ics indicat e t hat transformer winding deformation is a hidden trouble for t he safe running of t he elect ric pow er syst em, and the met hod via measuring t he short - circuit reactance of the pow er t ransformer to est im ate the deformation is effect ive. T w o kinds of methods for det ect ing t he winding def orm at ion of t he pow er t ransf ormer are proposed in t he paper. T hese methods are based on on- line monitoring of prim ary and secondary currents and voltages t o carry out real- t ime computat ion of the short - circuit react ance of w indings. T he on- line monit oring scheme is designed for t raction t ransf orm ers w it h the main type of connect ion used on elect ric railw ays. T he effects CT and PT errors, hysterics and load variation on short - circuit react ance are discussed also. T he proposed met hods have been proved f easible in eng ineering . Key words: T ransformer; w inding; deformat ion; short- circuit reactance; on- line monit oring and measurement
( 1. 西南交通大学 电气工程学院, 四川 成 都 610031; 2. 兰州交通大学 信电学院, 甘 肃 兰州 730070)
摘 要 : 国内外的研究和统计表明, 变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患, 通过测量变 压器绕组短 路 电抗来 判断变压器绕组是否变形是一种有效的方法。本文提出了 2 种通过在线监测原、次边的电压和电流, 实 时 计算绕组的短路电抗来判断变压器绕组变形的方法, 并对电气化铁 路主要接 线形式的牵 引变压器绕 组变形的 在 线监测方案进行了设计。论文分析了互感器误差对短路电抗测量结果的影响; 通过变压器建模, 分析了磁滞特 性 和负载变化大小对短路电抗测量结果的影响, 验证了 该方法在工程应用上的可行性。 关键词: 变压器; 绕组; 变形; 短路电抗; 在线监测 中图分类号: U 224 文献标 识码: A
1) 2
I
( 2) 1
(
4)
Z1 = R 1 + jX 1 =
U
(1 1
)
I
(2) 12
-
U
(1) 12
I
(2) 12
-
U
(2) 1
I
( 2) 12
+
I
(1) 1
I
(2) 12
-
I
( 2) 1
I
( 1) 12
U
( 1
2) 2
I
( 1) 12
(
5)
变压器的短路电抗为
X sh = X 1 + X 12
( 6)
X 12) ] +
I
(1) m
(
R
12
+
jX 12)
U
( 1
2)
-
U
( 2) 12
=
I
(2) 1
[
R
1+
R 12 +
j( X 1 +
X 12) ] +
I
(2) m
(
R
12
+
jX 12)
( 8)
式中,
I
(1) m
为前一时刻励磁电流;
I
(2) m
为后一时刻励磁
电流。
实际上, 励磁电流 I m 不易测得, 但在两时刻负载
X sh = X 1 + X 12 =
Im
(
U
( 2) 1
-
U
( 1
1)
)
-
(
U
(2 12
)
-
I
(2) 1
-
I
(1) 1
U
( 1) 12
)
( 10)
式中, Im{ } 为取{ } 中的虚部。
当变压器含有 形绕组时, 通过式( 10) 进行短路电
抗计算, 但是该方法是基于 2 次测量时励磁电流不变得
到的结果。这种近似处理的测量精度较文献[ 7, 8] 用空载
第 2期
牵引变压器绕组变形在线检测方法研究
61
发展方向。文献[ 7, 8] 提出了一种利用监测短路电抗 来诊断变压器绕组变形的原理及实现方法, 该方法利 用测量变压器空载时的励磁电流来修正负载时的励磁 电流。
本文通过理论分析, 在文献[ 7, 8] 的基础上, 针对 不同接线形式的变压器, 提出 2 种变压器绕组变形的 在线监测原理, 分析了各种情况下的测量误差, 通过计 算机仿真, 检验了其在工程上应用的可行性。
U
( 2) 1
、U
( 2) 12
、I
(2 1
)
、I
(2 12
)
为第二
个时刻测量得
到的
值。
由式( 3 ) , 解得
Z12 = R 12 + jX 12 =
U
(2 1
)
I
(1) 1
-
U
(
I
( 1) 1
+
I
(1) 1