[发明专利]一种基于振动分析的电力变压器绕组变形检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力变压器安全故障检测技术领域，具体涉及一种基于振动分析的电力变压器绕组变形检测方法。

背景技术

大型电力变压器是电网系统中的枢纽设备。电力变压器故障可致使输电网络中断并造成严重的经济损失与社会影响，因此准确监测大型电力变压器是否发生故障并保证变压器的正常运行非常必要。

变压器的故障分为绕组故障和铁心故障，绕组故障发生的频率更高。绕组故障的表现形式一般表现为径向变形与轴向倾斜(统称为变形)，在更为严重的情况下，绕组可能会出现匝间短路等严重情况。导致绕组变形的主要原因是变压器在运行中遭受短路冲击，在多次冲击下，变压器出现绕组变形并可发展成为严重变形或绕组短路等致命性故障。

传统的绕组变形检测技术包括有频率响应法和短路阻抗法。

频率响应法是将绕组一端注入扫频信号，在另一端测量传递过来的信号计算绕组的传递函数，然后根据绕组冲击前后传递函数的变化计算得到绕组是否变形。该方法操作简单、易于实施，得到广泛应用；但对于某些变形以及轻中度变形灵敏度不高，容易造成误判。

短路阻抗法则是通过测量绕组冲击前后绕组短路阻抗的变化来检测绕组是否发生变形，对某些变形类别相对频响法更敏感，但由于采用单一的工频频率，敏感范围存在局限性且易受干扰。

故以上两种方法对于绕组的轻中度变形诊断准确度低，而且不能进行在线的检测。故尽早及时在线检测出变压器绕组是否变形对变压器的稳定运行以及采取相应对的措施很重要，目前尚无有效的检测轻中度绕组变形的解决方案，也没有可以进行绕组变形的在线检测方案。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提出了一种基于振动分析的电力变压器绕组变形检测方法，无需电气连接，能够在线检测出电力变压器绕组轻中度变形。

一种基于振动分析的电力变压器绕组变形检测方法，包括如下步骤：

(1)在电力变压器油箱高压侧面和低压侧面上均布置多个振动测点；实时对电力变压器的负载电流信号以及各振动测点的振动信号进行监测；

(2)根据负载电流信号的变化，采集各振动测点的冲击跳变振动信号；任取一振动测点的冲击跳变振动信号，对该冲击跳变振动信号进行傅里叶变换得到其频谱，根据所述的频谱判别电力变压器的跳闸形态：若电力变压器为瞬态跳闸，则执行步骤(3)；若电力变压器为缓态跳闸，则执行步骤(4)；

所述的冲击跳变振动信号为电力变压器受到冲击从跳闸起直至振动衰减趋于0的整个过程的振动信号。

(3)对于任一振动测点，对该振动测点的冲击跳变振动信号进行时频分析以获得其时频图谱，以时频图谱中能量最大的频带频率为中心频率对该振动测点的冲击跳变振动信号进行带通滤波，得到其滤波信号；对得到的滤波信号进行EMD分解(Empirical Mode Decomposition，经验模态分解)，得到一系列IMF(Intrinsic Mode Function，内禀模态函数)分量，从中提取能量最大的一阶IMF分量，并求取该阶IMF分量的瞬时频率均值作为Q值；

依此遍历每个振动测点，得到每个振动测点对应的Q值；根据振动测点的Q值，对电力变压器绕组进行变形检测；

(4)对于任一振动测点，以100Hz为中心频率对该振动测点的冲击跳变振动信号进行带通滤波，得到其滤波信号；然后，分别计算出该振动测点的冲击跳变振动信号及其滤波信号的有效值，进而求取该冲击跳变振动信号的线性度比值作为R值；

依此遍历每个振动测点，得到每个振动测点对应的R值；根据振动测点的R值，对电力变压器绕组进行变形检测。

所述的步骤(3)中，根据振动测点的Q值对电力变压器绕组进行变形检测的方法为：对于任一相绕组，对该相绕组对应的高压侧面及低压侧面上振动测点的Q值分别求平均，得到该相绕组在电力变压器当前冲击下的高压侧值和低压侧值；将该相绕组在电力变压器当前冲击下的高压侧值和低压侧值分别与该相绕组在电力变压器上一次冲击下的高压侧值和低压侧值进行比较得到该相绕组的高压侧值偏差和低压侧值偏差；若该相绕组的高压侧值偏差或低压侧值偏差大于偏差阈值ε_Q，则判定电力变压器该相绕组变形(高压侧值偏差或低压侧值偏差越大，电力变压器该相绕组变形就越严重)。