[发明专利]基于平均位移法的变压器绕组松动故障检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测变压器绕组松动故障的方法，属于电力变压器安全监测技术领域。

背景技术

电力变压器自出厂以来，其绕组压紧程度随运输、安装、运行过程以及外部短路事故而逐渐降低，造成绕组松动。当绕组出现松动后，其抗短路能力将变差，而继续的短路冲击或雷击会使绕组进一步松散，甚至变形，进一步降低了变压器抵御短路电流冲击的能力。另外，松散的绕组也容易在电磁力作用下产生振动，互相磨擦使绝缘损坏，久而久之，绕组松动最终可能发展成为绕组严重变形或绕组短路等致命性的故障，对电力的安全产生巨大的威胁。

引起变压器箱体的振动主要来源于有变压器本体的振动，包括绕组和铁芯的振动。变压器通电运行后，绕组中通过了电流，在铁芯和绕组中形成了磁场，在漏感的影响下，绕组中的电流相互作用产生电动力从而引起振动，电动力与电流的平方成正比。而变压器铁芯振动与电压平方成正相关关系，当电压很低时，铁芯的振动可忽略不计，此时变压器的振动主要来源于绕组振动。

根据理论分析，绕组振动的加速度具有一定的周期性，但由于变压器绕组产生的振动通过变压器油和固体结构传递到箱体表面，受各种因素影响，振动信号在传递过程中发生衰减、相移等变化，到达箱体表面的是非常复杂的信号。绕组松动后，绕组的预紧力将下降，绕组的刚度系数减小导致绕组振幅变大。

尽早检测出变压器绕组松动的状况对保证变压器的正常运行至关重要，目前尚无有效的解决方案。但如图1和图2所示，绕组未松动和松动时测得的振动数据均是杂乱无章的数据，不便于对比分析，无法直观检测出绕组是否松动。常用的绕组故障诊断方法主要是针对绕组变形的故障，典型的包括频率响应法(FRA)和短路阻抗法。

短路阻抗法就是通过对变压器短路阻抗的检测可以间接地反映变压器绕组内部是否发生了变形。但很多情况下这种方法的灵敏度很低，故障的检出率较低，只有在线圈整体变形情况较为严重时才能够得到较明确的反映。

频率响应法是一种成熟的绕组故障诊断方法，其原理是将变压器绕组视为一个分布参数网络，它由对地电容C、纵向电容K、电感L等分布参数构成一无源线性双端口网络，该网络的特性在频域上可以用传递函数H(jω)来描述。在绕组发生局部机械变形后，其内部的分布电感L、纵向电容K和对地电容C等分布参数会发生相应的变化，从而在网络的传递函数H(jω)上得到反映。因此分析变压器绕组的网络传递函数H(jω)曲线的变化情况就可以分析内部的网络电参数是否发生变化，从而推断相应的机械结构是否发生了变形。但是通常频率响应法需要使用复杂的频率扫描技术，由于变压器绕组的频响波形的复杂性，对绕组状况的判别需要较多的经验，较难形成明确的定量判据，因此至今没有形成判别标准。

上述两种诊断方法均是测量变压器绕组的阻抗，并将测量结果与一组参考测量值进行比较，从而判断绕组是否发生变形。但是在变压器绕组产生松动时，绕组的阻抗并不会发生大的变化，这为上述两种方法的应用带来相当大的局限。

公开号为CN101782426B、名称为“电力变压器绕组松动故障振动检测方法”的中国专利中公开了一种通过采集变压器绕组的原始振动信号，并计算振动信号的傅里叶频谱、峰度值、6个时间尺度采样熵的和、二阶采样熵对绕组的特殊振动状态、轻度松动、中度松动和严重松动做出绕组松动故障判断的方法。但这种检测方法需要计算的参数过多，判断的标准过于复杂，而且在判断时需要预先知道较多的经验知识。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对当前技术中电力变压器绕组松动故障检测技术的不足，提出一种容易实现、诊断准确、判断标准单一的电力变压器绕组松动故障检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于平均位移法的变压器绕组松动故障检测方法，包括以下步骤：

1)在预定采样时间段内按预设采样时间间隔使用短路实验方法采集绕组未松动的变压器的振动数据，得到第一振动数据序列x(i)，其中i＝1,2,3,…,N，N为采集的振动数据的个数；