[发明专利]一种基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法

说明书

本发明公开了一种基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法，该方法包括：基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判据和判别流程。该方法的判据包括：基于脉冲电压法和FFT变换，由于频谱图峰值点所对应的频率即为衰减谐振频率，添加频域判据，可得正常状态和临界状态空心电抗器的频谱图及衰减谐振频率。该方法的判别流程包括：根据待测电抗器频谱图峰值点与正常状态和临界状态频谱图峰值点的位置关系去判别该电抗器故障与否。本专利提出的基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法直观、准确且可靠性高。

技术领域

本发明涉及电力设备故障诊断领域，尤其涉及一种基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法

背景技术

从国内外空心电抗器的实际运行情况和大量资料表明：造成干式空心电抗器烧毁的原因主要是匝间短路故障。脉冲电压法是空心电抗器匝间绝缘故障检测的普遍方法，该方法通过对比标定电压下和试验电压下空心电抗器两端电压的时域波形，观察过零点的变化和衰减速度的快慢来判断匝间绝缘是否完好。但该方法所得结果为电抗器两端电压变化的时域波形，如图1所示。其故障特征并不明显，因而利用脉冲电压法判别空心电抗器匝间绝缘是否故障不够直观、准确。

专利ZL201810250302.2(基于频域特性的空心电抗器匝间绝缘检测方法)，该专利提出了一种基于频域特性的空心电抗器匝间绝缘检测方法(简称频域幅度谱方法)。该方法对脉冲电压法检测得到的时域波形进行连续傅里叶变换，计算得到正常状态和临界状态电感值所对应的幅度谱函数，依据幅度谱函数的特征判断故障，如图2所示。由于幅度谱函数并非单调函数，利用该专利方法判别的关键在于单调的频率区段的选定。不同的参数取值，对应的单调频率区段并不一致，而该专利中并未给出单调频率区段的选择方法，仅从经验角度来进行了选取。

FFT(快速傅里叶变换)是离散傅里叶变换(DFT)的快速算法。DFT的运算过程如下：

式(1)中，X(k)-频率值；X(n)-时域采样点；n-时域采样点的序列索引；k-时域值的索引； N-进行采样点数量。FFT是对DFT的简化，如果DFT的复杂度是N²次运算，那么FFT的运算次数为Nlg(N)。变换前后的对应关系：假设原始信号的峰值为A，那么FFT的结果的每个点(除了第一个点直流分量外)的模值就是A的N/2倍。

发明内容

本发明提供了一种基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法，用以解决利用脉冲电压法判别空心电抗器匝间绝缘故障时不够直观、判据难以准确获得，以及频域幅度谱方法缺少频段选择依据的技术问题。同时，为了证明本专利判别方法的可靠性，在提出判据的同时，给出了判据的数学依据。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判别方法，包括：

1、基于FFT变换域特征的脉冲电压法检测空心电抗器匝间绝缘故障的判据

(1)脉冲电压法的原理电路如图3所示，利用正常状态的空心电抗器，基于脉冲电压法，给空心电抗器添加脉冲振荡回路，得到空心电抗器两端电压的时域振荡波形。根据脉冲电压法的原理电路，可得出脉冲振荡回路LC的衰减谐振频率计算公式为：

式(2)中，L为空心电抗器的等效电感值，C为振荡回路的电容值。将空心电抗器两端电压的时域波形进行FFT变换，得到正常状态的空心电抗器两端电压的频谱图。