一种考虑差异性接线方式的变压器绝缘诊断方法

技术领域

本发明涉及电力设备绝缘状态检测领域，尤其涉及一种考虑差异性接线方式的变压器绝 缘诊断方法。

背景技术

电力变压器是电力系统的核心设备之一，其稳定运行与电力系统的可靠性密切相关。随 着电力变压器容量日益增大，结构也变得越来越复杂，变压器内部故障诊断试验实现也越来 越困难。据有关资料统计变压器的故障大多都是因绝缘系统的损坏造成的，其中绕组故障占 在总绝缘故障中占有相当大的比重。因此，准确有效检测变压器绕组绝缘状态是亟需解决的 技术问题。

高频振荡方法是一种变压器绕组状态评估的全新测试方法，该方法测试时采用直流激励， 易实现高电压等级测试，通过绕组某一端口高压直流充电，断开直流系统，在变压器的电容、 电感等效参数共同耦合作下，绕组另一端口采集高压振荡信号。因此，不仅拥有较强的现场 抗干扰能力，同时可以反映变压器绕组绝缘状态。

不同绕组接线方式的高压振荡的能量传输路径不同，同时高频振荡信号是变压器等效参 数共同耦合作用产生的非平稳信号，包含许多不同的频率，这些频率分量与绕组绝缘状态密 切相关，有着丰富的信息。本文通过差异性绕组接线的高频振荡信号的瞬时幅值信号和瞬时 相位信号进行n层分解，有效提取不同频率分量的特征判断绕组绝缘状态。因此，本发明能 够更加可靠、有效地对变压器绝缘状态进行评估。

发明内容

一种考虑差异性接线方式的变压器绝缘诊断方法，试验平台，主要包括：箱体1、铁心2、 低压绕组3、高压绕组4、高频高压直流电源17、信号采集系统15、连接方式控制台16、低 压输入套管5、低压输出套管6、高压输入套管7、高压输出套管8、高压绕组电源连接开关9、高压信号采集连接开关10、高压接线方式控制连接开关11、低压绕组电源连接开关12、低压信号采集连接开关13、低压接线方式控制连接开关14；其特征在于结合不同接线方式的 高频振荡信号，根据瞬时幅值信号和瞬时相位信号的分解信号提取相关特征，具体测试方法 包括以下步骤：

步骤一：测量试验变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号，包括：

(1)测量变压器高压绕组差异性接线方式的高频振荡信号，所有连接开关断开，闭合高压信 号采集连接开关10使高压绕组输出套管8和数据采集系统15相连接，闭合低压接线方式控制连 接开关14使低压绕组3与接线方式控制台16连接，闭合高压绕组电源连接开关9使高压绕组输 入套管7与高频高压直流电源17连接，在高频高压电源系统额定功率下逐步升高输出电压，使 其达到变压器高压绕组的额定电压U

(2)测量变压器高压绕组差异性接线方式的高频振荡信号，所有连接开关断开，闭合低压信 号采集连接开关13使低压绕组输出套管6和数据采集系统15相连接，闭合高压接线方式控制连 接开关11使高压绕组4与接线方式控制台16连接，闭合低压绕组电源连接开关12使低压绕组输 入套管5与高频高压直流电源17连接，在高频高压电源系统额定功率下逐步升高输出电压，使 其达到变压器低压绕组的额定电压U

步骤二：变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号特征提取，包括：

(1)分别针对高压绕组、低压绕组差异性接线方式的高频振荡曲线A

(2)高频振荡信号T(t)通过希尔伯特变换为复域信号Z(t)，计算瞬时幅值信号X(t)和瞬时相 位信号

式中T(t)是测量的高频振荡信号，

(3)根据瞬时幅值信号X(t)构造矩阵H，计算特征矩阵P、Q，如下所示：

P＝H H

Q＝H

式中H第一行和第二行分别是测量信号的前N-1个数据，后N-1个数据

(4)计算P、Q的特征值σ

p＝(p

q＝(q

式中p

(5)根据单位特征向量矩阵p、q和特征值σ

式中m是q矩阵求和个数，

(6)根据幅值近似信号矩阵d

L

L

T

式中L

(7)幅值细节信号矩阵d

(8)对分解信号T

式中E

(9)重复步骤(2)到(8)，对瞬时相位信号进行n层分解，有2

(1)通过不同接线方式高频振荡信号瞬时幅值和瞬时相位的n层分解信号通过以下步骤提取 特征参数，计算绝缘诊断系数Q

(2)根据瞬时幅值分解信号

(3)计算瞬时幅值信号特征参数行均值f

(4)根据特征参数f

式中

(5)重复步骤(1)到(3)计算不同接线方式瞬时相位信号特征关联度W

(6)针对不同接线方式下相位信号和幅值信号所有特征关联度，计算绝缘诊断系数Q

Q是变压器绝缘诊断系数，若Q小于1.8，判断变压器绝缘状态正常。

本发明提出一种考虑差异性接线方式的变压器绝缘诊断方法，其核心基于差异性接线方 式的高频振荡信号的幅值和相位信号进行n层分解提取特征，实现对变压器绝缘状态的评估。 本发明能够更加可靠、有效地对变压器绝缘性能进行评估。

附图说明

图1为本发明方法变压器高压试验接线图

图2为本发明方法变压器高低压绕组不同接线方式示意图

图3为本发明方法所采用的流程框图

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示，变压器高频高压谐振点试验平台，主要包括：箱体1、铁心2、低压绕组3、 高压绕组4、高频高压直流电源17、信号采集系统15、连接方式控制台16、低压输入套管5、 低压输出套管6、高压输入套管7、高压输出套管8、高压绕组电源连接开关9、高压信号采集连接开关10、高压接线方式控制连接开关11、低压绕组电源连接开关12、低压信号采集连接开关13、低压接线方式控制连接开关14；高压绕组首端通过高压绕组输入套管7引出箱体1，通过高压绕组电源连接开关9和高频高压直流电源连接，高压绕组末端通过高压绕组输出套管8引出箱体1，通过高压绕组信号采集连接15和信号采集系统连接，高压绕组输入套管7和输出套管8通过高压接线方式控制连接开关11和连接方式控制台16连接；低压绕组首端通过低压绕组输入套管5引出箱体1，通过低压绕组电源连接开关12和高频高压直流电源连接，低压绕组末端通过低压绕组输出套管6引出箱体1，通过低压绕组信号采集连接开关13和信号采集系统连接；低压绕组输入套管5和输出套管6通过低压接线方式控制连接开关14和连接方式控制台16连接；

图2所示是高压绕组测试高频振荡信号时低压绕组的不同接线方式，低压绕组测试高频 振荡信号时高压绕组的不同接线方式；

图3所示为考虑差异性接线方式的变压器绝缘诊断方法的流程框图，其特征在于结合不 同接线方式的高频振荡信号，根据瞬时幅值信号和瞬时相位信号的分解信号提取相关特征， 具体包括以下步骤：

步骤一：测量试验变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号，包括：

(1)测量变压器高压绕组差异性接线方式的高频振荡信号，所有连接开关断开，闭合高压信 号采集连接开关10使高压绕组输出套管8和数据采集系统15相连接，闭合低压接线方式控制连 接开关14使低压绕组3与接线方式控制台16连接，闭合高压绕组电源连接开关9使高压绕组输 入套管7与高频高压直流电源17连接，在高频高压电源系统额定功率下逐步升高输出电压，使 其达到变压器高压绕组的额定电压U

(2)测量变压器高压绕组差异性接线方式的高频振荡信号，所有连接开关断开，闭合低压信 号采集连接开关13使低压绕组输出套管6和数据采集系统15相连接，闭合高压接线方式控制连 接开关11使高压绕组4与接线方式控制台16连接，闭合低压绕组电源连接开关12使低压绕组输 入套管5与高频高压直流电源17连接，在高频高压电源系统额定功率下逐步升高输出电压，使 其达到变压器低压绕组的额定电压U

步骤二：变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号特征提取，包括：

(1)分别针对高压绕组、低压绕组差异性接线方式的高频振荡曲线A

(2)高频振荡信号T(t)通过希尔伯特变换为复域信号Z(t)，计算瞬时幅值信号X(t)和瞬时相 位信号

式中T(t)是测量的高频振荡信号，

(3)根据瞬时幅值信号X(t)构造矩阵H，计算特征矩阵P、Q，如下所示：

P＝H H

Q＝H

式中H第一行和第二行分别是测量信号的前N-1个数据，后N-1个数据

(4)计算P、Q的特征值σ

p＝(p

q＝(q

式中p

(5)根据单位特征向量矩阵p、q和特征值σ

式中m是q矩阵求和个数，

(6)根据幅值近似信号矩阵d

L

L

T

式中L

(7)幅值细节信号矩阵d

(8)对分解信号T

式中E

(9)重复步骤(2)到(8)，对瞬时相位信号进行n层分解，有2

(1)通过不同接线方式高频振荡信号瞬时幅值和瞬时相位的n层分解信号通过以下步骤提取 特征参数，计算绝缘诊断系数Q

(2)根据瞬时幅值分解信号

(3)计算瞬时幅值信号特征参数行均值f

(4)根据特征参数f

式中

(5)重复步骤(1)到(3)计算不同接线方式瞬时相位信号特征关联度W

(6)针对不同接线方式下相位信号和幅值信号所有特征关联度，计算绝缘诊断系数Q

Q是变压器绝缘诊断系数，若Q小于1.8，判断变压器绝缘状态正常。