一种获取绕组鼓包的形变临界值的系统、方法及设备

【技术领域】

本发明涉及绕组故障模拟技术领域，尤其涉及一种获取绕组鼓包的形变临界值的系统、方法及设备。

【背景技术】

在电力系统中，变压器是最重要的构成设备之一，在运行过程中由于短路冲击力和机械应力导致绕组发生绝缘劣化，随着机械和绝缘性质的潜伏性故障积聚，绕组绝缘劣化问题易演变为鼓包故障，从而导致绕组的无法承受过负荷及短路冲击电流，严重时将影响整个电力系统的安全稳定运行，因此，对变压器绕组鼓包状态进行分析尤为重要，当变压器绕组鼓包状态较为严重时，需提前对变压器进行维修。现有的绕组鼓包分析方法是通过统一的形变标准值作为基准，并将当前变压器的绕组鼓包形变值与形变标准值进行对比，判断变压器的绕组鼓包状态，但是每种变压器的型号等参数不同，每种变压器能够承受的绕组鼓包状态不同，因此利用统一的形变标准值判定变压器的绕组状态，会降低对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种获取绕组鼓包的形变临界值的系统、方法及设备，以提升对变压器绕组故障鼓包状态的判断的准确性。

本发明第一实施例的具体技术方案为：一种获取绕组鼓包的形变临界值的系统，所述系统包括：鼓包故障模拟装置、可编程函数发生器、信号采集器和信号分析器；所述鼓包故障模拟装置用于模拟变压器的绕组鼓包状态；所述可编程函数发生器用于对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试；所述信号采集器用于采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，并将所述绕组频率响应值发送至所述信号分析器；所述信号分析器用于对所述绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得所述变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值。

优选的，所述鼓包故障模拟装置包括：上鼓包模拟器、下鼓包模拟器、第一机械滑轮组、第二机械滑轮组、第一联系纽带、第二联系纽带、第一伸缩吸盘和第二伸缩吸盘；所述上鼓包模拟器固定在所述变压器的绕组的顶端，所述下鼓包模拟器固定在所述绕组的底端；所述第一机械滑轮组通过所述第一联系纽带带动所述绕组一端的第一伸缩吸盘向上运动，使所述绕组产生向上的拉伸力；所述第二机械滑轮组通过所述第二联系纽带带动所述绕组的另一端的第二伸缩吸盘向下运动，使所述绕组产生相反方向的向下的拉伸力，以模拟所述变压器的绕组鼓包状态。

优选的，所述系统还包括：控制电机、滑轮阻断器、装置固定杆、环形滑轨；所述控制电机通过控制所述第一联系纽带的运动，使所述第一联系纽带带动所述第一滑轮组在所述环形滑轨上做定位旋转；所述装置固定杆用于将所述上鼓包模拟器固定在所述绕组的顶端，及将所述下鼓包模拟器固定在所述绕组的底端；所述滑轮阻断器用于控制所述第一滑轮组中的机械滑轮在预设位置停止定位旋转，以使所述第一滑轮组在所述预设位置停止带动所述第一伸缩吸盘进行向上运动，所述预设位置为任一位置，以模拟所述变压器的多点位绕组鼓包状态。

本发明第二实施例的具体技术方案为：一种获取绕组鼓包的形变临界值的方法，应用于所述获取绕组鼓包的形变临界值的系统，所述方法包括：利用所述鼓包故障模拟装置模拟变压器的绕组鼓包状态；利用所述可编程函数发生器对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试；利用所述信号采集器采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，并将所述绕组频率响应值发送至所述信号分析器；利用所述信号分析器对所述绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得所述变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值。

优选的，所述采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，包括：采集所述变压器在绕组鼓包状态时的绕组幅频响应值和绕组相频响应值；所述绕组幅频响应值和所述绕组相频响应值构成所述绕组频率响应值。

优选的，所述根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值，包括：根据所述传递拟合函数和预设的拉式算子获得所述传递拟合函数的不同分母系数和所述传递拟合函数的不同分子系数；利用所述不同分母系数和所述不同分子系数获得所述传递拟合函数的零点偏移度量值和所述传递拟合函数的极点偏移度量值；所述零点偏移度量值为所述变压器发生绕组鼓包的形变最小临界值，所述极点偏移度量值为所述变压器发生绕组鼓包的形变最大临界值。

优选的，所述传递拟合函数的不同分母系数和所述传递拟合函数的不同分子系数采用以下公式获得：

其中，H(s)为所述传递拟合函数，s

优选的，所述零点偏移度量值采用以下公式获得：

其中，Q

优选的，所述极点偏移度量值采用以下公式获得：

其中，Q

本发明第三实施例的具体技术方案为：一种获取绕组鼓包的形变临界值的设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行本申请第二实施例中任一项所述方法的步骤。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明包括鼓包故障模拟装置、可编程函数发生器、信号采集器和信号分析器；鼓包故障模拟装置用于模拟变压器的绕组鼓包状态；可编程函数发生器用于对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试；信号采集器用于采集频率响应测试时变压器的绕组频率响应值，并将绕组频率响应值发送至信号分析器；信号分析器用于对绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和变压器的传递拟合函数获得变压器的绕组鼓包形变临界值。

利用鼓包故障模拟装置可模拟不同型号的变压器的绕组鼓包状态，并利用可编程函数发生器对在绕组鼓包状态时变压器进行频率响应测试，信号采集器获得变压器在绕组鼓包状态时的绕组频率响应值，信号分析器对绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和变压器的传递拟合函数获得变压器的绕组鼓包形变临界值，以使在判断变压器的绕组鼓包状态，利用该型号变压器的绕组鼓包形变临界值进行绕组鼓包状态的分析，以提高对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为获取绕组鼓包的形变临界值的系统的结构示意图；

图2为鼓包故障模拟装置的结构示意图；

图3为获取绕组鼓包的形变临界值的方法的步骤流程图；

图4为获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值的步骤流程图；

其中，1、绕组；2、叠铁芯；3、上鼓包模拟器；4、下鼓包模拟器；5、外壳；6、输入管套；7、输出管套；8、信号采集器；9、可编程函数发生器；10、信号分析器；11、控制电机；12、第一机械滑轮组；13、第二机械滑轮组；14、第一联系纽带；15、第二联系纽带；16、第一伸缩吸盘；17、第二伸缩吸盘；18、滑轮阻断器；19、环形滑轨；20、装置固定杆。

【具体实施方式】

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1和图2，为本申请第一实施例中一种获取绕组鼓包的形变临界值的系统的结构示意图，以使在判断变压器的绕组鼓包状态，利用该型号变压器的绕组鼓包形变临界值进行绕组鼓包状态的分析，以提高对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性，系统包括：鼓包故障模拟装置、可编程函数发生器(9)、信号采集器(8)和信号分析器(10)；所述鼓包故障模拟装置用于模拟变压器的绕组鼓包状态；所述可编程函数发生器(9)用于对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试；所述信号采集器(8)用于采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，并将所述绕组频率响应值发送至所述信号分析器(10)；所述信号分析器(10)用于对所述绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得所述变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值。

具体的，变压器由绕组(1)、叠铁芯(2)、外壳(5)、输入管套(6)和输出管套(7)构成，将可编程函数发生器(9)通过输入管套(6)与绕组的顶端连接，将信号采集器(8)通过输出管套(7)与绕组的底端连接；通过装置固定杆(20)将鼓包故障模拟装置固定在绕组上，启动控制电机(11)使鼓包故障模拟装置模拟变压器的绕组鼓包状态，可编程函数发生器(9)对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试，信号采集器(8)采集频率响应测试时变压器的绕组频率响应值，并将绕组频率响应值发送至信号分析器(10)；具体的，信号分析器(10)可以是上位机等终端；利用信号分析器(10)对绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得变压器的传递拟合函数，当变压器的型号变化时，变压器在频率响应测试时的绕组等效的电感、电容、电阻等参数组合的集成参数电路会发生变化，使传递拟合函数产生相应的变化，利用预设的拉式算子和变压器的传递拟合函数获得变压器的绕组鼓包形变临界值。

利用鼓包故障模拟装置可模拟不同型号的变压器的绕组鼓包状态，并利用可编程函数发生器对在绕组鼓包状态时变压器进行频率响应测试，信号采集器获得变压器在绕组鼓包状态时的绕组频率响应值，信号分析器对绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和变压器的传递拟合函数获得变压器的绕组鼓包形变临界值，以使在判断变压器的绕组鼓包状态，利用该型号变压器的绕组鼓包形变临界值进行绕组鼓包状态的分析，以提高对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性。

在具体实施例中，鼓包故障模拟装置包括：上鼓包模拟器(3)、下鼓包模拟器(4)、第一机械滑轮组(12)、第二机械滑轮组(13)、第一联系纽带(14)、第二联系纽带(15)、第一伸缩吸盘(16)和第二伸缩吸盘(17)；所述上鼓包模拟器(3)固定在所述变压器的绕组的顶端，所述下鼓包模拟器(4)固定在所述绕组的底端；所述第一机械滑轮组(12)通过所述第一联系纽带(14)带动所述绕组一端的第一伸缩吸盘(16)向上运动，使所述绕组产生向上的拉伸力；所述第二机械滑轮组(13)通过所述第二联系纽带(15)带动所述绕组的另一端的第二伸缩吸盘(17)向下运动，使所述绕组产生相反方向的向下的拉伸力，以模拟所述变压器的绕组鼓包状态。

具体的，上鼓包模拟器(3)设置在变压器的绕组的顶端，下鼓包模拟器(4)设置在绕组的底端，以使上鼓包模拟器(3)与下鼓包模拟器(4)镜像设置；第一机械滑轮组(12)包括多个机械滑轮，第一机械滑轮组(12)运行时，使第一联系纽带(14)带动绕组一端第一伸缩吸盘(16)向上运动，使绕组产生向上的拉伸力；第二机械滑轮组(13)包括多个机械滑轮，第二机械滑轮组(13)运行时，使第二联系纽带(15)带动绕组的另一端的第二伸缩吸盘(17)向下运动，使绕组产生相反方向的向下的拉伸力，让绕组产生两个相反方向的拉伸力时，变压器处于绕组鼓包状态。通过在绕组的顶端设置上鼓包模拟器(3)，及在绕组的底端设置下鼓包模拟器(4)，并利用机械滑轮组带动联系纽带运行，联系纽带带动伸缩吸盘产生拉伸力，能够准确的模拟变压器处于绕组鼓包状态时的情形，进而提升测定的变压器的绕组鼓包形变临界值的准确性。

在具体实施例中，所述系统还包括：控制电机(11)、滑轮阻断器(18)、装置固定杆(20)、环形滑轨(19)；所述控制电机(11)通过控制所述第一联系纽带(14)的运动，使所述第一联系纽带(14)带动所述第一滑轮组在所述环形滑轨(19)上做定位旋转；所述装置固定杆(20)用于将所述上鼓包模拟器(3)固定在所述绕组的顶端，及将所述下鼓包模拟器(4)固定在所述绕组的底端；所述滑轮阻断器(18)用于控制所述第一滑轮组中的机械滑轮在预设位置停止定位旋转，以使所述第一滑轮组在所述预设位置停止带动所述第一伸缩吸盘(16)进行向上运动，所述预设位置为任一位置，以模拟所述变压器的多点位绕组鼓包状态。

具体的，控制既定位置的滑轮阻断器(18)动作，阻止既定位置的机械滑轮带动伸缩吸盘运动，从而实现绕组在既定位置的绕组鼓包；通过改变滑轮阻断器(18)的阻断位置，实现绕组的多点位鼓包故障。

在具体实施例中，请参阅图3，一种获取绕组鼓包的形变临界值的方法的步骤流程图，应用于所述获取绕组鼓包的形变临界值的系统，所述方法包括：

步骤301、利用所述鼓包故障模拟装置模拟变压器的绕组鼓包状态；

步骤302、利用所述可编程函数发生器对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试；

步骤303、利用所述信号采集器采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，并将所述绕组频率响应值发送至所述信号分析器；

步骤304、利用所述信号分析器对所述绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得所述变压器的传递拟合函数，并根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值。

具体的，启动控制电机(11)使鼓包故障模拟装置模拟变压器的绕组鼓包状态，可编程函数发生器(9)对处于绕组鼓包状态的变压器进行频率响应测试，信号采集器(8)采集频率响应测试时变压器的绕组频率响应值，并将绕组频率响应值发送至信号分析器(10)；具体的，信号分析器(10)可以是上位机等终端；利用信号分析器(10)对绕组频率响应值进行快速松弛矢量匹配拟合获得变压器的传递拟合函数，当变压器的型号变化时，变压器在频率响应测试时的绕组等效的电感、电容、电阻等参数组合的集成参数电路会发生变化，使传递拟合函数产生相应的变化，利用预设的拉式算子和变压器的传递拟合函数获得变压器的绕组鼓包形变临界值。通过使用本实施中的方法，可以利用鼓包故障模拟装置模拟不同型号的变压器的绕组鼓包状态，并获得该型号的绕组鼓包形变临界值，以使在判断变压器的绕组鼓包状态，利用该型号变压器的绕组鼓包形变临界值进行绕组鼓包状态的分析，以提高对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性。

在具体实施例中，步骤303中采集频率响应测试时所述变压器的绕组频率响应值，包括：采集所述变压器在绕组鼓包状态时的绕组幅频响应值和绕组相频响应值；所述绕组幅频响应值和所述绕组相频响应值构成所述绕组频率响应值。具体的，绕组幅频响应值和绕组相频响应值均能有效体现变压器绕组状态的运行参数，通过采集绕组幅频响应值和绕组相频响应值，以提升获得绕组鼓包形变临界值的准确性。

在具体实施例中，所述传递拟合函数的不同分母系数和所述传递拟合函数的不同分子系数采用以下公式获得：

其中，H(s)为所述传递拟合函数，s

在具体实施例中，还包括控制既定位置的滑轮阻断器动作，阻止既定位置的机械滑轮带动伸缩吸盘运动，从而实现绕组在既定位置的绕组鼓包。利用滑轮阻断器控制不同位置的机械滑轮阻止带动伸缩吸盘运动，并采集不同位置的绕组鼓包形变临界值，获得变压器不同位置的绕组鼓包形变临界值。

在具体实施例中，请参阅图4，步骤304中根据预设的拉式算子和所述变压器的传递拟合函数获得所述变压器的绕组鼓包形变临界值，包括：

步骤401、根据所述传递拟合函数和预设的拉式算子获得所述传递拟合函数的不同分母系数和所述传递拟合函数的不同分子系数；

步骤402、利用所述不同分母系数和所述不同分子系数获得所述传递拟合函数的零点偏移度量值和所述传递拟合函数的极点偏移度量值；所述零点偏移度量值为所述变压器发生绕组鼓包的形变最小临界值，所述极点偏移度量值为所述变压器发生绕组鼓包的形变最大临界值。

具体的，根据传递拟合函数和预设的拉式算子获得传递拟合函数的不同分母系数和所述传递拟合函数的不同分子系数，其中不同分母系数和不同分子系数可以表征传递函数的变化，因此利用不同分母系数中的最小值和不同分子系数的最大值获得所述传递拟合函数的零点偏移度量值和极点偏移度量值，其中零点偏移度量值为变压器发生绕组鼓包的形变最小临界值，极点偏移度量值为变压器发生绕组鼓包的形变最大临界值。当测定变压器发生绕组鼓包的形变量小于形变最小临界值时，此时变压器的绕组鼓包形变量较小，不会影响变压器的正常运行；当测定变压器发生绕组鼓包的形变量大于形变最大临界值时，此时变压器的绕组鼓包形变量较大，需及时对变压器进行维系，以保证变压器的正常运行。

在具体实施例中，所述零点偏移度量值采用以下公式获得：

其中，Q

在具体实施例中，所述极点偏移度量值采用以下公式获得：

其中，Q

在具体实施例中，本申请第三实施例提供一种获取绕组鼓包的形变临界值的设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请第二实施例中任一项所述方法的步骤。通过使用本实施例中的设备，可以利用鼓包故障模拟装置模拟不同型号的变压器的绕组鼓包状态，并获得该型号的绕组鼓包形变临界值，以使在判断变压器的绕组鼓包状态，利用该型号变压器的绕组鼓包形变临界值进行绕组鼓包状态的分析，以提高对变压器绕组鼓包状态的判断的准确性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。故，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。