[發明專利]基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法

在審

• 申請號: 201410315224.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104034255A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 姚陳果;趙仲勇;李成祥;趙曉震;米彥;廖瑞金;李昭炯;陳曉晗
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B7/28
• 分類號: G01B7/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于電力設備在線檢測技術領域，涉及一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法。

背景技術

電力變壓器作為變電站最為核心的設備，其安全穩定運行對確保供電可靠性和提高經濟性具有重要作用。據不完全統計，造成變壓器損壞和停運的各種故障因素中，繞組變形占據近半壁江山。變壓器的運輸、運行、絕緣老化受損、油中溶解氣體的爆炸以及地震等不可抗力均能造成繞組不同程度的變形，特別是運行中變壓器外部出口短路的情況下，繞組中短路電流形成巨大的電磁力使得繞組產生輕微變形故障。隨著變形程度的發展，繞組絕緣受損，進一步降低繞組的抗短路能力，最終即使在較小的短路電流作用下，變壓器也會因為繞組不可恢復的變形而損壞，導致電網的停運。

目前，世界各地學者正積極推進變壓器繞組變形檢測領域研究工作的開展。先后發明了短路阻抗法、低壓脈沖法、頻率響應法、振動法和超聲波法等方法。其中，頻率響應法被認為是經濟、有效、重復性好、靈敏度高的方式，廣泛應用于電力系統的測試項目中，同時該方法也被列入了行業標準。然而，這種方式需要變壓器退出運行，無法在變壓器正常工作時有效及時地獲取繞組變化的狀態，不能在線跟蹤及發現繞組的變形故障，很有可能導致變壓器的突發性故障。因此，如果能開展電力變壓器繞組變形故障的在線監測及檢測，及時獲取繞組的狀況，預警繞組的潛伏性故障，有計劃的安排變壓器的維修，將保證電力系統的安全穩定運行，提高供電的可靠性，提升經濟效益，具有非常重要的實用意義。

現有變壓器繞組變形檢測方法中，多采用頻率響應法，主要包括如下步驟：生成掃頻信號，加載至繞組上；數據采集電路采集電壓信號；數據處理模塊對采集的數字信號進行頻率響應變換，并計算繞組變形判別相關系數，可實現檢測變壓器繞組變形程度。然而，該方法僅能離線使用，無法在線對電力變壓器繞組的變形進行檢測，不能及時獲取繞組變形的信息，因而難以抵御突發性故障。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，該方法具有非侵入式、檢測速度快、對電力系統無損和能夠實現在線檢測等優點。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，包括以下步驟：步驟一：高壓納秒方波脈沖發生器生成高壓納秒脈沖信號；步驟二：高壓納秒脈沖信號經過信號注入及保護電路，傳輸至安裝于變壓器套管的變壓器信號傳感器，將納秒脈沖信號耦合至繞組上；步驟三：數據采集模塊采集高壓納秒脈沖信號及繞組末端中性點的電流響應信號，并轉化為數字信號；步驟四：數據處理模塊對所述的數字信號進行傅里葉變換，求取繞組的頻率響應曲線，并計算所述頻率響應曲線的相關系數、標準偏差等特征參量，判別變壓器繞組的變形程度。

進一步，在步驟一中，通過上位機與中央控制模塊通信，上位機提供所需生成高壓納秒脈沖的參數指令，中央控制模塊產生相對應的驅動信號，驅動脈沖發生電路產生高壓納秒脈沖；

所述中央控制模塊包括單片機單元、現場可編程門陣列單元、調壓電路單元和同步觸發電路單元；所述單片機單元，用于生成觸發控制參數，經過現場可編程門陣列單元生成控制參數和觸發參數，分別經過調壓電路單元和同步觸發單元生成電壓調理信號和同步觸發信號，傳輸至脈沖發生電路；

所述脈沖發生電路主要由馬克思發生器構成，包括高壓直流電源、二極管、充電電容、金屬氧化物半導體場效應晶體管開關，其中高壓直流電源由所述的電壓調理信號進行智能控制，金屬氧化物半導體場效應晶體管開關由所述的同步觸發信號進行開關導通與關斷的智能控制。

進一步，在步驟二中，信號注入及保護電路由與同軸超高頻電纜匹配的匹配電阻、濾波電容、氣體放電管和壓敏電阻構成，變壓器信號傳感器安裝于靠近接地法蘭的變壓器套管外絕緣層上；

信號注入及保護電路正向實現納秒脈沖信號無損注入至變壓器信號傳感器，同時反向對于變壓器信號傳感器耦合的套管導桿工頻高壓起到濾波作用，起到了高通濾波器的作用，保護高壓納秒方波脈沖發生器不受工頻高壓影響而損壞；

變壓器信號傳感器是纏繞在變壓器高壓套管外絕緣層上的金屬薄帶，并配置接口，所述的金屬薄帶與變壓器套管內部導桿以及套管介質形成耦合電容，基于該耦合電容可以實現納秒脈沖信號的耦合式注入至繞組的首端。