[發明專利]一種基于梯度電壓高頻振蕩的變壓器繞組絕緣評估方法

有效

• 申請號: 202110141194.7
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112924905B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 周利軍;吳振宇;周猛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/62
• 分類號: G01R31/62;G01R31/12
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 馬尚偉

本發明公開了一種基于梯度電壓高頻振蕩的變壓器繞組絕緣評估方法，首先對試驗變壓器繞組進行試驗，獲取梯度電壓下10組高頻振蕩信號；根據測試數據構造梯度電壓矩陣H，通過權重方陣G_p分解H獲得近似信號特征矩陣Z_p，細節信號特征矩陣Z_pq；然后計算近似信號矩陣平均對數誤差絕對和識別變壓器絕緣狀態；通過細節信號矩陣的特征系數f_i^pq計算權重化后的特征參數W_i；計算絕緣狀態判斷系數Q，根據絕緣狀態表判斷絕緣故障程度。本發明方法通過對變壓器進行高壓試驗測試梯度電壓下高頻振蕩信號，通過權重矩陣對原始信號進行分解，豐富了高頻振蕩信號的特征，并近似信號矩陣和細節信號矩陣的相應特征，識別變壓器絕緣狀態與故障程度。

技術領域

本發明涉及電力設備絕緣狀態檢測領域，尤其涉及一種基于梯度電壓高頻振蕩的變壓器繞組絕緣評估方法。

背景技術

電力變壓器是電力系統的重要設備之一，它的運行狀態直接影響系統的可靠性和安全性，一旦發生事故將造成重大經濟損失甚至災難性后果。此外，電力變壓器的復雜惡劣運行環境使其發生故障的機率增大，其中繞組絕緣故障是變壓器最常見的故障。因此，及時準確檢測出變壓器繞組絕緣狀態是亟需解決的技術問題。

高頻振蕩方法是一種變壓器繞組狀態評估的全新測試方法，在繞組一端施加高壓直流激勵，通過電子開關實現高壓直流信號的暫態變化，基于變壓器的電容、電感等效參數共同耦合作用在繞組末端測量高頻振蕩信號用于繞組絕緣狀態的分析。因此，高頻振蕩信號的特征與繞組的電氣結構密切相關，可以反映變壓器繞組絕緣狀態。

變壓器繞組絕緣在不同高壓幅值下呈現不同狀態，同時高頻振蕩信號是變壓器等效參數共同耦合作用產生的非平穩信號，包含許多不同的頻率，這些頻率分量與繞組絕緣狀態密切相關，有著豐富的信息。本文基于測試梯度電壓的高頻振蕩信號，通過權重方陣分解出近似信號和細節信號，有效提取不同頻率成分的特征判斷繞組絕緣狀態。因此，本發明能夠更加可靠、有效地對變壓器絕緣性能進行評估。

發明內容

一種基于梯度電壓高頻振蕩的變壓器繞組絕緣評估方法，試驗研究平臺主要包括：信號采集系統1、電壓幅值調節旋鈕2、高壓直流電源3；電源連接開關9、信號采集連接開關7；信號輸入套管10、信號輸出套管8；箱體4、繞組5、鐵心6；其特征在于結合各梯度電壓的高頻振蕩信號構造矩陣，通過權重方陣分解出近似信號和細節信號提取相關特征，具體包括以下步驟：

步驟一：測量試驗變壓器繞組梯度電壓下的高頻振蕩信號，包括：

(1)測量變壓器繞組的高頻振蕩信號，閉合信號采集連接開關7使變壓器繞組輸出套管8與數據采集系統相連，閉合電源連接開關9使變壓器繞組輸入套管10與外部高頻高壓直流電源3連接，旋轉電壓幅值調節旋鈕2，使高頻高壓電源系統在額定功率下升高電壓至電壓U₁，待電壓穩定之后，斷開電源連接開關繞組輸入端高壓直流系統，輸出套管8通過數據采集裝置11測量繞組高頻振蕩信號X₁(t)(X₁(r)＝[x₁ x₂......x_N])，采集數據點N個，其中U為額定電壓；

(2)重復步驟(1)，旋轉電壓幅值調節旋鈕2使電壓升至梯度電壓U_i，共采集10組變壓器繞組10組高頻振蕩信號

步驟二：變壓器繞組梯度電壓高頻振蕩信號特征提取，包括：

(1)根據測試10組梯度電壓變壓器繞組高頻振蕩信號構造電壓矩陣HH＝[X₁X₂……X₁₀]

(2)根據p階權重方陣G_p對電壓矩陣進行特征提取，獲得近似信號特征矩陣Z_p，細節信號特征矩陣Z_pq