一種變壓器故障檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種變壓器故障檢測方法，該方法基于變壓器電參數故障特征庫，包括變壓器模型建立、變壓器電參數故障特征庫建立和故障檢測。該方法全數字實現，可準確判斷變壓器的多種故障：外部斷路故障、內部斷路故障、對地短路故障、匝地短路故障、匝間短路故障、外部相間短路故障，內部相間短路故障，還可以根據實際需要進行適當擴充。該算法能廣泛適用于油浸式變壓器、水冷式變壓器、空冷式變壓器和空水冷式變壓器等類型的變壓器，能夠提前判斷變壓器故障的發生，最大限度地預防判斷變壓器故障的發生，同時解決參數檢測、故障保護和故障診斷的技術問題，提高了系統的安全性和維修性，降低了系統排查故障的難度和所花費的時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于變壓器及故障診斷領域，具體涉及一種變壓器故障檢測方法。
技術介紹
目前，變壓器故障診斷主要采用油中溶解氣體分析法(DGA)，但油中溶解氣體分析法只能適用于油浸式變壓器，無法廣泛應用于水冷式變壓器、空冷式變壓器和空水冷式變壓器等類型的變壓器。且油中溶解氣體分析法只能在故障發生以后，變壓器油中溶解氣體發生顯著改變的情況下，被動地預防故障的擴大，往往效果不佳。該方法不能主動預防故障的發生，故障反應速度較慢，無法檢測變壓器電參數，也無法診斷故障類型和故障點位置。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術所存在的不能主動預防故障的發生，故障反應速度較慢，無法檢測變壓器電參數，也無法診斷故障類型和故障點位置的缺點，提出一種變壓器故障檢測方法，能廣泛適用于油浸式變壓器、水冷式變壓器、空冷式變壓器和空水冷式變壓器等類型的變壓器，能夠提前判斷變壓器故障的發生，最大限度地預防判斷變壓器故障的發生，同時解決參數檢測、故障保護和故障診斷的技術問題，提高了系統的安全性和維修性，降低了系統排查故障的難度和所花費的時間。本專利技術的技術方案是：一種變壓器故障檢測方法，包括以下步驟：步驟1，建立變壓器故障模型：針對所要檢測的變壓器類型，通過理論分析或者系統仿真軟件分析出各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型；步驟2，建立變壓器電參數故障特征庫：對各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型進行分析，選擇方法簡單、效果明顯的故障特征，將其編碼成故障特征識別碼固化到變壓器電參數故障特征庫中去；其中，變壓器故障庫包含以下7個內容：縱差保護識別碼、零序電流保護識別碼、電流有效值識別碼、電壓有效值識別碼、過電流識別碼、電流不均衡度識別碼和二次諧波制動碼；具體如下：識別碼一.縱差保護識別碼為一個1位二進制數，該位反映變壓器縱差保護狀態；變壓器至少有一相發生電流縱差保護，該位取1；只有變壓器電流都不發生縱差保護，該位才取0；識別碼二.零序電流保護識別碼為一個3位二進制數，第0位反映星形副邊零序電流保護狀態，第1位反映三角形副邊零序電流保護狀態，第2位反映原邊零序電流保護狀態；如果某邊繞組發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為1；如果某邊繞組未發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為0；識別碼三.電流有效值識別碼是一個9位十進制數，第0位反映副邊星形c2線電流有效值，第1位反映副邊星形b2線電流有效值，第2位反映副邊星形a2線電流有效值，第3位反映副邊三角形c1線電流有效值，第4位反映副邊三角形b1線電流有效值，第5位反映副邊三角形a1線電流有效值，第6位反映原邊三角形C線電流有效值，第7位反映原邊三角形B線電流有效值，第8位反映原邊三角形A線電流有效值；電流有效值識別碼主要用于反映各線電流有效值的相對大小，以診斷變壓器斷路故障；如果某套繞組電流有效值為0，對應位上線電流識別碼為0，該套繞組其它線電流有效值相同，相應位識別碼為1；如果某套繞組電流有效值都不為0，則該套繞組三個線電流有效值識別碼都為2；識別碼四.電壓有效值識別碼是一個3位十進制數，第0位反映原邊三角形C線電壓有效值，第1位反映原邊三角形B線電壓有效值，第2位(最高位)反映原邊三角形A線電壓有效值；電壓有效值識別碼主要用于區分原邊三角形繞組單相外部斷路和原邊三角形繞組兩相內部斷路；原邊線電壓有效值存在兩種情況，所有線電壓有效值相同，電壓有效值識別碼每位都為1；某一線電壓有效值為其余線電壓有效值的2倍，則該線電壓有效值識別碼為2，其余位為1；識別碼五.過電流識別碼是一個9位二進制數，第0位反映副邊星形c2線電流過電流狀態，第1位反映副邊星形b2線電流過電流狀態，第2位反映副邊星形a2線電流過電流狀態，第3位反映副邊三角形c1線電流過電流狀態，第4位反映副邊三角形b1線電流過電流狀態，第5位反映副邊三角形a1線電流過電流狀態，第6位反映原邊三角形C線電流過電流狀態，第7位反映原邊三角形B線電流過電流狀態，第8位反映原邊三角形A線電流過電流狀態；過電流識別碼主要用于檢測各線電流是否過流，以診斷變壓器外部短路故障；如果某線電流存在過電流，則相應位過電流識別碼為1，否則為0；識別碼六.電流不均衡度識別碼是一個6位十進制數，第0位反映副邊星形c2線電流不均衡度，第1位反映副邊星形b2線電流不均衡度，第2位反映副邊星形a2線電流不均衡度，第3位反映副邊三角形c1線電流不均衡度，第4位反映副邊三角形b1線電流不均衡度，第5位反映副邊三角形a1線電流不均衡度；電流不均衡度識別碼用來診斷電流特征不明顯的故障；對于某一套繞組而言，如過某一線電流大于該套繞組線電流有效值的平均值，則電流不均衡度識別碼取2；如果某一線電流等于該套繞組線電流有效值的平均值，電流不均衡度識別碼取1；如果某一線電流小于該套繞組線電流有效值的平均值，電流不均衡度識別碼取0；識別碼七.二次諧波制動碼是一個1位二進制數；原邊至少有一線電流二次諧波超過整定值，該位取1；只有原邊線電流二次諧波都沒超過整定值時，該位才取0；它反映變壓器是否存在勵磁涌流；變壓器產生勵磁涌流時，變壓器縱差保護會誤動，二次諧波制動碼就是用來實現變壓器縱差保護制動，防止誤動；步驟3，采集原始信號，基于步驟1建立的變壓器故障模型和步驟2建立的變壓器電參數故障特征庫進行變壓器故障類型和故障點位置的檢測：通過參數檢測檢測算法計算出線電壓有效值、線電流有效值、線電壓相位角、線電流相位角、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、功率因數角等；然后通過故障保護算法計算出兩段比率式縱差保護、零序分量保護、過負荷保護、過流保護計算，同時通過計算勵磁涌流防止繼電保護誤動作；最后通過查變壓器故障特征庫檢測以下故障：外部斷路故障、內部斷路故障、對地短路故障、匝地短路故障、匝間短路故障、外部相間短路故障，內部相間短路故障、過負荷故障、過流故障。在上述的一種變壓器故障檢測方法，所述步驟1是選擇系統仿真軟件MATLAB針對如下類型的變壓器故障開發變壓器故障模型，所選擇的變壓器故障類型包括：外部斷路故障、內部斷路故障、對地短路故障、匝地短路故障、匝間短路故障、外部相間短路故障和內部相間短路故障；調試計算機將變壓器故障模型下載到dSp本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變壓器故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，建立變壓器故障模型：針對所要檢測的變壓器類型，通過理論分析或者系統仿真軟件分析出各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型；步驟2，建立變壓器電參數故障特征庫：對各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型進行分析，選擇方法簡單、效果明顯的故障特征，將其編碼成故障特征識別碼固化到變壓器電參數故障特征庫中去；其中，變壓器故障庫包含以下7個內容：縱差保護識別碼、零序電流保護識別碼、電流有效值識別碼、電壓有效值識別碼、過電流識別碼、電流不均衡度識別碼和二次諧波制動碼；具體如下：識別碼一.?縱差保護識別碼為一個1位二進制數，該位反映變壓器縱差保護狀態；變壓器至少有一相發生電流縱差保護，該位取1；只有變壓器電流都不發生縱差保護，該位才取0；識別碼二.?零序電流保護識別碼為一個3位二進制數，第0位反映星形副邊零序電流保護狀態，第1位反映三角形副邊零序電流保護狀態，第2位反映原邊零序電流保護狀態；如果某邊繞組發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為1；如果某邊繞組未發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為0；識別碼三.?電流有效值識別碼是一個9位十進制數，第0位反映副邊星形c2線電流有效值，第1位反映副邊星形b2線電流有效值，第2位反映副邊星形a2線電流有效值，第3位反映副邊三角形c1線電流有效值，第4位反映副邊三角形b1線電流有效值，第5位反映副邊三角形a1線電流有效值，第6位反映原邊三角形C線電流有效值，第7位反映原邊三角形B線電流有效值，第8位反映原邊三角形A線電流有效值；電流有效值識別碼主要用于反映各線電流有效值的相對大小，以診斷變壓器斷路故障；如果某套繞組電流有效值為0，對應位上線電流識別碼為0，該套繞組其它線電流有效值相同，相應位識別碼為1；如果某套繞組電流有效值都不為0，則該套繞組三個線電流有效值識別碼都為2；識別碼四.?電壓有效值識別碼是一個3位十進制數，第0位反映原邊三角形C線電壓有效值，第1位反映原邊三角形B線電壓有效值，第2位(最高位)反映原邊三角形A線電壓有效值；電壓有效值識別碼主要用于區分原邊三角形繞組單相外部斷路和原邊三角形繞組兩相內部斷路；原邊線電壓有效值存在兩種情況，所有線電壓有效值相同，電壓有效值識別碼每位都為1；某一線電壓有效值為其余線電壓有效值的2倍，則該線電壓有效值識別碼為2，其余位為1；識別碼五.?過電流識別碼是一個9位二進制數，第0位反映副邊星形c2線電流過電流狀態，第1位反映副邊星形b2線電流過電流狀態，第2位反映副邊星形a2線電流過電流狀態，第3位反映副邊三角形c1線電流過電流狀態，第4位反映副邊三角形b1線電流過電流狀態，第5位反映副邊三角形a1線電流過電流狀態，第6位反映原邊三角形C線電流過電流狀態，第7位反映原邊三角形B線電流過電流狀態，第8位反映原邊三角形A線電流過電流狀態；過電流識別碼主要用于檢測各線電流是否過流，以診斷變壓器外部短路故障；如果某線電流存在過電流，則相應位過電流識別碼為1，否則為0；識別碼六.?電流不均衡度識別碼是一個6位十進制數，第0位反映副邊星形c2線電流不均衡度，第1位反映副邊星形b2線電流不均衡度，第2位反映副邊星形a2線電流不均衡度，第3位反映副邊三角形c1線電流不均衡度，第4位反映副邊三角形b1線電流不均衡度，第5位反映副邊三角形a1線電流不均衡度；電流不均衡度識別碼用來診斷電流特征不明顯的故障；對于某一套繞組而言，如過某一線電流大于該套繞組線電流有效值的平均值，則電流不均衡度識別碼取2；如果某一線電流等于該套繞組線電流有效值的平均值，電流不均衡度識別碼取1；如果某一線電流小于該套繞組線電流有效值的平均值，電流不均衡度識別碼取0；識別碼七.?二次諧波制動碼是一個1位二進制數；原邊至少有一線電流二次諧波超過整定值，該位取1；只有原邊線電流二次諧波都沒超過整定值時，該位才取0；它反映變壓器是否存在勵磁涌流；變壓器產生勵磁涌流時，變壓器縱差保護會誤動，二次諧波制動碼就是用來實現變壓器縱差保護制動，防止誤動；步驟3，采集原始信號，基于步驟1建立的變壓器故障模型和步驟2建立的變壓器電參數故障特征庫進行變壓器故障類型和故障點位置的檢測：通過參數檢測檢測算法計算出線電壓有效值、線電流有效值、線電壓相位角、線電流相位角、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、功率因數角等；然后通過故障保護算法計算出兩段比率式縱差保護、零序分量保護、過負荷保護、過流保護計算，同時通過計算勵磁涌流防止繼電保護誤動作；最后通過查變壓器故障特征庫檢測以下故障：外部斷路故障、內部斷路故障、對地短路故障、匝地短路故障、匝間短路故障、外部相間短路故...

【技術特征摘要】
1.?一種變壓器故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，建立變壓器故障模型：針對所要檢測的變壓器類型，通過理論分析或者系統仿真軟件分析出各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型；
步驟2，建立變壓器電參數故障特征庫：對各種故障前后變壓器各相繞組線電壓波形和線電流波形的變化以及該故障所觸發的繼電保護的類型進行分析，選擇方法簡單、效果明顯的故障特征，將其編碼成故障特征識別碼固化到變壓器電參數故障特征庫中去；
其中，變壓器故障庫包含以下7個內容：縱差保護識別碼、零序電流保護識別碼、電流有效值識別碼、電壓有效值識別碼、過電流識別碼、電流不均衡度識別碼和二次諧波制動碼；具體如下：
識別碼一.?縱差保護識別碼為一個1位二進制數，該位反映變壓器縱差保護狀態；變壓器至少有一相發生電流縱差保護，該位取1；只有變壓器電流都不發生縱差保護，該位才取0；
識別碼二.?零序電流保護識別碼為一個3位二進制數，第0位反映星形副邊零序電流保護狀態，第1位反映三角形副邊零序電流保護狀態，第2位反映原邊零序電流保護狀態；如果某邊繞組發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為1；如果某邊繞組未發生零序電流保護時，該邊繞組對應位上的識別碼為0；
識別碼三.?電流有效值識別碼是一個9位十進制數，第0位反映副邊星形c2線電流有效值，第1位反映副邊星形b2線電流有效值，第2位反映副邊星形a2線電流有效值，第3位反映副邊三角形c1線電流有效值，第4位反映副邊三角形b1線電流有效值，第5位反映副邊三角形a1線電流有效值，第6位反映原邊三角形C線電流有效值，第7位反映原邊三角形B線電流有效值，第8位反映原邊三角形A線電流有效值；電流有效值識別碼主要用于反映各線電流有效值的相對大小，以診斷變壓器斷路故障；如果某套繞組電流有效值為0，對應位上線電流識別碼為0，該套繞組其它線電流有效值相同，相應位識別碼為1；如果某套繞組電流有效值都不為0，則該套繞組三個線電流有效值識別碼都為2；
識別碼四.?電壓有效值識別碼是一個3位十進制數，第0位反映原邊三角形C線電壓有效值，第1位反映原邊三角形B線電壓有效值，第2位(最高位)反映原邊三角形A線電壓有效值；電壓有效值識別碼主要用于區分原邊三角形繞組單相外部斷路和原邊三角形繞組兩相內部斷路；原邊線電壓有效值存在兩種情況，所有線電壓有效值相同，電壓有效值識別碼每位都為1；某一線電壓有效值為其余線電壓有效值的2倍，則該線電壓有效值識別碼為2，其余位為1；
識別碼五.?過電流識別碼是一個9位二進制數，第0位反映副邊星形c2線電流過電流狀態，第1位反映副邊星...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李俊，周艷紅，文蘭平，李帆，劉璇，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七一二研究所，
類型：發明
國別省市：湖北;42