基于超声波技术的绕组变形3维成像检测装置设计

电力变压器是重要而昂贵的电力设备,在运输和运行过程中,由于意外碰撞或系统短路故障的强大电动力的作用,可能会发生某种程度的绕组变形,因此,必须对变压器绕组进行带电检测,从而保证其安全可靠运行。为此,设计了基于超声波技术的变压器绕组变形3维成像检测装置。首先,为了解决超声波发射及接收探头的安放问题,提出一种超声波探头安放位置算法,通过对3种不同情况下超声波探头的安置方法的研究,提高了变压器绕组检测中超声波信号的接收效果。然后,提出一种基于超声波定位的距离转换算法,解决了被测点3维轴向坐标确定问题,据此实现了在测试现场实时生成变压器绕组3维图像的功能。接着,开发出变压器绕组变形检测装置,能够对变压器绕组实现实时3维成像和定量分析,从而完成对变压器绕组形变的带电检测。最后,在某变压器上进行了应用研究,证明了上述装置的有效性。     

基于混合超声激励的变压器绕组检测技术研究

为了减少超声波在变压器内部的能量衰减、提高检测结果的时间分辨率,提出了一种基于频率调制、相位编码和幅度加权的混合超声激励方法。首先,提出了频率调制和相位编码复合激励方法,将线性调频技术应用到13位Barker二相编码信号的每个子脉冲上,在提高超声波的穿透能力的同时保证较高的时间分辨率。其次,设计了基于Nuttall窗函数的幅度加权滤波器,进一步抑制超声激励信号的旁瓣水平。最后,开发了一套变压器绕组形变超声检测系统,在某35 kV变压器上展开现场试验。系统能够实现对变压器绕组直观、定量和准确的带电检测,成像分辨率较高。结果表明,激励方法可有效避免绕组形变故障的漏检和误检,符合工程实用化应用的要求。     

频响法在线监测变压器绕组变形的传递函数构建及其灵敏度分析

离线频响法的传递函数难以应用于运行中变压器的绕组变形检测，因而构建了适用于在线监测的传递函数，并对比分析了其反映变形缺陷的能力。基于多端口电路网络理论，分别构造了适用于中性点接地和中性点不接地的带电运行变压器的3种传递函数；参考实际180 MVA/220k V变压器绕组参数，建立了三相双绕组变压器多导体传输线模型，计算了鼓包和位移变形时各传递函数的频响曲线及其8种特征参数。对比结果表明：在线传递函数的相关系数和欧氏距离的数值、随变形量变化的线性度、对变形量的灵敏度与离线传递函数基本一致；各传递函数特征参数的线性度达到0.8以上，对鼓包变形的灵敏度大约是位移变形的40%。所构造的传递函数不仅适用于带电检测，而且性能与离线传递函数基本一致。     

基于纳秒级脉冲响应法带电检测变压器绕组微变形技术有效性仿真与试验研究

为了实现带电检测电力变压器绕组变形、克服离线检测的不足,达到及时发现运行变压器潜伏性故障的目的,文中提出了基于套管末屏注入的绕组变形带电测试方法。利用纳秒脉冲源将检测频段提高至20 MHz,建立了绕组等效模型来仿真绕组变形,对实验室中的变压器绕组进行了带电检测试验,并对可能会对试验造成干扰的因素进行了研究。实验结果表明该方法能够有效识别绕组的微小变形,具备实际在线应用的潜力;而且信号源幅值、采样率、测量引线和高频CT的位置均对检测结果有不同程度的影响。     

电力变压器绕组变形检测与诊断技术的现状与发展

随着电网容量的日益增大,短路故障造成的变压器损坏事故呈上升趋势。及时有效采取检测手段对变压器绕组变形进行测试,能有效防止变压器已有变形的进一步恶化,最大限度地保证变压器不发生事故。从绕组变形的检测方法、检测原理、检测结果的影响因素和判断准则等几个方面进行归纳,综述了近年来变压器绕组变形领域的重要研究成果。同时,结合实际应用案例,从检测方式、测试结果的影响因素、检测信息量、检测灵敏度、变形判断方法及检测标准等角度对不同检测方法进行了分析比较。结果表明,扫频阻抗法能够较好地弥补低电压短路阻抗法和频率响应法在不同形式绕组变形灵敏度上的差异,提高绕组变形诊断的有效性;振动带电检测法无需停电就可开展变压器绕组变形检测。相比其它检测方法扫频阻抗法和振动带电检测法具有较明显优势,建议开展进一步现场应用研究,提高检测手段成熟度和变形判断方法的准确性。     

基于SOGI的变压器短路阻抗参数在线辨识方法

电力变压器在运行过程中发生绕组变形导致的内部故障,已经严重危害电网安全。为了及时发现变压器绕组变形故障,文中以变压器回路方程为基本模型,提出了一种变压器绕组参数在线辨识方法。通过分析变压器暂态和稳态两种运行状态,建立不同的参数辨识模型,推导了不同状态下变压器绕组参数辨识方程。利用二阶广义积分器提取变压器原、副边电压电流信号基波和各次谐波分量,判断变压器的运行状态,通过最小二乘算法进行实时辨识,实现对变压器绕组变形的监测。建立了变压器绕组变形的仿真模型,通过仿真模型及动模试验验证了变压器参数辨识在线监测系统的可行性。     

基于分布式光纤传感的变压器绕组变形检测与故障定位

绕组变形是变压器内部的常见故障之一,严重威胁电力系统的安全运行。目前绕组变形检测均属于离线检测,无法准确定位变形故障;带电检测由于受现场复杂电磁环境的干扰,且无法进行变形故障定位。为有效提高绕组变形在线检测的准确性,本文提出了基于分布式光纤传感的变压器绕组变形故障定位方法。搭建内置分布式光纤连续式绕组模型模拟绕组变形,当绕组发生局部形变时,利用布里渊光时域反射计(BOTDR),对光纤应变进行测量。实验结果表明,分布式光纤传感技术能够准确的实现绕组变形的故障定位,具有良好的应用前景。     

绕组变形超声检测原理及装置的研究

根据超声波反射的原理,提出了变压器绕组变形检测的新方法。文中论述了绕组变形超声检测的基本原理和检测装置的工作原理,并讨论了油温变化和油道宽度等因素对检测结果的影响。借助所研制的样机对变压器模型及变形进行了测试,测试结果表明,这种检测方法是可行的。该方法克服了现有测试方法的不足,具有直观可靠,能直接绘出绕组变形及变形部位的图形,并且显示变形量大小等一系列优点,为电力变压器绕组变形检测开辟了一条新的途径。     

短路阻抗法在变压器绕阻变形测试中的应用

短路阻抗是变压器的一个重要特性参数,决定了变压器在系统短路时短路电流的大小及变压器内部的电动力的大小。在变压器受短路冲击时,通过短路阻抗试验及绕组变形试验可检测出该受冲击变压器是否受变形。当变压器已发生变形时可通过测试变压器的单相漏抗来判断冲击变压器绕组发生变形相。     

改进的变压器绕组变形带电检测方法

变压器绕组变形带电检测技术的应用有利于提高变压器运行的安全可靠性,降低停电检修带来的经济损失。文中指出了目前绕组带电检测研究的不足之处并做出了改进,提出了一种基于耦合电容器注入信号的变压器绕组变形带电检测方法。利用耦合电容器将泰克大功率信号发生器输出的扫频信号通过中性点套管注入变压器中,并测量改造后的高压套管末屏接地电流作为响应信号,最后将输入信号及响应信号输入工控机中进行数据处理,得到被测绕组的频率响应曲线。文中先是搭建了变压器绕组的电路仿真模型,通过理论说明所提出方法的可行性。最后,对一台110 k V真实变压器进行了测试,试验结果表明,该方法具备实际在线应用的潜力。     

频响法和相关系数法判别变压器绕组变形的研究

频率响应分析法是检测变压器绕组变形的常用方法之一,其原理是通过观察频率响应曲线的波峰波谷分布位置及数量来判断绕组变形。根据变压器绕组等效模型利用MATLAB软件仿真,得到频响曲线,分析变压器绕组电感、电容等参数变化时的频响曲线。观察参数变化前后的曲线来判断是否变形。为便于定量计算,可采用相关系数法等进行辅助判断,利用相关系数法提出特征参数来判别变压器绕组变形程度,其结果可以为定量分析变压器绕组变形程度提供参孝。     

Detection of Winding Radial Deformation in Power Transformers by Confocal Microwave Imaging

In this article, a new bi-static method for the detection and determination of magnitude and location of winding radial deformation in power transformers has been proposed. In this method, which is based on confocal microwave imaging, a ultra-wideband transceiver is utilized to emit a short pulse toward the transformer winding and determine its reflection at several points along a linear path. The measured signals are then processed to obtain a 2D image of the winding. The effectiveness of this algorithm for radial deformation is demonstrated through four different experiments. The resultant image provides satisfactory information of the magnitude and position of the radial deformation in transformer.     

基于暂态过电压下行波分析的变压器绕组变形在线故障定位方法

绕组变形是变压器内部的主要故障类型之一,严重威胁电力系统正常运行。为有效提高绕组变形在线检测的准确性,结合变压器在运行中遭受暂态过电压冲击的特性,提出基于暂态过电压下行波分析的变压器绕组变形在线故障定位方法。当暂态过电压信号侵入变压器绕组时,在绕组末端获取电压行波信号,采用具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解方法(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)对其进行分解,得到本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),计算各IMF分量下的相关系数,对比分析后选取一些IMF的相关系数作为绕组变形的故障特征量,最后结合BP神经网络构建故障特征和故障点的映射关系,实现绕组变形的在线故障定位。仿真结果验证了本方法的可行性。     

一起变压器绕组变形故障的检测及分析

针对一起在运110 kV变压器的绕组变形故障进行检测与分析。首先,通过电容量、短路阻抗、频响曲线检测初步分析变压器绕组变形情况;然后,通过变压器解体检查及绕组材质检测分析了造成事故的原因;最后,针对该故障提出了针对性的整改措施。     

Calculation of Transients in Transformer Winding and Determination of Winding Parameters

This paper presents a new numerical method for transient calculation in transformer winding due to step excitation. The transformer winding is represented by a lumped parameter network. The differential equations for the equivalent network are formulated using state-space approach. A numerical solution of the state-space equations is applied in order to obtain a step response of the transformer winding. The method can be used for an accurate representation of transformer winding by a transfer function. A new method for determination of winding high frequency parameters based on transformer response to the voltage surge tests is developed. The computed and measured voltage distribution when voltage surge is applied to the three phase 30 kVA power transformer is compared.     

基于信息融合和CS-SVM的变压器绕组变形故障诊断方法研究

变压器绕组在遭受短路故障后易产生变形,传统的频率响应分析或短路阻抗分析在绕组变形检测过程中具有一定的片面性。提出一种基于信息融合和CS-SVM(布谷鸟优化的支持向量机)的变压器绕组变形故障诊断方法,通过将绕组变形相关的检测数据融合成SVM的输入样本,并放入根据人工经验训练好的CS-SVM来进行诊断。Matlab仿真结果表明,此方法具有良好的抗干扰性,能够较好地诊断出变压器绕组状态。最后再结合某变压器具体实例进行相应验证。     

三相变压器短路电抗在线检测方法研究

为了能及时发现变压器的事故隐患、延长变压器的使用寿命及保证整个电力系统的安全稳定运行,需要对变压器绕组变形的检测方法进行研究。变压器的短路电抗值是由绕组的几何尺寸、空间位置等因素所决定,当其绕组发生变形时,短路电抗值发生变化,测量短路电抗变化情况可判断变压器绕组是否变形。文章提出了一种三相变压器短路电抗在线检测新方法,可在线计算变压器短路电抗,对变压器进行绕组变形进行在线检测,仿真和试验表明本方法的可行性和有效性。     

基于回路平衡方程的变压器绕组变形在线监测研究

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,提出用变压器等值回路平衡方程进行绕组参数辨识的方法。以双绕组单相及三相变压器绕组回路平衡方程为基础,采用最小二乘算法估算原副边绕组电阻、漏电感参数,进而实现变压器绕组变形的在线监测,并针对变压器稳态回路方程模型的不可辨识性提出新的解决方法。仿真和动模试验表明该方法的合理性和有效性。     

漏电抗的参数辨识技术在线监测变压器绕组变形的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,在线检测变压器短路电抗变化对随时获取绕组的健康状况具有重要意义。为了实现变压器绕组的在线监测,基于一台模型变压器,以变压器回路方程作为参数辨识模型,利用递推的最小二乘算法对绕组漏电感参数进行实时辨识。分析和计算了测量系统产生的误差,提出了采用类似模糊神经网络的方法对PT和CT进行补偿。通过对比在线测量值与离线测量值的结果,表明该测量系统具有良好的准确性与稳定性,变压器的运行状态对测量结果影响很小,能够为实际运行中的变压器的绕组状况提供实时准确的指示。