本發(fā)明屬于電氣設(shè)備測量，特別涉及一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、變壓器作為新型電力系統(tǒng)中不可替代的關(guān)鍵一環(huán)，其健康狀態(tài)極大程度上影響整個電網(wǎng)的安全可靠運行，如何確保變壓器設(shè)備長期穩(wěn)定運行一直是電網(wǎng)設(shè)備運行與管理工作的核心內(nèi)容。近年來，我國每年新增變壓器容量快速增長，但同時變壓器故障發(fā)生頻次也在隨之增加。大型變壓器運行時受到各種過電壓沖擊以及熱和機械作用，復雜惡劣的運行環(huán)境使得其發(fā)生故障的概率大大增加。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，由內(nèi)部放電缺陷引起的故障在大型變壓器中的發(fā)生率高達總故障情況的60％～70％。因此，明確大型變壓器內(nèi)部放電缺陷發(fā)展過程中特征信號的傳播規(guī)律，實現(xiàn)對特征參量的可靠監(jiān)測，是變壓器在線監(jiān)測領(lǐng)域目前面臨的關(guān)鍵問題之一。

2、現(xiàn)有技術(shù)中國內(nèi)外研究學者在對大型變壓器匝間放電發(fā)展過程的多參量信號傳播特征進行研究時有兩點不足，一是在整體實驗裝置搭建上往往忽視了變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)對放電信號的傳播與衰減的影響，模型與實際變壓器差異較大，無法得到多參量信號的空間傳播規(guī)律；二是傳感器的布置位置單一，監(jiān)測位置與變壓器實際進出線位置不匹配，無法得到放電信號的時序特征。

3、因此亟需一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置及方法，得到大型變壓器內(nèi)部放電缺陷的多參量信號時空分布特征，為大型變壓器放電缺陷的主動保護識別提供了可靠依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，包括：大型變壓器等效實驗裝置和變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置；

2、所述大型變壓器等效實驗裝置包括：120kv升壓器、10kω保護電阻、電容分壓器、環(huán)氧桶、匝間放電模型、圍屏、20等分電容分壓器；變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置包括：第一高頻電流傳感器、第二高頻電流傳感器以及第三高頻電流傳感器；匝間放電模型與20等分電容分壓器串接形成放電缺陷模型。

3、所述環(huán)氧桶內(nèi)壁與圍屏之間形成第一間距d1；圍屏與放電缺陷模型之間形成第二間距d2；第一間距d1和第二間距d2按照500kv大型變壓器油箱內(nèi)部高壓繞組、圍屏、箱壁的距離關(guān)系1:1還原。

4、所述環(huán)氧桶為圓柱形充油環(huán)氧桶，環(huán)氧桶的尺寸與500kv大型變壓器油箱尺寸1:1還原，環(huán)氧桶內(nèi)充滿變壓器油。

5、所述匝間放電模型為pig-tail放電模型，匝間放電模型與20等分電容分壓器串接，還原500kv大型變壓器內(nèi)部中高、中、低壓繞組的對地電容和互電容參數(shù)。

6、所述第一高頻電流傳感器布置于所述放電缺陷模型的高壓引線處，等效變壓器套管進線位置；所述第二高頻電流傳感器布置于所述放電缺陷模型接地出線處，等效變壓器鐵心接地位置；所述第三高頻電流傳感器布置于環(huán)氧桶的充油腔體接地線處，等效變壓器外殼接地位置。

7、所述變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置還包括：特高頻傳感器和超聲傳感器，特高頻傳感器和超聲傳感器布置在圍屏一側(cè)緊貼環(huán)氧桶外壁處。

8、所述變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置還包括示波器，所述第一高頻電流傳感器、第二高頻電流傳感器、第三高頻電流傳感器特高頻傳感器以及超聲傳感器接入所述示波器，所述示波器通過示波器配套軟件接入pc端，實現(xiàn)五路信號的不同位置同時監(jiān)測。

9、本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置的等效方法，其特征在于，包括以下步驟：

10、采用階梯升壓法進行局部放電試驗，升壓間隔3min，升壓幅值1kv，記錄第一高頻電流傳感器、第二高頻電流傳感器、第三高頻電流傳感器特高頻傳感器以及超聲傳感器的信號幅值變化。

11、本發(fā)明的有益效果在于：

12、應用本發(fā)明公開的一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置及方法；基于所述大型變壓器等效實驗裝置和變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置，在試驗回路模擬變壓器不同位置進/出線處布置多參量傳感器，實現(xiàn)不同位置同時監(jiān)測，分析所得信號，獲得大型變壓器內(nèi)部放電缺陷的多參量信號時空分布規(guī)律。

13、通過設(shè)計并研制所述大型變壓器等效實驗裝置，在實際尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、空間環(huán)境上能夠更好模擬大型變壓器實際內(nèi)部環(huán)境，解決現(xiàn)有技術(shù)中在整體實驗裝置搭建上忽視了變壓器內(nèi)部實際結(jié)構(gòu)對放電信號的傳播與衰減的影響，模型與實際變壓器差異較大，無法得到多參量信號的空間傳播規(guī)律的問題；

14、通過設(shè)計并研制變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置，提出變壓器多路出線等效方法，所搭建的試驗回路還原了實際變壓器不同位置進/出線，通過多參量傳感器實現(xiàn)不同位置的同時監(jiān)測，通過各傳感器的有效配合得到內(nèi)部放電時多參量信號的時空分布特征，實現(xiàn)變壓器內(nèi)部特性信息的有效辨識，保障主動保護預警的準確可靠。解決現(xiàn)有技術(shù)中多參量傳感器的空間布置單一，監(jiān)測位置與變壓器實際進出線位置不匹配，無法得到放電信號的時序特征以及無法準確得到多參量信號傳播規(guī)律的問題。解決現(xiàn)有大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布規(guī)律不準確的技術(shù)問題，為大型變壓器主動保護預警提供可靠依據(jù)，從而為多參量聯(lián)合監(jiān)測的大規(guī)模工程應用建立基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，包括：大型變壓器等效實驗裝置和變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置；所述大型變壓器等效實驗裝置包括：120kv升壓器(1-1)、10kω保護電阻(1-2)、電容分壓器(1-3)、環(huán)氧桶(1-4)、匝間放電模型(1-5)、圍屏(1-6)、20等分電容分壓器(1-7)；變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置包括：第一高頻電流傳感器(2-1)、第二高頻電流傳感器(2-2)以及第三高頻電流傳感器(2-3)；匝間放電模型(1-5)與20等分電容分壓器(1-7)串接形成放電缺陷模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)氧桶(1-4)內(nèi)壁與圍屏(1-6)之間形成第一間距d1；圍屏(1-6)與放電缺陷模型之間形成第二間距d2；第一間距d1和第二間距d2按照500kv大型變壓器油箱內(nèi)部高壓繞組、圍屏、箱壁的距離關(guān)系1:1還原。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述環(huán)氧桶(1-4)為圓柱形充油環(huán)氧桶，環(huán)氧桶(1-4)的尺寸與500kv大型變壓器油箱尺寸1:1還原，環(huán)氧桶(1-4)內(nèi)充滿變壓器油。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述匝間放電模型(1-5)為pig-tail放電模型，匝間放電模型(1-5)與20等分電容分壓器(1-7)串接，還原500kv大型變壓器內(nèi)部中高、中、低壓繞組的對地電容和互電容參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述第一高頻電流傳感器(2-1)布置于所述放電缺陷模型的高壓引線處，等效變壓器套管進線位置；所述第二高頻電流傳感器(2-2)布置于所述放電缺陷模型接地出線處，等效變壓器鐵心接地位置；所述第三高頻電流傳感器(2-3)布置于環(huán)氧桶(1-4)的充油腔體接地線處，等效變壓器外殼接地位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置還包括：特高頻傳感器(2-4)和超聲傳感器(2-5)，特高頻傳感器(2-4)和超聲傳感器(2-5)布置在圍屏(1-6)一側(cè)緊貼環(huán)氧桶(1-4)外壁處。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置，其特征在于，所述變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置還包括示波器，所述第一高頻電流傳感器(2-1)、第二高頻電流傳感器(2-2)、第三高頻電流傳感器(2-3)特高頻傳感器(2-4)以及超聲傳感器(2-5)接入所述示波器，所述示波器通過示波器配套軟件接入pc端，實現(xiàn)五路信號的不同位置同時監(jiān)測。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置的等效方法，其特征在于，包括如下步驟：采用階梯升壓法進行局部放電試驗，升壓間隔3min，升壓幅值1kv，記錄第一高頻電流傳感器(2-1)、第二高頻電流傳感器(2-2)、第三高頻電流傳感器(2-3)特高頻傳感器(2-4)以及超聲傳感器(2-5)的信號幅值變化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了屬于電氣設(shè)備測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布特征的模擬裝置及方法，所述裝置包括：大型變壓器等效實驗裝置和變壓器多路進/出線等效位置監(jiān)測裝置。所述方法包括：采用階梯升壓法進行局部放電試驗，升壓間隔3min，升壓幅值1kV，記錄三個高頻電流傳感器、特高頻傳感器以及超聲傳感器的信號幅值變化。解決現(xiàn)有大型變壓器內(nèi)部放電缺陷多參量信號時空分布規(guī)律不準確的技術(shù)問題，為大型變壓器主動保護預警提供可靠依據(jù)，從而為多參量聯(lián)合監(jiān)測的大規(guī)模工程應用建立基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：齊波,朱柯翰,張澤琪,黃猛,牛世龍,汪椿譯,楊樹鵬,陳良炯,張瑞博,王璐,孫建濤,宋平,倪鶴立
受保護的技術(shù)使用者：華北電力大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9