本發(fā)明屬于電力變壓器檢測，具體涉及一種基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓升降最主要的設(shè)備就是電力變壓器，所以電力變壓器是電力系統(tǒng)電壓變換和電能傳遞的核心主設(shè)備。因此變壓器故障將嚴(yán)重影響供電可靠性與系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并且根據(jù)以往的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可得大約70%~80%的變壓器故障是屬于繞組的匝間故障，其中比較重要的一個問題就是繞組的匝間短路。匝間短路是相互靠著的兩匝或者多匝線圈因絕緣層破壞，導(dǎo)致直接接觸。變壓器在生產(chǎn)制造過程中在對繞組加壓整形時，力度過大會導(dǎo)致線圈絕緣受損，長時間運(yùn)行容易絕緣老化，變壓器在過電流或過電壓時就會發(fā)生匝間短路的故障。變壓器發(fā)生短路后損壞的概率顯著增大，變壓器短路問題造成的變壓器損壞事故占總事故比例的50%。此外，電力變壓器在發(fā)生內(nèi)部故障后，有較大的概率會發(fā)生爆裂起火事故，造成嚴(yán)重的事故和財(cái)產(chǎn)損失，因此研發(fā)一種有效的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測、定位方法就有著十分重大的意義。

2、目前，在工程上主要采用電流差動保護(hù)以及瓦斯保護(hù)來作為變壓器的主保護(hù)，但是這些保護(hù)手段在面對匝間短路時都存在著種種不足。差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，主要反應(yīng)的故障為變壓器內(nèi)部繞組相間短路，單相嚴(yán)重匝間短路等狀況。當(dāng)變壓器發(fā)生輕微匝間短路時短路匝內(nèi)電流大、破壞性強(qiáng)，但是反應(yīng)到相間的差動電流上的特征量卻僅有微弱的變化，所以差動保護(hù)針對電力變壓器的匝間短路故障很難產(chǎn)生有效的保護(hù)。另外，雖然瓦斯保護(hù)是針對變壓器的內(nèi)部故障的。但是重瓦斯保護(hù)的判斷依據(jù)是油枕連接管中的油速，而匝間故障想要驅(qū)動油流速達(dá)到整定值需要較大電功率并且油流加速到整定值需要一定的時間，并且其動作時間會受到故障點(diǎn)位置、氣體產(chǎn)量及產(chǎn)速、絕緣油粘性等因素的影響，所以重瓦斯保護(hù)雖然可以保護(hù)電力變壓器的匝間短路故障，但是其靈敏度和快速性不足。因此研發(fā)一種能夠?qū)υ验g短路故障快速保護(hù)的方法就有著十分重大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，實(shí)現(xiàn)對變壓器匝間短路故障的靈敏監(jiān)測和定位，用于解決變壓器故障監(jiān)測中，不能快速靈敏的監(jiān)測出變壓器的匝間短路故障的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，

4、獲取電力變壓器發(fā)生匝間短路時產(chǎn)生的高頻漏磁變化信號；

5、對高頻漏磁變化信號進(jìn)行快速傅里葉變換，對分量結(jié)果進(jìn)行能量歸一化，得到歸一化的頻譜分量；

6、將快速傅里葉變換的窗口向后平移1/8周期，重新獲得下一周期數(shù)據(jù)后進(jìn)行下一次的快速傅里葉變換；最后對比各個時刻頻率分量的大小變化，與預(yù)先整定的電力變壓器匝間短路故障閾值頻率分量進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測。

7、優(yōu)選地，將高頻磁場傳感器放置在電力變壓器的內(nèi)壁，測取徑向的漏磁強(qiáng)度。

8、優(yōu)選地，高頻磁場傳感器包括兩個，對應(yīng)電力變壓器內(nèi)部繞組的最上端與最下端。

9、優(yōu)選地，高頻磁場傳感器的高度為0%±5%和100%±5%。

10、優(yōu)選地，高頻磁場傳感器的采樣率為ahz，默認(rèn)a為51.2khz。

11、優(yōu)選地，高頻磁場傳感器與電力變壓器的箱壁等電位布置。

12、優(yōu)選地，取0~450hz的分量結(jié)果進(jìn)行能量歸一化。

13、優(yōu)選地，歸一化的頻譜分量具體為：

14、

15、其中，為0~450hz各子頻率的頻譜能量，為0~450hz范圍內(nèi)的總能量。

16、優(yōu)選地，為：

17、

18、

19、優(yōu)選地，電力變壓器匝間短路故障閾值具體為：

20、0hz、50hz、100hz、150hz分量為必要條件；250hz、350hz分量為充分條件。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

22、基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，當(dāng)電力變壓器發(fā)生匝間短路故障后，變壓器內(nèi)部會產(chǎn)生電弧電流，引入非線性分量。因此漏磁高頻分量分布存在明顯的變化，為匝間短路故障的靈敏監(jiān)測提供了可能性。。

23、進(jìn)一步的，高頻磁場傳感器放置在電力變壓器的內(nèi)壁，電力變壓器內(nèi)部徑向磁場的變化特征最為明顯，通過采集徑向漏磁強(qiáng)度，可以提高故障診斷的準(zhǔn)確度。

24、進(jìn)一步的，高頻磁場傳感器對應(yīng)電力變壓器內(nèi)部繞組的最上端與最下端設(shè)置，電力變壓器內(nèi)部磁場的高頻變化量最為明顯，適合以最低的成本進(jìn)行監(jiān)測。

25、進(jìn)一步的，相對繞組高度為0%和100%的漏磁傳感器為高頻漏磁傳感器，當(dāng)變壓器發(fā)生匝間短路故障后，高頻漏磁傳感器可以迅速的檢測到磁場傳遞出的故障信號，對故障作出反應(yīng)。

26、進(jìn)一步的，磁場傳感器與電力變壓器的箱壁等電位布置可以降低變壓器內(nèi)部電場對漏磁傳感器的影響，保證傳感器在電力變壓器內(nèi)部安全運(yùn)行。

27、進(jìn)一步的，電力變壓器匝間短路故障閾值設(shè)置整定電力變壓器發(fā)生電弧性故障時的高頻漏磁特征，可以較為準(zhǔn)確、簡潔的判定故障。

28、綜上所述，本發(fā)明利用變壓器發(fā)生匝間短路故障時漏磁通變化的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對于變壓器匝間短路故障的靈敏監(jiān)測和較為精確的定位。

29、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，將高頻磁場傳感器放置在電力變壓器的內(nèi)壁，測取徑向的漏磁強(qiáng)度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，高頻磁場傳感器包括兩個，對應(yīng)電力變壓器內(nèi)部繞組的最上端與最下端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，高頻磁場傳感器的高度為0%±5%和100%±5%。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，高頻磁場傳感器的采樣率為ahz，默認(rèn)a為51.2khz。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，高頻磁場傳感器與電力變壓器的箱壁等電位布置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，取0~450hz的分量結(jié)果進(jìn)行能量歸一化。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，歸一化的頻譜分量具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，0~450hz范圍內(nèi)的總能量為：

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，其特征在于，電力變壓器匝間短路故障閾值具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于高頻漏磁特征的電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測方法，獲取電力變壓器發(fā)生匝間短路時產(chǎn)生的高頻漏磁變化信號；對高頻漏磁變化信號進(jìn)行快速傅里葉變換，對分量結(jié)果進(jìn)行能量歸一化，得到歸一化的頻譜分量；將快速傅里葉變換的窗口向后平移1/8周期，重新獲得下一周期數(shù)據(jù)后進(jìn)行下一次的快速傅里葉變換；最后對比各個時刻頻率分量的大小變化，實(shí)現(xiàn)電力變壓器匝間短路故障監(jiān)測。利用變壓器發(fā)生匝間短路故障時漏磁通變化的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了對于變壓器匝間短路故障的靈敏監(jiān)測和較為精確的定位。

技術(shù)研發(fā)人員：楊蘭均,孫毅南,李雪龍,南澤文,薛可欽,張慶如,趙海棟,劉康琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9