变压器绕组变形监测诊断技术研究

论文摘要

电力变压器是保障电力系统安全稳定运行的关键电气设备。对于变压器来说,有多种参数需要进行监测,包括油温、气相色谱、套管介质损耗等。其中,变压器的绕组变形作为变压器的重要潜在故障隐患需要加以提防,因为一旦变压器绕组变形效应累积会引起变压器绕组的被击穿。本文是以变压器短路电抗作为参数对变压器绕组变形进行在线监测,比现有的离线检测法更为及时有效的发现故障。本文首先推导出短路电抗与变压器绕组变形的关系以及电压电流作为测量变压器短路电抗参数的方法。其次,介绍了在线监测系统的硬件设计思路。另外,分析了对在线监测过程中对数据的处理,包括虚假数据的剔除、电压电流信号的提取以及短路电抗值的最终确定。通过数字仿真证明,电压电流信号幅值相位计算所用传统的全波傅里叶算法存在很大误差。本文提出了改进算法,并得到了验证。在此基础上,得到了变压器绕组变形在线诊断的步骤,提出诊断策略,即建立变压器各种参数状态信息的数据库。本文提出了五种状态评价等级,对变压器绕组状态进行状态评估,最终实现对变压器绕组变形的状态检修。最后,本文搭载三相变压器模型,仿真计算测量电压电流得到变压器短路电抗的准确性。通过仿真得到,三相变压器不同的绕组联结组方式下,测量电压电流得到短路电抗的方法在线监测变压器绕组变形是可靠的。另外,文中还介绍分析了变压器绕组变形在线监测系统中测量、硬件以及软件方面的误差以及改善措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究情况
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 研究方法
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 变压器绕组变形在线监测的理论研究
• 2.1 变压器绕组变形与短路电抗的关系
• 2.1.1 变压器绕组的结构
• 2.1.2 变压器绕组变形的故障机理
• 2.1.3 漏电抗的数值计算
• 2.2 变压器绕组变形短路电抗在线测试法
• 2.2.1 在线测试原理
• 2.2.2 在线测试方法
• 2.2.3 特殊变压器的分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 变压器绕组变形在线监测硬件结构系统
• 3.1 系统总体结构
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 电压和电流传感器
• 3.2.2 信号调理电路
• 3.2.3 数据处理单元
• 3.2.4 通信模块
• 3.2.5 上位机系统
• 3.3 抗干扰措施
• 3.4 本章小结
• 第4章 变压器绕组变形在线诊断系统
• 4.1 虚假数据的剔除
• 4.2 电压电流信号的提取
• 4.2.1 算法的选取
• 4.2.2 算法的验证
• 4.2.3 频率波动对算法的影响
• 4.2.4 改进的傅里叶算法
• 4.2.5 直流衰减分量存在对算法的影响
• 4.3 短路电抗值的确定
• 4.4 变压器绕组绕组变形的诊断
• 4.4.1 诊断流程
• 4.4.2 诊断策略
• 4.4.3 在线诊断界面
• 4.5 本章小结
• 第5章 仿真与误差分析
• 5.1 MATLAB电力系统仿真模块
• 5.2 短路电抗在线测试模型的建立
• 5.3 短路电抗的仿真分析
• 5.3.1 Y-Y连接变压器仿真结果
• 5.3.2 Y-Δ连接变压器仿真结果
• 5.3.3 变压器绕组变形下的仿真结果
• 5.3.4 结论分析
• 5.4 测量模型的误差
• 5.5 硬件结构的误差
• 5.5.1 电压互感器的误差分析
• 5.5.2 电流互感器的误差分析
• 5.5.3 互感器的误差对在线监测系统的影响
• 5.6 软件算法的误差
• 5.7 其他因素对在线监测结果的影响
• 5.7.1 三相不平衡对测量结果的影响
• 5.7.2 励磁电流对测量结果的影响
• 5.8 本章小结
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文