基于短路电抗在线监测法的变压器绕组变形分析

论文摘要

电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一,其运行状态对电力系统的可靠性具有极其重要的意义。作为变压器中最重要的部件之一的绕组,由于受到短路冲击、制造工艺或运输过程中处理不当的影响,容易在电动力或机械力的作用下产生不可逆的变形。这给变压器的安全运行留下严重隐患,严重时可造成变压器毁灭性事故。开展变压器绕组状况的在线诊断工作对于电力系统的正常运行有重要意义。文中详细分析了变压器绕组变形检测的现状,对低压脉冲法、频率响应法、短路电抗法和振动监测法进行了深入讨论。变压器绕组的短路电抗和绕组的几何形状和空间位置有直接的关系。当绕组发生变形或位移时,变压器的短路电抗必然会发生改变。监测变压器的短路电抗就成为监测变压器绕组是否变形的有效手段。本文详细研究了变压器的绕组状况和短路电抗的关系以及短路电抗在线测量的原理,得到了变压器短路电抗的在线计算方法,构建了变压器绕组变形诊断系统,并提出了系统抗干扰的措施。对基于短路电抗的变压器绕组变形在线诊断,目前还没有一套成熟的理论,尤其是诊断策略方面缺乏深入研究。本文将时间序列分析方法引入到基于电抗分析的变压器绕组变形在线诊断中,并提出利用变压器在线监测到的数据形成时间序列,并对其建立AR模型来对变压器的绕组状况进行诊断。其间介绍了时间序列建模的方法和步骤以及如何利用这个模型来对变压器的绕组状况进行诊断。最后用计算机仿真对诊断方法作了验证。从仿真结果看这种方法具有较高的准确性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 定期检修
• 1.1.2 状态检修
• 1.2 电力变压器绕组变形状态监测与故障诊断的现实意义
• 1.3 变压器绕组变形监测的研究现状
• 1.3.1 低压脉冲法
• 1.3.2 频率响应分析法
• 1.3.3 短路电杭分析法
• 1.3.4 振动检测法
• 1.3.5 几种检测方法的比较
• 1.4 本文所做的工作
• 2 变压器绕组变形在线监测原理
• 2.1 绕组空间结构与短路电抗的关系
• 2.1.1 漏电抗计算的基本假定
• 2.1.2 漏磁势的计算
• 2.1.3 漏磁密及漏磁链的计算
• 2.1.4 变压器漏电抗的计算
• 2.2 在线测量变压器绕组短路电抗的原理
• 2.2.1 在线测量变压器绕组短路电抗的两项基本假定
• 2.2.2 变压器等效电路图及基本参数
• 2.2.3 理论推导
• 2.2.4 变压器绕组短路电抗在线测量方法的改进
• 2.3 测量误差的分析
• 2.3.1 误差来源
• 2.3.2 误差的合成
• 3 变压器绕组变形在线诊断系统
• 3.1 变压器绕组变形在线诊断系统的结构
• 3.2 数据采集单元
• 3.2.1 电量变送器
• 3.2.2 低通滤波器和过零比较器
• 3.2.3 A/D转换电路
• 3.2.4 采样点数的选择
• 3.3 数据处理单元
• 3.4 在线诊断系统的抗干扰措施
• 4 变压器在线监测数据建模与诊断
• 4.1 在线监测数据的预处理
• 4.2 时间序列在变压器绕组变形诊断中的应用
• 4.3 变压器绕组变形在线诊断的时间序列建模
• 4.3.1 典型离散参数模型
• 4.3.2 变压器短路电抗在线监测数据的相关性分析
• 4.3.3 诊断模型参数的相关估计
• 4.3.4 诊断模型阶数的确定
• 4.3.5 诊断方法
• 4.4 变压器绕组变形的在线诊断
• 5 变压器绕组变形在线诊断的仿真分析
• 5.1 变压器短路电抗的仿真计算
• 5.2 变压器绕组变形在线诊断方法的仿真分析
• 6 基于短路电抗在线监测法的变压器绕组变形分析在电网中的实际运用
• 6.1 实施本项目的变电站选择
• 6.2 变电站概况
• 6.3 设计方案
• 6.3.1 数据采集
• 6.3.2 进一步提高变压器在线监测数据准确性和有效性的措施
• 6.3.3 短路电抗越限整定
• 6.3.4 人机界面及报表输出
• 7 结论和展望
• 参考文献
• 作者简历