一种变压器绕组监测装置的制作方法

1.本发明属于变压器监测技术领域，尤其涉及一种变压器绕组监测装置。


背景技术：

2.变压器作为电力系统的主要设备之一，其运行可靠性的好坏，直接关系到电网系统能否安全运行。
3.由于外部短路冲击、年久老化等原因，绕组松动是变压器使用中常见缺陷。电流产生的电动力会使绕组产生振动，且电动力的大小正比如电流的平方，现有技术一般是利用稳态电流所产生的振动信号变化来判断变压器绕组是否松动，但对部分轻微松动情况，其振动信号变化不明显，则会被忽略。并且当变压器在运行中遭受短路冲击后，绕组在电动力作用下可能会产生绕组扭曲、倾斜、塌陷、鼓包和位移等永久失稳变形，如上述形变不及时发现，累积效应会使变形进一步加剧，进而导致绝缘损坏，出现匝间短路、饼间击穿、主绝缘放电或完全击穿等故障。
4.然后，目前变压器的监测还是在依靠人工进行实地监测，监测的数据不准确，且还需要工作人员每隔一段时间就去到现场进行监测，既降低了工作人员的工作效率，还可能因为监测不到位影响电网的安全稳定运行。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提出了一种变压器绕组监测装置，该装置结构简单，可以快速方便地在线检测电力变压器绕组的变形情况，为检修变压器提供可靠依据。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种变压器绕组监测装置，包括：
7.数据获取模块、数据处理模块和显示控制模块；
8.所述数据获取模块用于获取变压器绕组的电流信号和压力信号；
9.所述数据处理模块用于接收所述电流信号和所述压力信号，并按照设计要求进行计算处理，输出显示信号至所述显示控制模块；
10.所述显示控制模块用于接收所述显示信号，通过预设参数完成对所述变压器绕组的诊断和分析，显示出所述变压器绕组状态。
11.可选地，采用压力传感器获取变压器绕组的压力信号；采用电流传感器获取变压器绕组的电流信号。
12.可选地，采用电流传感器获取变压器绕组的电流信号的过程为：
13.通过施加高频正弦信号到所述变压器绕组上；
14.检测所述变压器绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号，进而获得电流偏移量。
15.可选地，所述数据处理模块包括：信号调理单元和数据转换单元；
16.所述信号调理单元用于对所述压力信号和所述电流信号进行过滤；
17.所述数据转换单元用于将过滤后的所述压力信号和所述电流信号转换为数字信
号。
18.可选地，通过预设参数完成对变压器绕组的诊断和分析，显示出所述变压器绕组状态的判别方法包括两种：通过将所述压力信号与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态和通过将所述电流偏移量与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态。
19.可选地，通过将所述压力信号与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态的过程为：
20.获取磁芯设计参数和绕组设计参数；
21.根据所述磁芯设计参数和所述绕组设计参数，进行振动噪声计算，基于振动噪声计算的结果，获得预设压力信号；
22.将实测压力信号与所述预设压力信号进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态。
23.可选地，进行所述振动噪声计算的振动方程为
[0024][0025]
其中，m是质量矩阵，k是刚度矩阵，u是位移向量，f
vms
是磁致伸缩体积力，f
vmax
是麦克斯韦体积力。
[0026]
可选地，通过将所述电流偏移量与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态的过程为：
[0027]
步骤1：变压器在线运行时，记录一组变压器绕组在健康状态时绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号电流数值i
11
和i
12
；
[0028]
步骤2：实时记录变压器在线运行时的绕组套管末屏和中性点接地线上的高频信号电流数值i
21
和i
22
；
[0029]
步骤3：在信号处理部分，由i
12
和i
22
计算出中性点接地线上电流偏移量
[0030]
其中：i
12
为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组中性点接地线上的高频信号电流数值；i
22
为变压器在线运行时实时采集的中性点接地线上的高频信号电流数值；
[0031]
步骤4：设立电流偏移量的三级阈值：k1＝1％，k2＝2％，k3＝5％，i.i2％《k1，绕组无变形，返回步骤2；
[0032]
ii.k1≤i2％《k2，绕组发生轻度变形，监控i2％的变化趋势，如果其持续增大，发出告警信号；
[0033]
iii.k2≤i％《k3，绕组发生中度变形，发出告警信号，加强监控；
[0034]
iv.i2％≥k3，绕组发生重度变形，发出严重告警信号，马上停运变压器。
[0035]
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
[0036]
本发明提供了一种变压器绕组监测装置，包括数据获取模块、数据处理模块和显示控制模块，其中所述数据获取模块获取变压器绕组的压力数据和电流数据，数据处理模块经过计算处理，在显示控制模块上显示出绕组状态，判断绕组是否变形。本装置结构简单，可以快速方便地在线检测电力变压器绕组的变形情况，为检修变压器提供可靠依据，并
且监测误差较小，可以确保变压器安全运行。
附图说明
[0037]
构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0038]
图1为本发明实施例一的一种变压器绕组监测装置结构示意图。
具体实施方式
[0039]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0040]
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0041]
实施例一
[0042]
如图1所示，本发明提供了一种变压器绕组监测装置，包括：
[0043]
数据获取模块、数据处理模块和显示控制模块；
[0044]
数据获取模块用于获取变压器绕组的电流信号和压力信号：
[0045]
进一步地，采用压力传感器获取变压器绕组的压力信号，若所述待测变压器为三相变压器，则所述压力传感器的数量为六个，所述三相变压器的每相器身的上夹件上安装有两个压力传感器。若所述待测变压器为单相变压器，则所述压力传感器的数量为两个，且两个压力传感器均设置在所述单相变压器的上夹件上。
[0046]
采用电流传感器获取变压器绕组的电流信号。
[0047]
采用电流传感器获取变压器绕组的电流信号的过程为：
[0048]
通过施加高频正弦信号到变压器绕组上；
[0049]
检测变压器绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号，进而获得电流偏移量。
[0050]
数据处理模块用于接收电流信号和压力信号，并按照设计要求进行计算处理，输出显示信号至显示控制模块：
[0051]
进一步地，数据处理模块包括：信号调理单元和数据转换单元；
[0052]
信号调理单元用于对压力信号和电流信号进行过滤；
[0053]
数据转换单元用于将过滤后的压力信号和电流信号转换为数字信号。
[0054]
显示控制模块用于接收显示信号，通过预设参数完成对变压器绕组的诊断和分析，显示出变压器绕组状态。显示控制模块还用于还原所述显示信号。
[0055]
进一步地，通过预设参数完成对变压器绕组的诊断和分析，显示出变压器绕组状态的判别方法包括两种：通过将所述压力信号与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态和通过将所述电流偏移量与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态。
[0056]
通过将所述压力信号与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态的过程为：
[0057]
获取磁芯设计参数和绕组设计参数；
[0058]
根据所述磁芯设计参数和所述绕组设计参数，进行振动噪声计算，基于振动噪声计算的结果，获得预设压力信号；
[0059]
将实测压力信号与所述预设压力信号进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态。
[0060]
进行所述振动噪声计算的振动方程为
[0061][0062]
其中，m是质量矩阵，k是刚度矩阵，u是位移向量，f
vms
是磁致伸缩体积力，f
vmax
是麦克斯韦体积力。
[0063]
通过将所述电流偏移量与其对应的预设参数进行分析对比，判断所述变压器绕组的状态的过程为：
[0064]
步骤1：变压器在线运行时，记录一组变压器绕组在健康状态时绕组套管末屏和中性点接地线上的高频正弦信号电流数值i
11
和i
12
；
[0065]
步骤2：实时记录变压器在线运行时的绕组套管末屏和中性点接地线上的高频信号电流数值i
21
和i
22
；
[0066]
步骤3：在信号处理部分，由i
12
和i
22
计算出中性点接地线上电流偏移量
[0067]
其中：i
12
为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组中性点接地线上的高频信号电流数值；i
22
为变压器在线运行时实时采集的中性点接地线上的高频信号电流数值；
[0068]
步骤4：设立电流偏移量的三级阈值：k1＝1％，k2＝2％，k3＝5％，i.i2％《k1，绕组无变形，返回步骤2；
[0069]
ii.k1≤i2％《k2，绕组发生轻度变形，监控i2％的变化趋势，如果其持续增大，发出告警信号；
[0070]
iii.k2≤i％《k3，绕组发生中度变形，发出告警信号，加强监控；
[0071]
iv.i2％≥k3，绕组发生重度变形，发出严重告警信号，马上停运变压器。
[0072]
进一步地，当电流偏移量超过阈值k1,计算绕组的电流偏差系数其中：i
11
为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组套管末屏上的高频信号电流数值；i
12
为变压器在线运行且绕组故障状态时绕组套管末屏上的高频信号电流数值；i
21
为变压器在线运行时第一次采集并记录的绕组中性点接地线上的高频信号电流数值；i
22
为变压器在线运行且绕组故障状态时中性点接地线上的高频信号电流数值；当电流偏差系数cdc大于零，则判断该相绕组发生轴向变形；当电流偏差系数cdc小于零，则判断该相绕组发生径向变形；当电流偏差系数cdc等于零，则该相绕组未发生变形；将电流偏差系数cdc与电流偏差系数指纹图进行比照，确定绕组变形的位置。
[0073]
本发明可以通过两种方式监测变压器的绕组，如果只是想判断变压器绕组有无变形，可以通过判定还原后的压力信号是否超出预设信号阈值范围，如果没有，则确定所述待测变压器的监测结果正常，存储所述压力值。
[0074]
如果不但想判断变压器绕组有无变形，还想确定变形位置和变形程度，则可根据电流偏移量判断变压器绕组是否发生变形、根据电流偏差系数判断变压器绕组的变形类型、根据电流偏差系数指纹图判断变压器绕组的变形位置。
[0075]
本发明提供了一种变压器绕组监测装置，包括数据获取模块、数据处理模块和显示控制模块，其中所述数据获取模块获取变压器绕组的压力数据和电流数据，数据处理模块经过计算处理，在显示控制模块上显示出绕组状态，判断绕组是否变形。本装置结构简单，可以快速方便地在线检测电力变压器绕组的变形情况，为检修变压器提供可靠依据，并且监测误差较小，可以确保变压器安全运行。
[0076]
以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。