阅读说明：本技术 一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法 (Interturn short circuit diagnosis method for solid insulation voltage transformer ) 是由 吕楠 杨海超 李鹏 李博一 杨玉新 姚谦 任智刚 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法,包括：步骤1,基于冲击试验中的电压和电流或耐压试验中截取的电压、电流数据构造波形偏离系数和差异系数；差异系数包括互差异系数及自差异系数；步骤2,基于差异系数均值的大小,判断电压互感器故障；若互差异系数均值远小于10％,判定电压互感器无故障、无绝缘损伤；若互差异系数均值远大于10％,判定电压互感器故障或绝缘缺陷严重。本发明通过固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法,应用便捷,判别简单,检测可靠性和效率高,既可以快速筛查一大批固体绝缘电压互感器的故障状况,也可以快速诊断单一互感器的故障状况及严重程度,还可以检验通过了各种规定的试验项目后的互感器是否存在绝缘损伤。(The invention relates to a turn-to-turn short circuit diagnosis method for a solid insulation voltage transformer, which comprises the following steps: step 1, constructing a waveform deviation coefficient and a difference coefficient based on voltage and current in an impact test or voltage and current data intercepted in a withstand voltage test; the difference coefficient comprises a mutual difference coefficient and a self-difference coefficient; step 2, judging the fault of the voltage transformer based on the size of the difference coefficient mean value; if the mean value of the mutual difference coefficients is far less than 10%, judging that the voltage transformer has no fault and no insulation damage; and if the mean value of the mutual difference coefficients is far more than 10%, judging that the voltage transformer has a fault or an insulation defect is serious. The turn-to-turn short circuit diagnosis method for the solid insulation voltage transformers is convenient to apply, simple to distinguish, high in detection reliability and high in detection efficiency, can be used for quickly screening fault conditions of a large number of solid insulation voltage transformers, can also be used for quickly diagnosing the fault conditions and severity of a single transformer, and can also be used for detecting whether the transformers pass various specified test items have insulation damage or not.)

一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法

技术领域

本发明属于电压互感器匝间短路诊断技术领域，尤其涉及一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法。

背景技术

电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电压变换设备，并作为一种公用的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。电压互感器是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器。电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。

发电机出口电压互感器起到测量发电机出口电压、计量出口电量和提供继电保护用电压信号的重要作用，其绝缘状况与发电机组安全稳定运行密切相关，一旦发生故障，将导致机组非计划停机，影响系统的安全稳定运行。

近些年来，国内各发电集团都频繁出现了发电机出口电压互感器在运行中频繁出现匝间短路，造成机组非停故障。目前的试验手段大多都针对互感器的对地绝缘，对匝间绝缘的考核很少，无法在预防性试验中有效发现早期故障。互感器的匝间短路和纵绝缘缺陷，常规检测方法为测直流电阻、空载电流、三倍频耐压和变比检测。但上述方法较难完全确定匝间短路，且对于匝间短路不甚严重的互感器，直阻、变比、空载电流检查都难以发现问题，而耐压检查更是由于平均分配到各匝间的电压较小，有时难以发现匝间的潜在故障。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法，以雷电冲击电压或不同时段的耐压试验电压为激励，以电压互感器可测端的电压、电流为信号源，以差异系数均值大小为判据，诊断发电机出口电压互感器故障。

本发明提供了一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法，包括如下步骤：

步骤1，基于冲击试验中的电压和电流或耐压试验中截取的电压、电流数据构造波形偏离系数和差异系数；所述差异系数包括互差异系数及自差异系数；

步骤2，基于差异系数均值的大小，判断电压互感器故障；若互差异系数均值远小于10％，判定电压互感器无故障、无绝缘损伤；若互差异系数均值远大于10％，判定电压互感器故障或绝缘缺陷严重。

进一步地，所述步骤1包括：

以冲击电压试验中全电压下和下降电压下可测端的电压和电流为信号源，把对应周期的冲击电压电流分成一系列谐波，通过横向差和纵向差构造波形偏离系数和互、自差异系数。

进一步地，步骤1中所述冲击试验为雷电冲击试验。

借由上述方案，通过固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法，应用便捷，判别简单，检测可靠性和效率高，既可以快速筛查一大批固体绝缘电压互感器的故障状况(绝缘缺陷)，也可以快速诊断单一互感器的故障状况及严重程度，还可以检验通过了各种规定的试验项目后互感器是否存在绝缘损伤(只要有电压互感器可测端记录的电压、电流信号即可)。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法，包括如下步骤：

步骤S1，基于冲击试验中的电压和电流或耐压试验中截取的电压、电流数据构造波形偏离系数(Deviation)和差异系数(Othermess)；所述差异系数包括互差异系数及自差异系数；

步骤S2，基于差异系数均值的大小，判断电压互感器故障；若互差异系数均值远小于10％，判定电压互感器无故障、无绝缘损伤；若互差异系数均值远大于10％，判定电压互感器故障或绝缘缺陷严重。

由于绝缘缺陷的非线性与外部电压电流的非线性关系，在不同的半波与全波冲击下的表现会有不同的特征，因而在各谐波电压和电流下的波形偏离系数和差异系数会有不同的取值。如果被试对象无绝缘缺陷，互差异系数均值很小(小于10％)，有绝缘缺陷的互差异系数均值变大(大于10％)。如果无故障、无绝缘损伤，互差异系数均值很小(远小于10％)；如果电压互感器故障或绝缘缺陷很严重，互差异系数均值较大小(远大于10％)。本发明提出的互差异系数均值判据，敏感于电压互感器的绝缘缺陷，甚至可以诊断出超标的局放。

在本实施例中，步骤S1包括：

以冲击电压试验中全电压下和下降电压下可测端的电压和电流为信号源，把对应周期的冲击电压电流分成一系列谐波，通过横向差和纵向差构造波形偏离系数和互、自差异系数。

该固体绝缘电压互感器匝间短路诊断方法，利用冲击试验中的电压和电流(或耐压试验中截取的电压、电流)构造诊断判据，进行发电机出口电压互感器故障(绝缘缺陷)分析和诊断。根据电压互感器绕组半波以及全波冲击试验(以雷电冲击试验为例)，通过全电压下和下降电压下两次加压过程，得出对应区段不同频率下的电压和电流幅值和相角，即把部分雷电冲击电压电流分成一系列谐波，构造波形偏离系数(Deviation)和差异系数(Othermess)。根据差异系数均值的大小，实现对电压互感器的故障(包括故障隐患)分析和诊断。

本发明用不同时段发电机出口电压互感器可测端的电压、电流的波形偏离系数(Deviation)反映不同的故障，把不同时段的波形偏离系数之差的绝对值定义为差异系数(Othermess)，差异系数能更灵敏、细致地表示故障或故障隐患的影响程度，差异系数的均值能更全面、完整地表示故障或故障隐患的影响程度，综合表征整个发电机出口电压互感器的绝缘状况，实现对电压互感器故障的可靠分析和诊断。

下面对本发明作进一步详细说明。

第一步，获取信号源。

本发明所提出的检测方法的信号源，是产生于电压互感器绕组的暂态电压和电流。把对应周期的雷电冲击电压电流分成一系列谐波，运用纵、横差，构造绕组绝缘缺陷的差异系数均值判据。冲击电压试验中全电压下和下降电压下可测端的电压和电流为信号源(或对应耐压试验不同时段的截取电压和电流信号)。

第二步，构造判别函数。

本发明涉及的电压互感器故障，包括早期故障和各种故障隐患，例如绕组的匝间短路、横、纵绝缘缺陷等。本发明把各种可能的故障隐患统一为电压互感器绕组等效参数的变化。由于复合绝缘有一定的非线性和各向异性，有故障隐患的部位必然改变了整个绕组的均匀性，有异于绕组其它部位的特殊性，对不同幅值和不同等效频率激励(源)作用下，产生的电压、电流会有一定的差异，因而可以构造与之对应的互、自差异系数，根据互、自差异系数均值的大小和阈值，实现发电机出口电压互感器的故障分析和诊断。

电压互感器可测端的电压、电流波形与绕组的故障或故障隐患密切相关，本发明提出用不同时段电压互感器可测端的电压、电流的波形偏离系数(Deviation)反映不同的故障，把不同时段的波形偏离系数之差的绝对值定义为差异系数(Othermess)，差异系数能更灵敏、细致地表示故障或故障隐患的影响程度，差异系数的均值能更全面、完整地表示故障或故障隐患的影响程度，综合表征整个电压互感器的绝缘状况，进而实现发电机出口电压互感器的故障分析和诊断。

本发明的难点和创新点，是波形偏离系数(Deviation)和差异系数(Othermess)及其均值的提出、构造方法和求取。

设有电压、电流u(t)和i(t)，则波形偏离系数(Deviation)D_ui(t，τ)定义为：

D_ui(t，τ)＝[u(t)-u(t-τ)]²[i(t)-i(t-τ)]² (1-1)

差异系数(Othermess)O_ui(t，τ)定义为：

O_ui(t，τ)＝|D_ui(1)(t，τ)-D_ui(2)(t，τ)| (1-2)

其中O_ui(t，τ)，可以取O_ui(s)(t，τ)(自差异系数)，也可以取O_ui(m)(t，τ)(互差异系数)，D_ui(1)(t，τ)、D_ui(2)(t，τ)分别表示半波或全波试验(以冲击试验为例)不同时段数据间的波形偏离系数。

差异系数(Othermess)O_ui(t，τ)的均值

定义为：

当波形偏离系数和差异系数(Othermess)都取离散频率时O_ui(kf，τ)的均值

定义为：

为了便于分析说明，本发明把波形偏离系数D_ui(t，τ)和差异系数O_ui(t，τ)统称为广义相关系数。

第三步，计算波形偏差系数和差异系数。

把全波分成0～25μs和25μs～50μs两段，求取前后两段对应的D_ui(s)(kf，τ)；把半波(降幅)分成0～25μs和25μ～50μs两段，求取前后两段对应的D_ui(s)(kf，τ)；求取全波0～25μs与半波0～25μs的D_ui(m)(kf，τ)，求取全波25μs～50μs与半波25μs～50μs的D_ui(m)(kf，τ)；求取O_ui(s)(kf，τ)和O_ui(m)(kf，τ)。

选一个时间段的数据为基准，对比同一电压水平下另一时间段的数据，通过广义相关函数分析，对其相关系数大小进行比较。

横向比较只有一组相关系数，没有可比性，需要与纵比法的两组相关性系数相比较确定。如果横向比较的相关系数与纵比法的大小一致，说明试品在加压情况下没有明显变化，说明试品无绝缘缺陷，有绝缘缺陷的相关系数小。

第四步，计算差异系数均值。

由(1-4)式求得自差异系数均值和互差异系数均值以互差异系数均值为判据，诊断电压互感器故障或绝缘缺陷(自差异系数均值

为辅助判据)。试验表明

小于10％为无故障，

大于10％为有故障，越小绝缘性能越好，越大故障或绝缘缺陷越严重。

第五步，结果分析。

本发明提出的检测方法应用便捷，判别简单，检测可靠性和效率明显高于现有检测方法。既可以快速筛查一大批固体绝缘电压互感器的故障状况(绝缘缺陷)，也可以快速诊断单一互感器的故障状况及严重程度，还可以检验通过了各种规定的试验项目后互感器是否存在绝缘损伤(只要有电压互感器可测端记录的电压、电流信号即可)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。