一種變壓器繞組狀態檢測方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號監測技術領域，特別是涉及一種變壓器繞組狀態檢測方法及裝 置。
【背景技術】
[0002] 電力變壓器是電能傳輸的樞紐元件，直接決定電力系統運行的穩定性和可靠性。 隨著我國電網容量的不斷增大，短路容量相應增加 ;變壓器出口一旦形成短路，較大的短路 電流流過變壓器繞組，產生巨大的電磁作用力;在所述電磁作用力的作用下，變壓器繞組很 容易發生松動或變形，從而造成變壓器故障，甚至導致電力系統崩潰。因此，對變壓器繞組 狀態進行檢測以及時發現繞組變形，是保障變壓器安全運行的重要措施。
[0003] 目前，技術人員通常采用短路阻抗法對變壓繞組狀態進行檢測。所述短路阻抗法 是將變壓器繞組等效成電阻和電感組成阻抗網絡，通過測量變壓器繞組的短路阻抗值的大 小來判斷變壓器繞組是否發生橫向變形、軸向扭曲、匝間開路或短路等缺陷。具體地，變壓 器繞組的幾何尺寸決定阻抗值的大小，當變壓器繞組結構發生改變時，勢必引起變壓器漏 抗的變化，從而使變壓器短路阻抗值發生改變，進而以所述短路阻抗值的變化程度作為判 斷變壓器繞組是否正常的依據。所述短路阻抗法具有判斷過程簡單、重復性好以及可靠性 高的特點，廣泛應用于變壓器繞組狀態檢測領域。
[0004] 然而，在使用所述短路阻抗法檢測變壓器繞組狀態時，變壓器繞組發生微弱變形 引起的短路阻抗的變化很小，所述短路阻抗法很難檢出變壓器繞組的微弱變形，靈敏度較 低;而且，只有在變壓器繞組整體變形較嚴重時，所述短路阻抗法才能得到較為準確的檢測 結果，很容易造成誤檢。
【發明內容】
[0005] 本發明實施例中提供了一種變壓器繞組狀態檢測方法及裝置，以解決現有技術中 的變壓器繞組狀態檢測靈敏度低和準確性差的問題。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案：
[0007] 本發明實施例公開了一種變壓器繞組狀態檢測方法，包括以下步驟：
[0008] 對變壓器繞組進行掃頻激振試驗，獲取變壓器繞組的當前振動頻響曲線；
[0009 ]根據所述當前振動頻響曲線，獲取當前振動頻響矩陣Ynxm ;
[0010 ]將所述當前振動頻響矩陣YNXM歸一化；
[0011]根據歷史變壓器繞組振動頻響曲線，獲得歷史振動頻響曲線的歸一化歷史振動頻 響矩陣ΧΝΧΜ，并將所述歸一化歷史振動頻響矩陣Xnxm分解獲得歷史頻響基矩陣W;
[0012] 根據歸一化后的所述當前振動頻響矩陣Xnxm和所述歷史頻響基矩陣W，計算統計量 E2;根據所述統計量E2,計算獲得所述統計量E2的元素平均值亙和上限值ε 2;
[0013] 判斷所述元素平均值瓦與所述上限值ε2的大小，如果所述元素平均值￡大于或等 于所述上限值ε2，則判斷變壓器繞組異常；或者，如果所述元素平均值亙小于所述上限值 ε2,則判斷變壓器繞組正常。
[0014] 優選地，所述對變壓器進行掃頻激振試驗，獲取變壓器繞組的當前振動頻響曲線， 包括：
[0015] 在變壓器箱壁上設置多個振動傳感器；
[0016] 將變壓器的低壓繞組短接；
[0017] 向變壓器的高壓繞組注入恒流變頻激勵信號，并將所述恒流變頻激勵信號的頻率 從一預設初始頻率掃頻至一預設終止頻率；
[0018] 根據所述振動傳感器采集獲取的振動信號，獲得與所述振動傳感器位置對應的當 前振動頻響曲線。
[0019] 優選地，所述將所述歸一化歷史振動頻響矩陣分解Χνχμ獲得歷史頻響基矩陣W，包 括：
[0020] 將所述歸一化歷史振動頻響矩陣分解Χνχμ為矩陣Wnxl和矩陣Hlxm，所述矩陣Wnxl和 矩陣Hlxm中的元素均大于或等于零，且所述歸一化歷史振動頻響矩陣Xnxm、所述矩陣WNXL和 所述矩陣Hlxm滿足以下關系：
[0021] Xnxm=WnxlHlxm，其中L為矩陣W的列數；
[0022]根據以下公式計算獲得矩陣Hlxm的初始值，其中&為矩陣Hlxm每一列的初始值： [0023] Sj = {sij}i = 1,2, . . . ,L, j = l ,2, . . . ,M
[0026] 其中，Sij為向量Sj的元素，Xij為歸一化歷史頻響矩陣Xnxm的元素，Sh為矩陣Hlxm的 變換指標參數；
[0027] 對集合Z賦初始值，使Z = {};
[0028] 對向量&進行迭代變換，所述迭代變換公式為：
[0029] mk= {mik}
[0031] Sj(k+i)=mk+γ (Sjk-mk) γ > 0
[0032] 其中，Sjk為第k次迭代后向量Sj的值，γ使得向量Sj(k+1)滿足I |Sj(k+1)| |2=1;
[0033] 如果第k次迭代后，Sj(k+1)含有非正元素，則令
[0038] 重新進行所述迭代變換，直至&的所有元素均為正值;如果Sj(k+1)所有元素均為正 值，則所述迭代變換結束，并根據所述& (k+O得到矩陣P;
[0039] 根據所述矩陣W和所述矩陣P，對所述矩陣W和所述矩陣P進行迭代計算，所述迭代 計算的公式為：
[0042] 其中，wljk，p她和叫分別為第k次迭代后矩陣W，P和Xnxm中的元素，μ為計算步長；
[0043] 所述迭代計算的結束條件為:如果| Ix-w(k+1)p(k+1)| I2大于設定誤差限值，則重新進 行所述迭代計算矩陣w和矩陣P;如果| Ix-w(k+1)p(k+1)| |2小于所述設定誤差限值，則判斷迭代 計算結束，得到歷史頻響基矩陣W。
[0044] 優選地，根據歸一化后的所述當前振動頻響矩陣YNXM和所述歷史頻響基矩陣W，計 算統計量Ε2,包括：
[0045] 根據歸一化后的所述當前振動頻響矩陣ΥΝΧΜ和所述歷史頻響基矩陣W，獲得低維系 數矩陣# ,其中所述低維系數矩陣t的表達式為：
[0046] fl{j) = {W' wylwrY
[0047] 根據所述低維系數矩陣/h計算所述統計量E2,計算表達式為：
[0048] ￡:('/) = /)(./)'/'/(/>
[0049] 其中，E2(j)和存分別為所述統計量E2和所述低維系數矩陣#的第j列元素。
[0050] 優選地，根據所述統計量E2,計算獲得所述統計量E2的元素平均值亙和上限值ε2， 包括以下計算公式：
[0054]本發明實施例還公開了一種變壓器繞組狀態檢測裝置，包括振動頻響測試裝置和 變壓器繞組狀態檢測裝置，其中：
[0055]所述振動頻響測試裝置，包括電流傳感器、振動傳感器、數據采集模塊、測控分析 模塊、恒流變頻激振電源、升壓變壓器和信號分析顯示終端;所述恒流變頻激振電源與測控 分析模塊相連接，設置恒流掃頻電源的輸出參數，并傳送至升壓變壓器;所述升壓變壓器與 待測變壓器相連接，將恒流變頻激勵信號施加至變壓器的高壓繞組;所述電流傳感器和所 述終端傳感器設置于所述待測變壓器的箱壁上，采集變壓器繞組的注入電流信號和變壓器 箱壁的振動信號并發送至數據采集模塊;所述數據采集模塊與所述電流傳感器和所述終端 傳感器均相連接，接收所述振動信號和所述注入電流信號，并將所述振動信號和所述注入 電流信號傳送至測控分析模塊;所述測控分析模塊對采集到的所述振動信號和所述注入電 流信號進行分析計算，并傳送至所述信號分析顯示終端，并顯示；
[0056] 所述變壓器繞組狀態檢測裝置包括：
[0057] 振動頻響矩陣獲取模塊，用于根據所述當前振動頻響曲線，獲取當前振動頻響矩 陣Ynxm;
[0058] 矩陣歸一化模塊，用于將所述當前振動頻響矩陣Ynxm歸一化；
[0059] 歷史頻響基矩陣獲取模塊，用于根據歷史變壓器繞組振動頻響曲線，獲得歷史振 動頻響曲線的歸一化歷史振動頻響矩陣Xnxm，并將所述歸一化歷史振動頻響矩陣Xnxm分解 獲得歷史頻響基矩陣W;
[0060] 統計量計算模塊，用于根據歸一化后的所述當前振動頻響矩陣Ynxm和所述歷史頻 響基矩陣W，計算統計量E2;根據所述統計量E 2，計算獲得所述統計量E2的元素平均值亙和統 計量的上限值ε2;
[0061 ]判斷模塊，