专利名称：：一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法
技术领域：
：本发明涉及一种变压器绕组变形诊断方法，特别是关于一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法。
背景技术：
：电力变压器绕组在机械力或电动力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或位移等。变压器在遭受短路电流冲击或运输过程中遭受冲击时，均有可能发生绕组变形现象，它将直接影响变压器的安全运行。随着输变电设备状态检修工作的深入开展，变压器绕组变形测试结果已逐步成为判别变压器运行工况的重要指标之一。频率响应分析法是诊断电力变压器绕组变形的重要方法。频率响应分析法可以分为数据测试和数据分析两部分，前者是通过测试取得变压器绕组的频率响应数据，后者是对所得数据进行分析并判断绕组是否发生变形。现阶段频率响应分析法的数据测试技术已经曰趋成熟，但数据分析技术还存在问题。数据分析一般采用两种方法，一种是相关系数法，该方法可以通过数学运算得到数据的相关系数值，并以此值的大小作为判断绕组变形与否的依据。实践证明，这一方法误判率较高，并不理想，很少被采用。另一种则是依据变压器专业人员的经验，结合绕组频响数据的基本规律，进行经验判断。对于经验丰富的专业人员该方法可以取得较高的判断准确率，但这种纯经验方法存在着明显的不足一方面对分析人员的经验要求较高，没有经验或者经验不足便难以胜任；另一方面由于经验的分散性和不确定性，这一方法很难规范，不同的分析人员可能得出不同的分析结论，给检修决策带来一定困难。
发明内容针对上述问题，本发明的目的是提供一种不依赖于经验、判断准确、结果唯一且易于实施的基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其包括以下步骤1)根据现有获取频响指纹的方法，分别取得变压器同电压侧三相待诊断绕组的频响指纹及其原始频响指纹；2)判断待诊断绕组的频响指纹及其原始频响指纹的特征点，若一极值点与相邻的下一个极值点之间的幅值差大于频响指纹最大值与最小值差的0.01倍，则所述极值点为特征点；否则所述极值点和下一个极值点都略去不计，然后从所述下一个极值点重复判断，以此原则从低频到高频依次分析所有的极值点是否为特征点；3)计算原始频响指纹上每个特征点的幅值差异系数，设原始频响指纹上共有1、2、3··4个特征点，原始频响指纹上第i个特征点前后相邻的两个特征点对应的频率分别为fH和fi+1，在区间(Affw]内待诊断绕组的频响指纹与原始频响指纹之间的面积，即为第i个特征点相对于待诊断绕组的频响指纹的幅值差异系数；4)计算原始频响指纹上每个特征点的频率差异系数，若在区间(f^，fi+1]内，待诊断绕组的频响指纹上有一个与原始频响指纹上的特征点为同类的特征点，则原始频响指纹上的特征点相对于待诊断绕组的频响指纹的频率差异系数Ki为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，&为原始频响指纹上的特征点所对应的频率；。为待诊断绕组的频响指纹上的特征点对应的频率；若在区间(fi+fi+J内，待诊断绕组的频响指纹上与原始频响指纹上的特征点同类的特征点大于一个或不存在，则频率差异系数Ki=1；5)根据原始频响指纹上的所有特征点的幅值差异系数和频率差异系数，得到原始频响指纹与待诊断绕组的频响指纹的特征差异指数；6)根据特征差异指数判断准则，诊断变压器绕组是否发生变形，其诊断步骤如下(a)同电压侧三相绕组频响指纹互相比较，将三相绕组频响指纹互设为原始频响指纹，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数进行诊断，若三相绕组均没有变形，诊断结束，否则进行下一步骤；(b)将待诊断的三相绕组频响指纹分别与各自的原始频响指纹比较，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数进行诊断；为确保诊断结果或无原始频响指纹，进行下一步骤；(c)将待诊断的三相绕组的频响指纹与状态良好的同型号变压器同电压侧、同相别绕组的频响指纹比较，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数进行诊断。所述步骤3)中，所述幅值差异系数Si为A=t\X-Y\df，其中，。和fi+1分别<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>为所述原始频响指纹上第i个特征点前后相邻的两个特征点对应的频率；X为原始频响指纹；Y为待诊断绕组的频响指纹。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>所述步骤5)中，所述特征差异指数Txy为τ_ξ(Ζ)，其中，tx(i)为中间变<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>量，恥(H3HJ(l=5=t)，Ki为频率差异系数，Si为幅值差异系数，tx(i)的大小取决于所述原始频响指纹上第i个特征点的所述幅值差异系数、频率差异系数以及该特征点所在频率fi；D为原始频响指纹和待诊断绕组的频响指纹的最大值与最小值的差。所述特征差异指数判断准则为若所述待诊断绕组频响指纹与其原始频响指纹间的所述特征差异指数小于9，则诊断待诊断绕组为无变形；若所述特征差异指数在区间[9，12]内，则诊断待诊断绕组为轻度变形；若所述特征差异指数大于12，则诊断待诊断绕组为明显变形。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用变压器绕组的频响指纹的特征点来判断变压器绕组是否发生变形，因为频响指纹包含有大量与变压器绕组结构相关的极值点，当变压器绕组发生形变后，频响指纹极值点的频率或幅值就会发生变化。因此可以不依赖与专业人员的经验就能精确的判断出变压器绕组是否发生变形。2、本发明由于根据频响指纹的极值点来确定其特征点，根据特征点得到幅值差异系数和频率差异系数，进而得到特征差异指数，因此可以根据特征差异指数判断准则，对变压器绕组是否发生形变进行诊断，其诊断结果唯一。3、本发明由于是将变压器绕组没有发生变形时的历史频响指纹作为原始频响指纹，或是用状态良好的同型号变压器同电压侧、同相别绕组的频响指纹代替其原始频响指纹，将原始频响指纹与待诊断绕组的频响指纹进行比较，计算特征差异指数，根据特征差异指数进行诊断，因为本发明的诊断方法实施较为容易、便捷。因此，本发明不仅可以应用于频响指纹数据的分析，还可以应用于其他类似数据的分析中。图1是本发明的整体流程示意2是本发明的判断变压器绕组频响指纹特征点示意3是本发明的特征点幅值差异系数示意4是本发明的两条频响指纹上有多个对应特征点的频率差异系数示意5是本发明的两条频响指纹上无对应特征点的频率差异系数示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。频响指纹是在变压器绕组的一端施加一频率可变的正弦波电压仏，变压器绕组的另一端串接一电阻后接地，在电压源的激励下该电阻上会产生电压U2，把H(f)=201n(U2/U:)随1kHz1MHz频率的变化曲线称为频率响应指纹，简称频响指纹。如图1所示，本发明是根据变压器绕组的频响指纹所包含的大量与变压器绕组结构相关的极值点，这些极值点是频响指纹的基本特征，当变压器绕组发生形变后，频响指纹极值点的频率或幅值就会发生变化。因此，根据这一原理，本发明基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，是将待诊断绕组的频响指纹与其原始频响指纹进行特征差异性分析，计算两频响指纹间的特征差异指数，根据特征差异指数的大小判断变压器绕组是否变形。其步骤如下1)根据现有技术中获取频响指纹的方法，分别取得变压器同电压侧待诊断的A、B、C三相绕组的频响指纹及其原始频响指纹，原始频响指纹是确认变压器绕组没有发生变形时的频响指纹，若没有原始频响指纹，则可以用其他状态良好的同型号变压器同电压侧、同相别绕组的频响指纹代替；2)如图2所示，判断待诊断绕组的频响指纹Y及其原始频响指纹X的特征点，把幅值变化很小的极值点视为噪声或干扰，将略去干扰、噪声等影响之后得到的极值点简称为特征点，若一极值点a与相邻的下一个极值点b之间的幅值差AR大于0.01R(R为频响指纹最大值与最小值之差)，则极值点a是有效极值点，即为特征点；否则极值点a和极值点b都略去不计，然后再从极值点b之后与极值点b相邻的下一个极值点重复上述判断，以此原则从低频到高频依次分析所有的极值点，从而遴选出所有特征点；3)如图3所示，计算原始频响指纹X上每个特征点的幅值差异系数S”设原始频响指纹X上共有1、2、3…k个特征点，原始频响指纹X上第i个特征点Xi前后相邻的两个特征点分别为Xh和Xi+1，其对应的频率分别为fH和fi+1，在区间(fH，fi+1]内待诊断绕组的频响指纹Y与原始频响指纹X之间的面积(如图3中斜线部分所示)，即为第i个特征点\相对于待诊断绕组的频响指纹Y的幅值差异系数Si<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，原始频响指纹X的第一个特征点所对应计算区间(f^，fi+1]的起始频率f^可以由原始频响指纹X的起始频率代替，最后一个特征点所对应计算区间(fg，fi+1]的终止频率fi+1可以由原始频响指纹X的终止频率代替；4)计算原始频响指纹X上每个特征点的频率差异系数&，若在区间(f^，fi+1]内，待诊断绕组的频响指纹Y上只有一个与原始频响指纹X上的特征点Xi为同类(即同为极大值点或同为极小值点)的特征点Yp特征点Yj对应的频率为&则特征点\相对于待诊断绕组的频响指纹Y的频率差异系数&为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>公式(2)中，f^为特征点\对应的频率；若在区间(f^，fi+1]内，待诊断绕组的频响指纹Y上与\同类的特征点不止一个(如图4所示)或不存在与\同类的特征点(如图5所示)，则特征点\相对于待诊断绕组的频响指纹Y的频率差异系数&=1；其中原始频响指纹X第一个特征点所对应计算区间(fi+fVJ的起始频率fH可以由原始频响指纹X的起始频率代替，最后一个特征点所对应计算区间(fi+fi+J的终止频率fi+1可以由原始频响指纹X的终止频率代替；5)根据原始频响指纹X上的所有特征点的幅值差异系数Si和频率差异系数&，可以计算出原始频响指纹X与待诊断绕组的频响指纹Y的特征差异指数为k<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，、⑴为中间变量/“丄他肩丄)，其大小取决于原始频响指纹x上第i个特征点\的幅值差异系数Si、频率差异系数Ki以及\所在频率A；D为两条频响指纹最大值与最小值的差；6)根据特征差异指数判断准则(如表1所示)，可以诊断出变压器绕组是否发生变形，其诊断步骤如下(a)同电压侧A、B、C三相绕组频响指纹互相比较，将三相绕组频响指纹互设为原始频响指纹，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数TXY，若所得特征差异指数均小于9，则诊断为A、B、C三相绕组均没有变形，诊断结束，否则进行下一步骤；(b)将待诊断的A、B、C三相绕组的频响指纹分别与各自的原始频响指纹比较，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数TXY，进而做出诊断结论；为进一步确保此诊断结论的准确度或者A、B、C三相绕组无原始频响指纹时，进行下一步骤；(c)将待诊断的A、B、C三相绕组的频响指纹与状态良好的同型号变压器同电压侧、同相别绕组的频响指纹(代替原始频响指纹)比较，根据步骤2)5)得到相应的特征差异指数TXY，进而做出诊断结论。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。权利要求一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其包括以下步骤1)根据现有获取频响指纹的方法，分别取得变压器同电压侧三相待诊断绕组的频响指纹及其原始频响指纹；2)判断待诊断绕组的频响指纹及其原始频响指纹的特征点，若一极值点与相邻的下一个极值点之间的幅值差大于频响指纹最大值与最小值差的0.01倍，则所述极值点为特征点；否则所述极值点和下一个极值点都略去不计，然后从所述下一个极值点重复判断，以此原则从低频到高频依次分析所有的极值点是否为特征点；3)计算原始频响指纹上每个特征点的幅值差异系数，设原始频响指纹上共有1、2、3…k个特征点，原始频响指纹上第i个特征点前后相邻的两个特征点对应的频率分别为fi-1和fi+1，在区间(fi-1，fi+1]内待诊断绕组的频响指纹与原始频响指纹之间的面积，即为第i个特征点相对于待诊断绕组的频响指纹的幅值差异系数；4)计算原始频响指纹上每个特征点的频率差异系数，若在区间(fi-1，fi+1]内，待诊断绕组的频响指纹上有一个与原始频响指纹上的特征点为同类的特征点，则原始频响指纹上的特征点相对于待诊断绕组的频响指纹的频率差异系数Ki为<mrow><msub><mi>K</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mi>j</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mi>j</mi></msub><mo>&lt;</mo><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mi>j</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>j</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><msub><mi>f</mi><mi>j</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>其中，fi为原始频响指纹上的特征点所对应的频率；fj为待诊断绕组的频响指纹上的特征点对应的频率；若在区(fi-1，fi+1]内，待诊断绕组的频响指纹上与原始频响指纹上的特征点同类的特征点大于一个或不存在，则频率差异系数Ki＝1；5)根据原始频响指纹上的所有特征点的幅值差异系数和频率差异系数，得到原始频响指纹与待诊断绕组的频响指纹的特征差异指数；6)根据特征差异指数判断准则，诊断变压器绕组是否发生变形，其诊断步骤如下(a)同电压侧三相绕组频响指纹互相比较，将三相绕组频响指纹互设为原始频响指纹，根据步骤2)～5)得到相应的特征差异指数进行诊断，若三相绕组均没有变形，诊断结束，否则进行下一步骤；(b)将待诊断的三相绕组频响指纹分别与各自的原始频响指纹比较，根据步骤2)～5)得到相应的特征差异指数进行诊断；为确保诊断结果或无原始频响指纹，进行下一步骤；(c)将待诊断的三相绕组的频响指纹与状态良好的同型号变压器同电压侧、同相别绕组的频响指纹比较，根据步骤2)～5)得到相应的特征差异指数进行诊断。2.如权利要求1所述的一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其特征在于所述步骤3)中，所述幅值差异系数Si为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，fH和fi+1分别为所述原始频响指纹上第i个特征点前后相邻的两个特征点对应的频率；X为原始频响指纹；Y为待诊断绕组的频响指纹。3.如权利要求1所述的一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其特征在于所述步骤5)中，所述特征差异指数为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，tx⑴为中间变量，且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>，Ki为频率差异系数，S,为幅值差异系数，tx(i)的大小取决于所述原始频响指纹上第i个特征点的所述幅值差异系数、频率差异系数以及该特征点所在频率fi;D为原始频响指纹和待诊断绕组的频响指纹的最大值与最小值的差。4.如权利要求1所述的一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其特征在于所述特征差异指数判断准则为若所述待诊断绕组频响指纹与其原始频响指纹间的所述特征差异指数小于9，则诊断待诊断绕组为无变形；若所述特征差异指数在区间[9，12]内，则诊断待诊断绕组为轻度变形；若所述特征差异指数大于12，则诊断待诊断绕组为明显变形。全文摘要本发明涉及一种基于频率响应特征的变压器绕组变形诊断方法，其步骤为1)分别取得变压器同电压侧三相绕组的待诊断绕组的频响指纹及其原始频响指纹；2)判断待诊断绕组的频响指纹及原始频响指纹的特征点；3)计算原始频响指纹上各特征点的幅值差异系数；4)计算原始频响指纹上各特征点的频率差异系数；5)由幅值差异系数和频率差异系数，得到原始频响指纹与待诊断绕组的频响指纹的特征差异指数；6)根据特征差异指数判断准则，诊断变压器绕组是否发生变形。本发明采用变压器绕组的频响指纹的特征点来判断其是否发生变形，因此可不依赖与专业人员的经验就能精确的判断出变压器绕组是否发生变形。本发明不仅可应用于频响指纹数据的分析，还可应用于其他类似数据的分析中。文档编号G01R31/06GK101833056SQ201010134948公开日2010年9月15日申请日期2010年3月26日优先权日2010年3月26日发明者刘有为,毕建刚,许渊,邓彦国,高克利申请人:中国电力科学研究院