基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法探讨

摘 要：随着科学技术的不断快速发展，现代技术要求要使电网达到一定的标准，在所有的监测方法中，变压器绕组变形非常的重要。通过实验或者是日常的实际操作，对变压器安全运行造成威胁的就是变压器绕组变形，不同的程度会对变压器运行产生一些不利的因素。通过对变压器绕组变形进行实时的在线监测，我们可以通过研究发现一些问题，通过解决这些问题我们可以更好的去推动变压器的发展。

关键词：变压器；绕组变形；在线监侧

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.202

0 引言

电力行业中最重要的设备就是变压器，变压器在电力行业中起到的作用是非常庞大的，随着我国电力行业不断的快速发展，电气的主流方向就是高压。在发展的过程中我们会遇到各种各样的问题，电器经常会出现一些短路方面的故障，当短路发生时就会给变压器造成一定的伤害，长期的使用之后就会对整个变压器造成危害。

1 变压器绕组变形的概念

在电动里作用下进行工作的是绝缘垫块和夹件，在电路设计的过程中，一定要符合实际的运作状况，满足该电器在使用过程中的一些要求。短路电流当达到一定的标准时，就会对运作的变压器造成一定的冲击，此时线圈自身會对变压器造成强度非常大的电动力。在一般情况下，变压器线圈上会存在电动力，这种电动力大概可以分为两种，一种是径向力另一种是轴向力。在径向电动力存在的时候，如果达到了所规定的屈服点，线圈在强大的作用力之下就会变形，并且这种变形存在的较为持久。在该种情况发生的时候，变压器绕组变形会呈一种梅花状或者是鼓包状。当轴向电动力强度比以往的要大时，线匝在竖直的方向就会出现一些弯曲，此时线段也会出现一些形变。线段之间的垫块也会受到一定的压缩，这种形变的作用力一直会传递到铁圈中。当这种情况发生时，变压器就会发生绕组弯曲，严重还会将压板压坏，最终会导致垫块松动脱落。有一些变压器在运作的过程中还会出现一些紧急的突发事件，最常见的一种就是突然性的短路。使用动态向量模型的方法，对变压器参数模型在各种运行状态下的参数辨识解的个数进行了讨论，并根据变压器所处的不同状态使用不同的参数辨识方程对模型参数进行辨识，在变压器刚开始进行绕组的过程中，经常会出现各种各样的故障，但是这些故障发生的最后结果都是一样的，都会导致绝缘破坏匝间短路。

2 绕组变形常见的几种监测方法

许多种因素都会导致变压器绕组发生形变，其中最常见的就是短路故障电流冲击，在该种情况下变压器在运作的过程中会受到碰撞。变压器存在绕组变形的现象是非常普遍的，在事情发生之后，我们需要对变压器进行全面的检查，这样我们才可以了解到变压器的形变程度。因为在变压器发生绕组形变时，许多变压器是可以进行正常工作的，但是如果问题不进行及时的解决，就会存在一些安全隐患。

2.1 低压脉冲法

当频率高出1000赫兹时，变压器的一个组成部分就起不到任何的作用，可以将变压器绕组本身看做成一个无源线性双端口网络。电阻、电感和电容共同组成了绕组本身，当绕组一旦发生变化时，变压器其中的一些参数也会发生变化。在整个变压的过程中，低压脉冲也会受到绕阻的影响，也会受到许多不同的变化。我们可以根据绕组对低压脉冲的响应波形来进行全面的判断，在探讨的过程中我们可以具体的去决定变压器的形变程度。确定变压器是否通过短路测试是低压脉冲法的主要目标，变压器在现场的测试过程中，会受到外界的一些各种因素的干扰，其中电磁的干扰是最为严重的。根据变压器运行状态的特点，调整待辨识参数的个数，选择不同的辨识方程，分别辨识出模型的不同参数值变压器在运作的过程中受到电磁的干扰时，位于绕组首端位置的一些故障就不能够被灵敏的检测出来，也就是说在一定程度上，我们很难去判断绕组具体的变形位置。

2.2 频率响应分析法

加拿大人是最早提出频率响应分析法的，这个方法在提出之后被广泛的应用与到了其他的国家。频率响应分析法有严格的规定，当频率超出1000赫兹时，可以将变压器绕组看成是一个线型、无缘以及单端输入的输出网络。这种类型的网络往往是可以用频率特性来对其进行描述的，每一个网络都对应着与其唯一的频响特性曲线，当绕组发生变形之后，与其对应的网络参数就会发生巨大的改变，其实网络的频响特性曲线也会随着参数的变化而发生变化。变压器绕组频响在实验的过程中，变压器前后绕组频响特性曲线会发生变化，根据前后的相应对比我们可以总结出发生变化的具体位置。频响分析法在一定程度上会高效的降低 电磁的干扰程度，并且还具有许多的其他优点，可以精确地将曲线的变化程度进行测量。仪器在使用的过程中也是非常的简洁方便的，一般情况下变压器在运作的过程中是不会放油的，在特殊情况下不仅需要放油还需要吊罩。在一些论述方面我们可以得出结论， 在某种程度上来说频响分析法具有许多的优势，所以在应用的过程中频响分析法会受到广泛的应用。在频响分析方法的具体操作过程中，我们首先要将一个正弦扫频信号输入到测试的变压器之中，在输入端和输出端进行相关数据的记录。在对变压器与工作之中的数据进行记录之后，我们会得出相应的频响特性曲线， 我们在工作之后通过分析不同的曲线，可以得出不同型号的变压器曲线，最终我们会总结出绕组是否真的发生了变形。

2.3 短路阻抗法

短路阻抗法的工作原理非常简单，在工作之前需要选定一个测量工频电压，我们需要根据变压器绕组的短路阻抗数据，进行变压器绕组的判断形变，进一步的去分析变压器的绕组是否发生了形变。漏抗和绕组两部分，共同组成了短路抗组，当电压高于110千伏时，我们需要对电阻分量进行比例分配。短路阻抗的重点就是漏抗的一些数值分析，在漫长的分析过程中，我们可以发现漏抗的一些具体数值变化。变压器控制系统中的变频调速系统，虽然检查的范围和步骤都较为复杂，但是这些都是为了防止直流母线出现短路、逆变器输出短路和接地故障等一些常见的问题，由于检查的范围过于庞大、检查的步骤过于繁琐，工作的时候难免会增加一定系统检验成本。变压器大多数时间处于稳态运行状态，只要稳态运行中能够检测出变形绕组就能满足工程需要。变压器绕组变形中存在大量的数据，电子设备通过读取芯片，可以获得大量的数据信息，可以提高变压器系统的集成化和可靠性，在一定程度上提高系统的工作效率。绕组的几何尺寸一般会决定变压器的漏抗值，变压器的绕组结构在一定程度上会发生不同程度的变化，随着数据的变化变压器的漏电抗值也会发生变化。进而使变压器短路阻抗也发生相应的改变。综上所述，完全可以依据短路阻抗的变化来确定变压器绕组的变形情况。

2.4 内窥镜法

内窥镜法在一定程度上是非常简單的，在运行内窥镜法时，需要配备强度较高的光源，同时还需要提供数字非常清晰的摄像机探头。这样当变压器深入到绕组中时，才可以更好的对其中的一些事物进行近距离的实景拍摄，这样我们就可以对绕组情况进行更加深的认识。通过内窥镜法对变压器中的绕组进行观察，可以非常直观的就得出变压器是否发生形变，那一定程度上提高了变压器绕组的形变效率。在数字化变电站中，变压器端口装设了电子式互感器，可以解决电流的非线性传变问题。基于最基础的参数辨识，我们还可以清楚地知道变压器内部结构中的数据是否发生变化，了解发生变化的具体位置。同时还可以清楚的观察到变压器内部的放电位置是否整齐，利用内窥镜法对变压器中的绕组进行观察是一个比较高端的方法。通过这种方法，我们只需要现场吊罩，减少了以前比较繁琐的返厂工作。但是，这种方法也存在一定的弊端，我们如果想对变压器绕组进行全面的检查，是很难实施的，所以对这种方法的应用还是有待研究的。

3 结束语

通过实验或者是日常的实际操作，对变压器安全运行造成威胁的就是变压器绕组变形，不同的程度会对变压器运行产生一些不利的因素。电力行业中最重要的设备就是变压器，变压器在电力行业中起到的作用是非常庞大的，随着我国电力行业不断的快速发展，电气的主流方向就是高压。短路电流当达到一定的标准时，就会对运作的变压器造成一定的冲击，此时线圈自身会对变压器造成强度非常大的电动力。有一些变压器在运作的过程中还会出现一些紧急的突发事件，最常见的一种就是突然性的短路，在整个变压的过程中，低压脉冲也会受到绕阻的影响，也会受到许多不同的变化。

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作者简介：王少玄（1975-），男，山西太原人，硕士，研究方向：计算机软件与理论、电力。