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专利号: 2021101269763
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑差异性接线方式的变压器绝缘诊断方法,其特征在于:试验单相单柱变压器高压绕组、低压绕组额定电压等级为U1kV、U2kV,主要包括:箱体( 1) 、铁心( 2) 、低压绕组( 3) 、高压绕组( 4) 、高频高压直流电源( 17) 、信号采集系统( 15) 、连接方式控制台( 16) 、低压输入套管( 5 ) 、低压输出套管( 6 ) 、高压输入套管( 7) 、高压输出套管( 8) 、高压绕组电源连接开关( 9) 、高压信号采集连接开关( 10) 、高压接线方式控制连接开关( 11) 、低压绕组电源连接开关( 12) 、低压信号采集连接开关( 13) 、低压接线方式控制连接开关( 14) ;具体测试方法包括以下步骤:步骤一:测量变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号,包括:(1)测量变压器高压绕组差异性接线方式的高频振荡信号,高压输出套管与信号采集系统相连接,将低压绕组与连接方式控制台连接,高压输入套管与高频高压直流电源相连接,在高频高压直流电源额定功率下逐步升高输出电压,使其达到变压器高压绕组的额定电压U1kV,待电压稳定之后,断开高频高压直流电源与高压绕组连接,通过连接方式控制台

16改变低压绕组的接线方式,重复以上步骤采集不同接线方式的高频振荡信号Ai(t),Ai(t)=[x1x2……xN],i∈[1,5],采集数据点N个,接线方式依次是低压侧悬浮、低压侧短路、低压侧短路接地、低压侧末端接地、低压侧首端接地;

(2)测量变压器低压绕组差异性接线方式的高频振荡信号,低压输出套管与信号采集系统相连接,将高压绕组与连接方式控制台连接,低压输入套管与高频高压直流电源相连接,在高频高压直流电源额定功率下逐步升高输出电压,使其达到变压器低压绕组的额定电压U2kV,待电压稳定之后,断开高频高压直流电源与低压绕组连接,通过连接方式控制台

16改变高压绕组的接线方式,重复以上步骤采集不同接线方式的高频振荡信号Bi(t),Bi(t)=[x1x2......xN],i∈[1,5],采集数据点N个,接线方式依次是高压侧悬浮、高压侧短路、高压侧短路接地、高压侧末端接地、高压侧首端接地;

步骤二:变压器绕组差异性接线方式的高频振荡信号特征提取,包括:(1)分别针对高压绕组、低压绕组差异性接线方式的高频振荡曲线Ai(t)、Bi(t)的幅值n

信号X(t)和相位信号 通过步骤(2)到(9)进行n层分解,每个信号分别得到2个幅值分量信号 相位分量信号 式中 代表幅值信号第n层第i个信号, 代表相位信号第n层第i个信号(2)高频振荡信号T(t)通过希尔伯特变换为复域信号Z(t),计算瞬时幅值信号X(t)和瞬时相位信号

式中T(t)是测量的高频振荡信号, 是T(t)的希尔伯特变换(3)根据瞬时幅值信号X(t)构造矩阵H,计算特征矩阵P、Q,如下所示:T

P=H H

T

Q=HH

式中H第一行和第二行分别是测量信号的前N‑1个数据,后N‑1个数据(4)计算P、Q的特征值σi,σ1≥σ2>0,构造P、Q的单位特征向量矩阵p、qp=(p1,p2)

q=(q1,q2,……,qN‑1)式中pi和qi是P、Q特征值对应的单位特征向量解;

(5)根据单位特征向量矩阵p、q和特征值σi计算瞬时幅值信号的近似信号矩阵d1和细节信号矩阵d2

式中m是q矩阵求和个数, 符号是向下取整1

(6)根据幅值近似信号矩阵d1子向量L1和L2计算近似信号X1(t)L1=[a1,2 a1,3 …… a1,N‑1]L2=[a2,2 a2,3 …… a2,N‑2]式中L1是d1第一行a1,2至a1,N‑1元素构成的向量,L2是d1第二行a2,2至a2,N组成的向量;

(7)幅值细节信号矩阵d2重复步骤(6)计算细节信号(8)对分解信号 和 重复步骤(2)至(7),瞬时幅值信号进行n层分解,直至阈值n

ε<0.2,有2个分量信号

式中Ei代表每个分量的能量;

n

(9)重复步骤(2)到(8),对瞬时相位信号进行n层分解,有2 个分量信号步骤三:进行变压器绝缘状态评估,包括:(1)通过不同接线方式高频振荡信号瞬时幅值和瞬时相位的n层分解信号的特征参数,计算绝缘诊断系数Q

(2)根据分解信号 构造瞬时幅值信号特征矩阵K(3)计算瞬时幅值信号特征参数行均值f1,列均值f2,行方差f3,列方差f4,能量f5,熵f6,对比度f7,相关度f8

(4)根据特征参数fj计算不同接线方式幅值信号的特征关联度Fi,i∈[1,5]zc jc

式中fj  是变压器正常时的特征参数,fj  是变压器检测时的特征参数(5)重复步骤(1)到(4)计算不同接线方式瞬时相位信号特征关联度Wi,i∈[1,5](6)针对不同接线方式下相位信号和幅值信号所有特征关联度,计算绝缘诊断系数QQ是变压器绝缘诊断系数,若Q小于1.8,判断变压器绝缘状态正常。