变压器绕组

Z_Temp-OTF-9000变压器荧光光纤在线监测系统 光纤测温仪能直接、实时、准确地测量变压器线圈的温度。由于同时带有 RS-485数据输出和模拟输出，光纤测温仪非常容易同监控和数据采集系统或其他数据录入系统连接。根据现场使用经验总结，自主研制的光纤传感器更加牢固，ST 标准连接器使其在变压器油箱接口处更为方便、灵活。该传感器由直径为 300um 的特种石英光纤制成，更加柔韧，光纤传感器在弯曲半径 3cm 左右时也不会折断。

绕组松动故障是变压器最主要的机械故障之一，尚缺乏有效的智能化诊断方法。为此提出基于格拉姆角场与迁移学习-AlexNet的变压器绕组松动故障诊断方法。变压器稳态运行时的振动信号存在周期性的特点，导致其构建足量具有时间相关性的图像集十分困难，提出了一种样本构建方法用于生成变压器振动信号的格拉姆角场图像集。将生成的图像集送入AlexNet进行迁移学习，获得微调后的神经网络模型。实验结果表明：利用该样本构建方法生成的图像集作为训练集和验证集，建立的卷积神经网络模型训练准确率与验证准确率均达到99%以上；利用变压器周期性振动信号生成的图像集作为测试集，测试准确率达到99%以上，实现了变压器绕组松动故障的准确诊断，并为周期性信号运用具有时间相关性的图像变换方法构建足量样本集提供了一种新思路。

当重合闸重合于永久性故障时，会给变压器带来二次冲击，增加变压器损坏的可能性。对此，首先建立了三绕组变压器“高-中-低”运行方式下的漏磁场计算模型；之后建立了绕组线圈轴向振动的非线性模型，并提出线饼及垫块上所受轴向压力的动态计算方法；最后利用所建立模型对一台110 kV变压器在重合闸工况下的轴向强度进行评估。结果表明，重合于最劣工况时，变压器漏磁场增加，振动更为剧烈，作用于线圈及垫块上的力更大，变压器出现轴向不稳定的可能性增大。研究结果可为变压器重合闸工况校核提供依据。

频率响应法是目前公认的检测绕组变形最为有效的技术手段，在变压器绕组变形离线检测方面取得了良好的应用效果。但一方面，现有频响法绕组变形检测技术在离线测试准确性、一致性及效率方面亟待改进、优化；另一方面，现有频响法绕组变形检测技术无法实现对运行变压器绕组状态的在线监测。上述两方面问题导致电力运维单位无法对大型电力变压器的绕组状态进行准确评估与故障预警，绕组变形导致的变压器故障占比居高不下。 本议题就目前中国电科院在频响法绕组变形感知方面开展的技术路线探索、关键组部件研制、系统性能校验及测试验证等工作进行交流。

针对变压器绕组变形、轻微匝间短路故障诊断准确率低的问题，提出一种变压器绕组早期故障诊断方法。首先，利用ANSYS仿真软件建立与实验变压器相关参数一致的有限元模型，分析变压器在绕组发生各种故障的漏磁场分布规律，并根据这些规律选取合适的故障特征以及光纤漏磁场传感器安装位置。然后，通过改进长鼻浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm, ICOA)寻找残差神经网络(ResNet)的最优超参数，以此参数构建ICOA-ResNet模型，将所得故障特征量输入模型进行故障诊断。最后，通过仿真数据和动模实验验证所提出的变压器绕组早期故障诊断模型的可行性。所提模型与支持向量机等4种模型相比，在绕组早期故障诊断上有更高的准确率，表明所提方法对变压器绕组变形、匝间短路故障诊断的有效性。

配电变压器中铜材质绕组在同等条件下比铝材质绕组有着更好的电气和机械性能，大部分电力用户在采购配电变压器时，明确要求绕组为铜材质。由于铜铝之间的巨大价差，一些不良厂商为节约成本，使用铝绕组代替铜绕组制作配电变压器提供给用户。此类变压器的出现不仅给用户带来了经济上的巨大损失，而且由于其存在过热、易老化、抗短路能力较差、抗氧化性和抗腐蚀性差等问题，给配电网的安全运行带来了极大隐患。

针对现有全并联AT牵引网单端故障定位方法存在故障区段识别灵敏度低、行波第二波头易受故障点折反射影响的问题，提出了一种基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法。首先，分析了自耦变压器绕组对地电容对高频分量的衰减特性，论证了相邻线路故障电流行波高频能量幅值的差异性，构建了能量比值差异度判据，利用差异度实现了故障区段定位。然后，分析了行波在全并联AT牵引网故障区段内的传播特性，揭示了反向量电流对端母线行波具有明显的故障突变奇异性。最后，提出了基于反向量电流行波的故障定位方法，通过准确标定行波初始波头、第二波头的到达时间，实现了故障的精确定位。仿真结果表明，所提方法在噪声环境下能准确辨识弱故障特征，提高了全并联AT牵引网故障定位的精确性。

项目在浙江电网220千伏庆丰变，河北电网500千伏保北变等10余座变电站内进行了变压器机械稳定性带电检测应用，正确诊断了各变压器的机械稳定性状态，有效减少变压器停电检测，有力保障了电网可靠运行。 研究取得发明专利权7项、实用新型专利权2项、软件著作权2项。发表论文29篇，其中SCI收录3篇，EI收录21篇。提出的变压器机械稳定性振动带电检测技术，能够实现变压器绕组变形等机械稳定性故障的带电检测和诊断，减少变压器停电检测。近三年来产生供电经济效益达8822余万元。