摘要: 随着我国经济的飞速发展，电力供应需求量日益增大，这对电力系统的稳定性和可靠性提出了越来越高的要求。而电力变压器是电力系统中能源输送的核心，其安全运行的重要性不言而喻。受绝缘老化、短路冲击电流等内外因素，使得变压器套管和绕组的绝缘易... 展开 随着我国经济的飞速发展，电力供应需求量日益增大，这对电力系统的稳定性和可靠性提出了越来越高的要求。而电力变压器是电力系统中能源输送的核心，其安全运行的重要性不言而喻。受绝缘老化、短路冲击电流等内外因素，使得变压器套管和绕组的绝缘易受到破坏，进而威胁电力系统的稳定运行。频率响应法是目前国内外研究学者广泛采用的方法，在变压器不用返厂吊罩检修的情况下就可对变压器绕组状态进行故障检测。但是此方式目前在全面推广的过程中受制于便携式装置的开发，此外，通过频响曲线识别绕组故障仍有误判的情况出现。因此，完善基于频率响应法检测变压器故障的研究，对于建设坚强稳定的电力系统具有重要的经济意义和学术意义。 基于脉冲频率响应法，脉冲耦合注入回路包括了套管电路和绕组电路，目前尚未考虑套管电路故障对于频谱曲线的影响。为此，本文研制了一套可应用于变压器绕组故障检测的便携式脉冲发生器；设计了内置传感器的套管，基于此套管，可正向耦合注入脉冲激励信号进行变压器故障检测，反向监测过电压信号，在离线状态模拟了套管的几类故障，提出了基于频率响应法的套管故障检测；模拟了绕组故障和套管故障叠加出现的试验，验证了设计的便携式装置的实用性。本文取得的成果有： ①设计了一台便携式的变压器绕组检测的脉冲发生装置。基于FPGA的控制系统能输出纳秒脉冲控制信号以及高压直流电源程控信号，调节精度高，同时配套的上位机程序，人机交互界面友好，实现了脉冲参数灵活可调。通过相应的性能试验，验证了脉冲发生装置的工作性能满足后续试验需求。 ②设计了一台内置传感器的套管，根据电容耦合原理，可正向注入脉冲信号，反向监测导杆的过电压信号，离线实测验证了设计的正确性。有限元软件Comsol的仿真分析与耐压试验均证明内置传感器的加装不会影响套管正常运行。对比Marx和Blumlein传输线两种脉冲形成方式，不同的波形对频率响应测试的影响。模拟了套管的受潮故障、阻/容性故障、短路故障试验，从频率响应法的角度分析了不同故障对频率响应特性的影响。 ③在模型变压器上开展了套管故障和绕组故障叠加出现的试验，两类影响因素占主导的地位是绕组部分，套管故障在绕组故障的基础上体现自己对频响曲线的影响规律；非测试相发生故障时会对测试相频响曲线有一定影响；提出了两种数学指标RMSE和SSMMRE，在保证了和相关系数一样的正确性前提下，RMSE放大了整体的误差，SSMRE则对不同频段的故障进行针对性的放大。 收起