本发明涉及一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法及设备，属于电力试验技术领域。
背景技术：
变压器突发短路试验，是通过试验时测量电压、电流波形和试验后变压器电抗值和相关的经验去分析和验证变压器稳定性是否遭到破坏。
现有方案在进行突发短路试验后进行变压器短路承受能力的评估时间较长，例如气相色谱法是对变压器油中溶解气体含量的分析来判断变压器的状态，并且气体的产生到能表针出故障需要一定的时间，所以不合适做为变压器用突发短路试验的结果评估方法；
如何能在变压器突发短路试验后，依据试验数据快速诊断变压器的短路承受能力，是当下迫切需要解决的问题
技术实现要素：
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，对频响法和短路阻抗法进行结合，不仅一次测试可以获得频响特性和短路阻抗特性的优点，而且更重要的是引进了新的判断依据参数，提高对短路承受能力试验结果的评估的效率和灵敏度。
本发明的技术方案如下：
技术方案一：
一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，包括以下步骤：
创建数学模型，建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；并建立变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
结果评估，通过阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系进行变压器短路承受能力试验结果的评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还通过所述阻抗-频率曲线计算电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线，并分析电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线用于结果评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还对所述阻抗-频率曲线进行归一化处理，求取阻抗与角频率的比值，再计算阻抗与角频率的比值-频率曲线，并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入阻抗与角频率的比值-频率曲线用于结果评估。
技术方案二：
一种变压器短路承受能力试验结果的评估设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
创建数学模型，建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；并建立变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
结果评估，通过阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系进行变压器短路承受能力试验结果的评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还通过所述阻抗-频率曲线计算电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线，并分析电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线用于结果评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还对所述阻抗-频率曲线进行归一化处理，求取阻抗与角频率的比值，再计算阻抗与角频率的比值-频率曲线，并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入阻抗与角频率的比值-频率曲线用于结果评估。
本发明具有如下有益效果：
本发明对频响法和短路阻抗法进行结合，不仅一次测试可以获得频响特性和短路阻抗特性的优点，而且更重要的是引进了新的判断依据参数，提高对短路承受能力试验结果的评估的效率和灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例中变压器模型的示例图；
图3为本发明实施例中变压器的低频等效模型的示例图；
图4为本发明实施例中变压器的高频等效模型的示例图；
图5为本发明实施例中变压器短路承受能力试验装置的示例图；
图6为本发明实施例中模拟电感参数变化前后的低压侧短路情况下的阻抗-频率曲线；
图7为本发明实施例中30hz～10khz的阻抗-频率曲线(双对数坐标)；
图8为本发明实施例中30hz～10khz的阻抗-频率曲线(频率对数坐标)；
图9为本发明实施例中30hz～10khz的阻抗/角频率-频率曲线(频率对数坐标)；
图10为本发明实施例中全频段的阻抗/角频率-频率曲线(频率对数坐标)；
图11为本发明实施例中全频段的阻抗-频率曲线(频率对数坐标)；
图12为本发明实施例中全频段的电阻-频率曲线(频率对数坐标)；
图13为本发明实施例中全频段的电抗阻-频率曲线(频率对数坐标)；
图14为本发明实施例中变压器绕组并联30pf电容前后的频率响应曲线；
图15为本发明实施例中变压器绕组并联30pf电容前后，全频段的阻抗/角频率-频率曲线(双对数坐标)；
图16为本发明实施例中变压器绕组并联30pf电容前后，全频段的阻抗-频率曲线(双对数坐标)；
图17为本发明实施例中变压器绕组并联30pf电容前后，低频段的电阻-频率曲线(双对数坐标)；
图18为本发明实施例中变压器绕组并联30pf电容前后，全频段的电阻-频率曲线(双对数坐标)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一：
参见图1，一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，包括以下步骤：
创建数学模型，具体参见图2至图4，变压器模型如图2所示，根据变压器模型建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；
低频等效模型参见图3，当频率较低时(<1khz),分布电容的影响可以忽略，变压器可以作为集中参数，采用t等效网络描述，相当于进行短路阻抗的测试。
当绕组发生变形时，由变形引起的漏抗的变化可以通过短路阻抗值的变化反映出来。变压器的每一对绕组的漏电感lk是这两个绕组相对距离(同心圆的两个绕组的半径r之差)的增函数，而且lk与这两个绕组的高度的算术平均值近似成反比。即漏电感lk是这对绕组相对位置的函数，lk＝f(r、h)。这绕组对中任何一个绕组的变形必定会引起lk的变化。
由于绕组对的短路电抗xk和短路阻抗zke、zk都是lk的函数，因此，该绕组对中任一绕组的变形都会引起zke、zk、xk发生相应的变化；
高频等效模型如图4所示，当频率较高时(>50khz)，铁芯磁场传导能力的大幅下降，使铁芯的影响可以忽略；将变压器作为分布参数，相当于对变压器进行频响法测试。由匝间、饼间短路、绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象、高压引线移位等现象，都会引起分布参数的改变，引起的频响测试曲线的变化。
具体参见图5，建立如图5所示的变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
在用变压器短路承受能力试验装置进行测试时将副边进行短路，在被测绕组侧，分别采集绕组信号输入端和输出端的电压信号，经运算可得出反应频率响应特性和短路阻抗特性的量。相关的参数计算如下：
频率响应的计算方法：
h(f)＝201og(u2(f)/u1(f))
短路阻抗的计算方法：
其中阻抗：|zk|＝|r jx|或
zk为阻抗；r为绕组电阻；x为绕组电抗；ue为变压器在某个分接位置下的额定电压；ie为变压器在某个分接位置下的额定电压；
按照下面公式进行归算，即可求出短路阻抗值：
为研究短路阻抗的特性，针对本实施例中的变压器短路承受能力试验装置，可以进行如下处理：
将上式代入式
其中r0是等效电阻，本实施例取50ω；
根据上式就可计算图5所示的变压器短路承受能力试验装置中的被试变压器的短路阻抗值。
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
本实施例以两种参数设置为例：
参数设置例a：在变压器的低压侧串联了一个0.96mh大小的电感器，绕组电感量的变化主要对低频段的特性影响较大，所以改变了低压侧的电感量，在低频段应有较大的反应。对被试变压器进行测试，测试曲线如图6所示，可以看出，对模型变压器绕组串联电感后，低频段曲线平移较为明显，说明绕组电感量的改变对曲线的低频段反应灵敏，其他频率段曲线平移较小；其中在频率100khz附近出现波峰反相的现象。
进一步的，由于电感值的变化对低频段曲线影响较明显，对30hz～10khz的阻抗-频率曲线进一步处理，
可以看出，在低频段，阻抗与频率成正比关系，在30hz～1khz的zk-f曲线中，表现为曲线平移，曲线向上平移，表示阻抗增加；曲线向下平移，表示阻抗减少。研究图8，发现曲线变化不是很明显，并不能明显的反应绕组因电感量改变而引起的变化，这主要是因为当频率变化时，短路阻抗值的变化范围一般很大(10～5000ω)，反映在曲线上就难看出数值的变化幅值。对此，对阻抗-频率作归一化处理，求阻抗与角频率ω的比值，然后绘制30hz～10khz的阻抗/角频率-频率曲线，如图9、图10、图11所示；并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；从图9中阻抗/角频率-频率的响应曲线中，可以很直观的看出曲线在30hz～1khz频率范围内发生的较明显平移变化，所以在1khz以下频率范围内，判断绕组变形时可以将阻抗/角频率这一参数量作为判断变形的依据，这样，进行绕组变形诊断时，就可以引入了一个新的判断依据参数——(阻抗/角频率)来进行绕组变形诊断。对比图9、图10、图11，可以看出图4-16在全频段内，在频率对数坐标下，阻抗/角频率-频率曲线适合于判断低频段绕组的变化情况。
进一步的，在进行影响分析步骤时，取短路阻抗的实部即为电阻，取虚部即为电抗，
如图12、13所示，图12中在100khz附近出现的波峰反相的现象，在图12的电阻－频率曲线、图13电抗－频率曲线中，反映的更明显，这样，在中高频段范围内，可以引入新的判断依据参数——电阻(r)和电抗(x)对绕组变形进行判断绕组电感量变化的绕组变形类型。综上所述，电阻-频率(r-f)特性曲线和电抗-频率(x-f)特性曲线适合于判断绕组变形在中高频频段引起的变形情况。
参数设置例b：在模型变压器的高压侧入口端并联30pf电容，模拟变压器高压引线移位等变形故障引起的对地分布电容参数改变，进行测试，观察在曲线上的反映，测试曲线如图14所示；
根据图14，绕组入口端并联电容后，高频段范围内出现明显的波峰移位现象和曲线平移现象，反应较灵敏；但是在低频段频响测试曲线没有明显变化。经计算得出50hz的短路阻抗值，与并联电容前的短路阻抗值进行比较，如下表所示：
由上表可以得出，并联电容前后短路阻抗值的变化微弱，几乎可以忽略，可见绕组入口端并联电容对短路阻抗值无明显改变，验证了频率响应曲线在高频段能够反应因绕组变形引起的电容改变的情况。
对短路阻抗数据进行进一步归一化处理，绘制阻抗/角频率-频率曲线、阻抗-频率曲线和电阻-频率曲线，观察三种曲线在并联电容前后的变化情况，如图15、16、17、18所示；
通过对比图15到图18可以看出，在电容性的改变引起的影响，在频率响应曲线上较明显，在阻抗-频率曲线，阻抗/角频率-频率曲线上仅有微弱反映，可见阻抗-频率曲线和阻抗/角频率-频率并不能较好的反应因电容引起的曲线变化；但在图18的电阻-频率曲线上出现明显的波峰移位、反相现象，反映较灵敏。综上所述，由于电容引起的绕组变形故障，在高频段可以参考原有频率响应法的判断准则进行判断。
通过上述试验结果，本实施例可以得出以下的结论：
(1)对于变压器绕组变形引起的电感性变化，在低频段的短路阻抗值上变化更明显，频率响应曲线也会有变化，但相比低频段的短路阻抗值不是特别明显；可以通过对比50hz的短路阻抗值的变化来判断，同时通过阻抗/角频率－频率曲线，更能够直观的反映在低频段产生的阻抗值的变化幅度，在低频段可以引入新的归一化参数阻抗/角频率来对绕组变形进行判断；
(2)对于变压器高压引线移位引起的偏电容性变化，高频段有明显平移现象；但低频段的短路阻抗值反映不明显，但在中高频段的频响测试曲线上有明显反映，在电阻-频率曲线上有明显的反映；
(3)进过对数据的理论研究和结合模型变压器的试验结果，当阻抗值按照(1)和测试曲线按照(2)的判断都出现变形时，应该可以明确的判断变压器发生了变形；
(4)当仅有阻抗值按照(1)判断发生变形或仅有测试曲线按照(2)的判断发生变形但又都不明显时，应该参照阻抗/角频率－频率曲线或电阻-频率曲线上反映，及其他相应的事件来判断。
实施例二：
一种变压器短路承受能力试验结果的评估设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
创建数学模型，建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；并建立变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
结果评估，通过阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系进行变压器短路承受能力试验结果的评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还通过所述阻抗-频率曲线计算电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线，并分析电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线用于结果评估。
进一步的，在进行影响分析步骤时，还对所述阻抗-频率曲线进行归一化处理，求取阻抗与角频率的比值，再计算阻抗与角频率的比值-频率曲线，并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入阻抗与角频率的比值-频率曲线用于结果评估。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
1.一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
创建数学模型，建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；并建立变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
结果评估，通过阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系进行变压器短路承受能力试验结果的评估。
2.根据权利要求1所述的一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，其特征在于：在进行影响分析步骤时，还通过所述阻抗-频率曲线计算电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线，并分析电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线用于结果评估。
3.根据权利要求1所述的一种变压器短路承受能力试验结果的评估方法，其特征在于：在进行影响分析步骤时，还对所述阻抗-频率曲线进行归一化处理，求取阻抗与角频率的比值，再计算阻抗与角频率的比值-频率曲线，并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入阻抗与角频率的比值-频率曲线用于结果评估。
4.一种变压器短路承受能力试验结果的评估设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
创建数学模型，建立变压器的高频等效模型和低频等效模型；并建立变压器短路承受能力试验装置；
确定评估参数，通过对所述低频等效模型和高频等效模型进行分析，确定分短路阻抗值和频率响应作为评估参数；
影响分析，通过变压器短路承受能力试验装置进行参数设置并进行试验，并得出变压器在超过短路承受能力的电路的阻抗-频率曲线和频率响应曲线，分析变压器在超过短路承受能力后的阻抗-频率曲线和频率响应曲线与原阻抗-频率曲线和频率响应曲线之间的变化，以获取阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系；
结果评估，通过阻抗-频率曲线以及频率响应曲线与变压器短路承受能力之间的关系进行变压器短路承受能力试验结果的评估。
5.根据权利要求4所述的一种变压器短路承受能力试验结果的评估设备，其特征在于：在进行影响分析步骤时，还通过所述阻抗-频率曲线计算电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线，并分析电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入电阻-频率曲线以及电抗-频率曲线用于结果评估。
6.根据权利要求4所述的一种变压器短路承受能力试验结果的评估设备，其特征在于：在进行影响分析步骤时，还对所述阻抗-频率曲线进行归一化处理，求取阻抗与角频率的比值，再计算阻抗与角频率的比值-频率曲线，并分析阻抗与角频率的比值-频率曲线与变压器短路承受能力之间的关系；在结果评估步骤中，引入阻抗与角频率的比值-频率曲线用于结果评估。
技术总结