[01726855]纳秒脉冲耦合注入的电力变压器绕组变形故障带电检测与诊断技术及工程应用

该项目属于电气工程学科。电力变压器作为电能传输过程中能量转换的核心，是电力系统中至关重要的输变电设备，绕组变形是引起变压器内部故障的主要原因之一。中国变压器制造厂家和电力公司进行绕组变形检测基本停留在离线测试阶段，且技术上存在诸多局限性，而且经济效益差，无法满足电气设备状态在线检测与智能诊断的发展趋势。因此，迫切需要研究建立一套切实可行的电力变压器绕组变形故障在线或带电检测以及诊断技术，在线评估变压器绕组状态，在保证变压器运行可靠性和经济性的同时延长其使用寿命。在国家自然科学基金、国家电网公司科技攻关项目和南方电网公司科技项目支持下，通过“产、学、研”合作，采用“应用基础研究与工程技术公关”相结合的方式，项目创造性地提出一种基于纳秒脉冲耦合注入的电力变压器绕组变形故障带电检测与诊断技术，完成了从测试方法、试验装置到现场应用的全方位技术研究和应用，并取得了如下三个方面技术发明：提出了一种大型电力变压器绕组变形状态的现场非接触式无损带电测试方法。基于纳秒级高压电脉冲耦合注入与频率响应非接触式无损测试技术实现了变压器绕组机械变形状态的带电测试；基于有限元场路结合技术实现了对带电测试方法的机理和辅助性分析；基于110kV电力变压器缩比模型测试实现了带电测试方法的验证和故障样本数据的累积。解决了传统故障检测方法只能在变压器处于离线状态实施的难题。构建了统一的变压器带电检测暂态信号预处理技术和绕组故障机器学习智能诊断模型。提出了基于短时傅里叶变换和多尺度复连续小波变换的脉冲频率响应曲线获取方法，实现了对暂态突变信号的精确预处理；提出了基于机器学习的绕组变形故障智能诊断模型，解决了传统方法依靠经验人为判断故障的难题。有效提高了变压器绕组变形故障诊断的准确性和智能化。开发了变压器带电检测成套装置与软件并实现了现场示范性工程应用。提升了电网公司对变压器设备的科学管理水平，推动了变压器从预防性试验和定期检修向状态维修的过渡。项目整体成果已在国家电网和南方电网3家单位无偿成功应用，取得不错效果。项目已授权中国发明专利4项，实用新型专利3项，公开发明专利2项；发表期刊论文13篇（SCI检索8篇，EI检索5篇）。