电力变压器绕组状态实时监测算法

为及时发现电力变压器绕组变形等潜伏性故障,需要实时监测变压器绕组的状态。建立了变压器绕组的数学模型,利用变压器原、次边的电压、电流信号对变压器的短路阻抗进行在线辨识。其方法是:实时采集模型变压器原、次边的电压、电流信号后,针对电压、电流传感器采集信号的特点,应用小波变换除去噪声,再利用基于离散傅里叶变换的高精度相位识别法辨识各正弦量间的相位差,得到各负载情况下变压器绕组等效电路的短路阻抗。利用模型三相变压器搭建的变压器绕组状态监测平台进行实验,结果表明,变压器绕组未发生状态改变时,不同负载情况下短路阻抗的辨识差别不超过0.64%;若变压器绕组发生变形及匝间短路等故障,短路阻抗的变化量达到5.6%以上,证明所提出的监测算法是有效的。     

漏电抗的参数辨识技术在线监测变压器绕组变形的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,在线检测变压器短路电抗变化对随时获取绕组的健康状况具有重要意义。为了实现变压器绕组的在线监测,基于一台模型变压器,以变压器回路方程作为参数辨识模型,利用递推的最小二乘算法对绕组漏电感参数进行实时辨识。分析和计算了测量系统产生的误差,提出了采用类似模糊神经网络的方法对PT和CT进行补偿。通过对比在线测量值与离线测量值的结果,表明该测量系统具有良好的准确性与稳定性,变压器的运行状态对测量结果影响很小,能够为实际运行中的变压器的绕组状况提供实时准确的指示。     

变压器绕组变形在线监测算法的改进

国内外的研究和统计表明,变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患,通过测量变压器绕组短路电抗来判断变压器绕组是否变形是一种有效方法。利用在线测量变压器原、次边的电压和电流量,采用递推最小二乘法(RLS)辨识变压器的短路阻抗的方法来进行变压器绕组变形在线监测。通过仿真测试结果表明,该方法能有效监测变压器绕组变形。     

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法

变压器绕组变形导致的内部匝间故障已经上升至事故率的首位,对电网安全性危害极大。为此,提出一种变压器绕组变形在线监测工程方法。利用以傅里叶为理论基础的动态向量模型,在保持高精度的条件下简化变压器电磁暂态模型,并讨论不同运行状态下模型参数辨识解的个数。当变压器空载合闸时辨识出绕组电阻参数,在变压器稳态运行时利用已辨识出的电阻参数修改参数辨识模型,并辨识漏感参数。利用绕组变形与漏电感参数之间的关系,实现对变压器绕组变形在监测。建立了变压器绕组变形的仿真模型,使用有限元方法计算变压器绕组变形的短路电感值,验证了变压器绕组在线监测方法的有效性。     

变压器短路阻抗在线监测的场路耦合法仿真及试验

目前变压器短路阻抗在线监测的研究主要基于电路等效的理论推导,所采用电路模型仿真无法模拟变压器发生绕组变形时磁场的变化。为了给变压器短路阻抗在线监测装置的开发提供更加精细的仿真与实际运行数据支持,设计了绕组可轴向活动的单相双绕组油浸式变压器。根据变压器的实际参数对其进行"磁场-电路"耦合法仿真,研究计算变压器正常运行与绕组发生轴向位移情况下短路阻抗的大小,并开展相应的试验对仿真结果进行验证。得到的试验结果与仿真结果一致,表明该仿真方法能够正确仿真变压器在线运行情况;并且结果显示,当绕组发生轴向位移时短路阻抗增加。     

基于短路阻抗及ΔU-I1轨迹特征联合分析的变压器绕组变形故障在线检测方法

为解决短路阻抗法不能进行故障类型识别及其与ΔU-I1轨迹法均易受设备测量误差干扰的问题,提出了基于短路电抗及ΔU-I1轨迹特征联合分析的绕组变形在线检测方法.介绍了在线短路阻抗法的原理,并根据互感器测量误差的短时不变性提出了减小测量误差的计算方法.介绍了ΔU-I1轨迹法的原理,然后给出基于短路阻抗及ΔU-I1轨迹特征联合分析的变压器绕组变形在线检测步骤和判据.通过建立变压器的仿真模型,对所提方法的有效性及考虑测量误差时的准确性进行了验证.结果表明,所提方法能在考虑测量误差时准确识别变压器的绕组变形故障,具有工频带电监测和故障类型识别的优点,提高了绕组变形故障识别的精度.     

短路阻抗法结合频响法诊断变压器绕组变形的分析与应用

由变压器绕组变形直接或间接导致的变压器损坏事故率居高不下,开展变压器绕组变形检测与诊断方法的研究十分必要。诊断变压器绕组变形的方法有低电压脉冲法、频响法和短路阻抗法,本文主要阐述了频响法和短路阻抗法的测试原理,给出了将频响法及短路阻抗法2种方法相结合进行综合应用的实例。结果表明,用短路阻抗法结合频响法诊断变压器绕组变形可有效提高检测结果的正确性和准确性,是一种值得推广的检测变压器绕组变形的方法。     

三相变压器短路电抗在线检测方法研究

为了能及时发现变压器的事故隐患、延长变压器的使用寿命及保证整个电力系统的安全稳定运行,需要对变压器绕组变形的检测方法进行研究。变压器的短路电抗值是由绕组的几何尺寸、空间位置等因素所决定,当其绕组发生变形时,短路电抗值发生变化,测量短路电抗变化情况可判断变压器绕组是否变形。文章提出了一种三相变压器短路电抗在线检测新方法,可在线计算变压器短路电抗,对变压器进行绕组变形进行在线检测,仿真和试验表明本方法的可行性和有效性。     

计及不对称负荷的配电变压器短路电抗在线检测方法

短路电抗是配电变压器的一个重要参数,可以反映绕组健康状态,对配电变压器损耗监测和容量评估起到重要作用。为此,通过对单相变压器的分析并结合不同连接方式三相变压器的特点得到其短路电抗与高低压侧电压、电流的关系,进而提出了配电变压器短路电抗在线检测新方法。以实际因素为出发点,建立了在电压波动和谐波影响下的仿真模型,并基于实际负荷数据进行了短路电抗在线测量及绕组变形仿真实验,结果显示所提方法能够计算不对称负荷、电压波动及谐波影响下的绕组短路电抗值,且与设定值相比误差0.2%。表明所提方法不受上述实际因素的影响,能够精确有效检测绕组短路电抗值,为实际检测绕组短路电抗提供了一种方案。     

基于电热特性融合分析的油浸式变压器匝间短路故障辨识方法

已有的变压器匝间短路辨识方法主要依据绕组电流、阻抗或者油中溶解气体等单一类型信号,难以实现对故障位置的准确诊断,特别对少量匝数短路的辨识效果较差。综合考虑绕组电流、绕组热点温度和油温等变压器电热特征参数,提出了基于电热特性融合分析的油浸式变压器匝间短路故障辨识方法。该方法的主要思路为:运用数字孪生技术建立变压器物理实体的数字孪生体,应用多物理场仿真推演数字孪生体在不同运行断面、不同匝间故障条件下的电热特性参数变化规律,选取绕组电流、绕组热点温度等电热特征参数,建立基于孪生体故障样本数据驱动的匝间短路故障诊断模型。以31.5MVA/110kV变压器为例进行了仿真分析,结果表明本文提出的基于电热特性融合分析的匝间短路辨识方法可以实现对变压器早期潜伏性匝间故障的有效诊断,整体准确率可达94%。     

变压器绕组变形的扫频短路阻抗法研究

针对变压器因绕组变形而产生故障问题,分析了现有短路阻抗法和频响法检测绕组变形手段的特点和不足,研究了扫频短路阻抗法的基本原理和测试接线方式,在模型变压器上进行了绕组层间短路、绕组匝间短路等不同情况的试验测试,初步验证了该方法的有效性。以某220 kV变压器为测试对象,采用扫频短路阻抗法进行了变电站现场测试工作。该方法测试结果能够提供更多的测量参量,为绕组变形的研判提供了更多的参考依据,是一种很有价值的变压器绕组变形测试方法。     

基于功率因数角的接地变压器匝间短路故障辨识

接地变压器可为中压不接地系统提供经消弧线圈接地或经接地电阻接地的中性点，其运行状态直接影响电网的安全与稳定。绕组匝间短路是接地变压器常见的故障类型，它会造成设备烧毁，引发停电事故。由于接地变压器的特殊结构，现有变压器故障诊断方法无法有效辨识接地变压器绕组匝间短路故障。针对此问题，提出了基于功率因数角的接地变压器匝间短路故障在线辨识方法。首先，建立了接地变压器等效电路；然后，分析了接地变压器不同相绕组发生匝间短路故障时功率因数角的变化规律，依据这一规律可实现接地变压器匝间短路故障及其相别的在线辨识；最后，在ANSYS软件中进行实例仿真，验证了所提方法的有效性。     

扫频短路阻抗法检测变压器绕组变形的应用研究

绕组变形测试是判断变压器受短路电流冲击后绕组状态的一种有效手段。利用新的扫频阻抗法检测变压器绕组变形,有效的结合了频率响应法和短路阻抗法的优点,通过分析频率响应曲线和短路阻抗曲线,综合诊断变压器的绕组变形状况。研究结果表明:扫频阻抗法可以有效检测变压器的绕组变形状况,且判断准确率高,抗干扰能力强。     

基于组合式场路耦合法的多绕组变压器建模与阻抗参数设计

为解决低励磁阻抗多绕组变压器建模、多绕组变压器复合短路阻抗及多并联支路间电流分配计算的问题,基于组合式场路耦合分析,给出一种高效、通用的多绕组变压器建模和阻抗参数设计方法。根据初步设计的变压器结构,采用磁场能量法,二次开发出基于ANSYS参数化设计语言(ANSYS parametric design language,APDL)的三维静态磁场专用分析程序,计算出多绕组电感矩阵,并以此为依据构建多绕组变压器的线性仿真模型,进行相关仿真研究。通过仿真结果反馈的信息适当修改变压器结构以满足要求。实验结果表明,所提方法能够准确计算出多并联支路间电流分配,各种短路工况下复合短路阻抗计算结果可满足工程实践的需要。     

基于辅助绕组的中频变压器绕组交流电阻测量方法

在电力电子应用场合,为了校核中频变压器绕组损耗设计值,需要进行绕组交流电阻的精确提取。目前通常用阻抗分析仪、LCR参数测试仪等设备测量变压器短路阻抗以得到绕组交流电阻,但是仅能得到一次、二次绕组总的等效交流电阻,无法将一次、二次绕组的交流电阻分离。该文主要研究能够实现一次、二次绕组交流电阻分离的测量方法。首先建立变压器互感耦合模型,进行辅助绕组测量方法的误差分析,研究各绕组之间的耦合关系对阻抗测量结果的影响;进而提出对称耦合辅助绕组测量方法,开展2kW中频变压器样机在负载工况下的交流电阻在线测量实验,通过理论分析、有限元仿真及短路试验结果验证所提测量方法的准确性。     

变压器绕组变形的低电压阻抗诊断方法及实例研究

针对变压器在遭受短路冲击时会引起绕组变形的问题,提出一种变压器绕组变形的低电压阻抗诊断方法。分析变压器绕组空间结构与漏磁通分布,建立短路电抗与绕组相对位置的数学模型,论证了基于低电压短路阻抗的变压器绕组变形诊断原理及判断方法。通过实例分析,研究低电压阻抗法的单相测量试验,推导出变压器各单相阻抗的计算公式,试验结果验证了低电压阻抗诊断方法的有效性和准确性。     

短路阻抗法在变压器绕阻变形测试中的应用

短路阻抗是变压器的一个重要特性参数,决定了变压器在系统短路时短路电流的大小及变压器内部的电动力的大小。在变压器受短路冲击时,通过短路阻抗试验及绕组变形试验可检测出该受冲击变压器是否受变形。当变压器已发生变形时可通过测试变压器的单相漏抗来判断冲击变压器绕组发生变形相。     

基于最大隶属度原则的变压器绕组变形判别方法

变压器绕组变形情况可分为严重变形、变形、轻微变形、无变形4个等级,设为模式识别中的标准模式,提出根据在线漏抗检测方法测量的漏抗值判别绕组变形情况的方法。首先根据变压器短路试验后短路电抗大小和绕组变形情况的统计分析结果,确定阻抗变化率与标准模式之间的隶属度关系,再利用最大隶属度原则及给定阈值,根据短路电抗大小判断其绕组变形情况。实现变压器在线漏抗检测的软硬件设计,并且将该方法应用于变形程度判别,具有实用性。     

漏电感参数辨识技术在线监测变压器绕组变形

电力变压器运行过程中发生绕组变形将会导致绕组漏感参数发生变化,为了实现变压器绕组的在线监测和预知性维修,以变压器回路方程作为参数辨识模型,提出了一种利用最小二乘算法进行绕组漏电感参数实时辨识从而实现绕组变形在线监测方法,推导了用于变压器漏电感参数辨识的方程,分析了辨识结果产生误差的原因,并对忽略励磁电流带来的误差进行了补偿。动模试验数据及仿真数据验证了参数辨识结果具有较高的精度,且不受负荷变化及功率因数变化的影响,同时利用绕组模拟变形数据验证了绕组变形在线监测实现的可行性。     

基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及环流计算

为了有效地解决多绕组变压器建模复杂、复合短路阻抗计算时间长及多并联绕组间环流计算难等问题,结合由自感和互感描述的变压器等效电路模型,提出了一种基于等效单匝电感矩阵的多绕组变压器复合短路阻抗及多并联绕组间环流的求解方法。该方法通过等效单匝电感矩阵求解出所有两两绕组间的短路阻抗,并结合复合短路阻抗的定义和端口条件,在Matlab软件中编写相应的通用计算程序,可一次性求解出任一所需的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流大小。最后,以某一实际12绕组变压器为例,采用所提方法对复合短路阻抗和环流进行了计算,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,该方法能够准确地计算出各种短路工况条件下的复合短路阻抗及多并联绕组间的环流情况,可以满足工程设计的要求。