基于增量网络法的变压器绕组等效电路参数灵敏度分析

频率响应分析（FRA）法是用于检测变压器绕组变形状态的一种可靠且实用的手段。研究FRA曲线与绕组等效电路参数之间的关系,对于深入挖掘FRA曲线蕴含的反映绕组变形状态的信息,以及提高对FRA曲线的认知具有重要作用。本文将灵敏度分析方法引入变压器绕组等效电路的FRA曲线分析中,利用增量网络法推导变压器绕组等效电路中不同类型参数变化对绕组频率响应的相对灵敏度,建立绕组等效电路参数变化与FRA曲线间的定量关系。通过分析频率响应幅值对等效电路参数的灵敏度变化曲线,研究不同参数变化对FRA曲线幅值变化的影响特征。结果表明,本文方法有助于提高工程技术人员对FRA曲线的认识能力,可为后续深入解释FRA曲线变化规律提供依据。     

基于频率响应分析技术和图像特征检测方法的变压器绕组故障诊断

频率响应分析(FRA)是一种广泛应用于变压器绕组故障的检测方法.本文提出了一种基于图像处理技术的FRA识别方法.首先在自耦变压器实验中模拟不同绕组的故障,测量不同故障情况下的FRA曲线;然后将频域分割法和图像处理技术应用于测得的频域响应曲线,通过一种新的算法计算了不同频率区域的面积比和质心偏差;最后,以图像特征作为支持向量机模型的输入.在训练过程中,对三种不同的参数优化算法进行了比较,从而选择最优方式.结果表明,粒子群优化和图像特征对绕组故障的识别效果最好.     

自耦变压器分裂式绕组频率响应分析建模与故障绕组识别

高铁自耦变压器采用辐向分裂绕组,由于各分裂绕组之间在变压器内部连接,无法直接测得每个分裂绕组的频率响应分析(frequency response analysis,FRA)曲线,因此采用既有FRA模型和诊断方法难以识别哪个分裂绕组发生了变形故障;该文以匝为最小单位构建辐向分裂式绕组FRA分布式模型,采用有限元计算获得模型的电气参数,重点剖析了各分裂绕组对位与错位线饼之间的耦合电容和互感,通过仿真与实测数据的对比验证了模型的正确性;基于该模型,对典型的轴向移位故障进行了仿真,结果表明:与单绕组频率响应曲线相比,分裂绕组移位时100kH z以下频率响应曲线发生了更为明显的偏移,远离铁心的分裂绕组移位较靠近铁心的分裂绕组对波峰影响更显著,在此基础上提出了分裂式绕组发生轴向移位故障时快速识别故障绕组的判断方法。     

基于Matlab的变压器绕组变形频率响应的仿真研究

频率响应法(FRA)是检测电力变压器绕组变形的一种可靠方式,本文以三绕组变压器为研究对象,提出考虑各个单元之间互感和绕组相邻线饼间电容的模型.首先,采用有限元软件Maxwell建模求取正常及变形绕组的等效电路参数;其次,根据仿真得到的等效电路参数,在Matlab中建立状态空间模型,通过参数矩阵进行频率响应计算,得出高压...     

二端口级联在单绕组变压器FRA计算中的应用

将二端口网络级联方法应用到不考虑绕组间互感影响的单绕组变压器频率响应函数的计算中,通过对单绕组变压器二端口网络单元的划分,建立了单绕组变压器绕组二端口网络模型,以快速获取变压器绕组等效电路模型频率响应曲线,并验证了所述方法的正确性。研究表明,利用此方法能大大减少参数均匀的单绕组变压器FRA曲线建立的工作量。     

基于混合分析法的变压器集总参数等效电路频率响应计算研究

快速、准确计算变压器绕组集总参数等效电路的频率响应对基于频率响应分析法的变压器绕组变形仿真分析意义重大。为解决不同类型频率响应计算时需要多次方程求解的问题，本文将混合分析法应用到双绕组变压器集总参数等效电路的电压比、转移导纳以及入端阻抗的频率响应计算中，仅通过一次方程求解即可获得相应的频率响应。首先，利用广义支路对等效电路各支路进行描述，通过选取合适的基本割集矩阵，考虑各支路的电压电流约束关系，以树支电压和连支电流作为未知量，建立等效电路的混合矩阵方程；其次，通过求解混合矩阵方程，依据各类型频率响应函数的特点，计算三种类型的频率响应曲线；最后，利用两种数据指标将混合分析法与成熟电路仿真软件计算得到的频率响应曲线进行对比，计算结果表明：两种算法计算得到的三类频率响应曲线在整个扫频范围内一致性很好，对应的归一化相关系数值都接近于1,和平方比误差都接近于0。以上结果表明，本文所述的混合分析法仅通过一次方程求解即可获得三种不同类型的频率响应曲线，并验证了方法的正确性。     

基于粒子群算法优化支持向量机的变压器绕组变形分类方法

变压器是电网最为核心的设备,绕组变形是变压器主要的故障类型之一,频率响应分析法(frequency response analysis, FRA)是目前广泛应用的绕组变形检测方法。为提高绕组变形分类诊断的性能,文中提出基于粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine, PSO-SVM)的变压器绕组变形分类方法,采用数学统计方法提取频率响应曲线的特征参量,并输入到支持向量机模型进行训练,利用粒子群算法优化支持向量机模型参数,使其能够有效区分不同的绕组故障类型。为证明文中方法在变压器绕组故障诊断方面的有效性,在一台特制模型变压器上进行了一系列故障模拟实验。数据处理结果表明,训练后的支持向量模型表现出了极高的性能,并且,相比传统的网格搜索参数优化算法,粒子群算法优化的支持向量机可以显著提高变压器绕组变形故障的分类性能。     

频率响应法诊断变压器绕组径向变形的仿真和实例研究

径向变形是电力变压器绕组常见的缺陷之一。为了研究径向变形对绕组频率响应曲线的影响规律,基于实际变压器绕组的结构尺寸和材料特性在COMSOL中建立了3D有限元仿真模型,计算了变压器绕组变形前后的电气参数,并应用到绕组的分布参数链式电路模型中,获取了绕组变形前后的频率响应曲线。探究了绕组发生径向变形时对绕组电气参数的影响,仿真分析了不同程度径向变形对绕组频率响应曲线的影响,并将仿真与试验结果进行了对比分析。结果表明:绕组的径向变形会导致频率响应曲线上谐振点的频率和幅值发生变化,尤其是谐振频率在高频段明显向左偏移,且这种变化会随着绕组径向变形程度的增加而增大。试验与仿真结果有着良好的一致性,说明绕组频率响应曲线上谐振点的变化规律可以作为绕组径向变形诊断的辅助判据。     

基于鸡群算法的变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路参数识别

为了研究去极化电流和变压器绝缘状态的关系,提出了基于鸡群算法的变压器油纸绝缘扩展Debye等效电路参数识别方法。首先,建立去极化电流的误差函数,计算辨识得到的曲线与实际曲线之间的误差。利用鸡群寻优算法群优化和分类优化的特点,调整电路参数减小与实际曲线误差,解决了粒子群算法易陷入局部最优的缺点。最后通过试验计算表明,应用鸡群寻优算法获得的去极化电流与现场测试得到的数据吻合度高,求得的油纸绝缘扩展Debye等效电路参数能够准确地反映变压器的绝缘状况。     

基于FEM的变压器绕组辐向变形频率响应特性研究

利用有限元分析软件对健康变压器绕组和辐向变形故障绕组建立了电磁模型,计算了绕组等效电路参数,对绕组辐向变形故障下的频率响应进行了仿真分析和特性研究。     

牵引变压器绕组改进型频率响应建模与径向变形故障分析

以一台QYS-R-(31500+25000)/220牵引变压器为研究对象,提出一种基于集总参数电路的考虑绕组间全电容参数的改进型频率响应模型,通过与实测曲线进行对比,验证了模型正确性;然后对变压器的牵引绕组和高压绕组分别进行了向内的曲翘变形和向外的鼓包变形这2种径向变形故障仿真,重点分析了不同变形故障对电容参数的影响;最后通过对变化的频率响应曲线进行分析。分析结果表明:牵引变压器牵引绕组和高压绕组发生径向变形故障时,特征诊断频带不同,但在各自的特征频带内频响曲线呈现相同的变化规律,即随着故障程度的增加,频率响应曲线向低频方向移动,并且幅值不断增大。     

频响多级分解与图像特征在自耦变压器绕组故障的应用研究

自耦变压器是高速铁路供电系统的关键设备之一.为满足高铁的阻抗要求,高铁自耦变压器采用分裂式绕组结构.各分裂绕组在变压器内部连接,无法直接测得每个分裂绕组的频率响应分析(frequency response analy-sis,FRA)曲线,即有FRA模型和诊断方法难以识别哪个分裂绕组发生了变形故障.该文提出了一种基于多级分解与图像特征的FRA曲线解释方法,来获得频响曲线的更多信息,分析曲线的微小变化,并在分裂式绕组自耦变压器不同绕组、不同位置上进行并联电容模拟试验验证与分析.结果 表明,FRA曲线多级分解后的曲线与原始频响曲线关联性强,转化为极坐标图后不同故障情况下曲线变化存在差异,不同故障绕组的特征关联度(features correlation degree,FCD)数值有明显不同,且不同故障有其相应规律.根据2级分解后的极坐标图提取的12个图像特征与相应的特征关联度,可区分自耦变压器并联电容故障情况下不同故障绕组、故障位置与故障程度等.     

频响法和相关系数法判别变压器绕组变形的研究

频率响应分析法是检测变压器绕组变形的常用方法之一,其原理是通过观察频率响应曲线的波峰波谷分布位置及数量来判断绕组变形。根据变压器绕组等效模型利用MATLAB软件仿真,得到频响曲线,分析变压器绕组电感、电容等参数变化时的频响曲线。观察参数变化前后的曲线来判断是否变形。为便于定量计算,可采用相关系数法等进行辅助判断,利用相关系数法提出特征参数来判别变压器绕组变形程度,其结果可以为定量分析变压器绕组变形程度提供参孝。     

套管故障对变压器频响曲线影响的仿真研究

用频响法在线或离线进行变压器绕组变形检测时,套管状态对频响曲线的影响往往被忽略,不仅不利于绕组故障的判定,且容易造成事故隐患。为此,建立了一种新型变压器等效电路模型,利用软件仿真和数值计算相结合的方法得到了该模型的各项参数,并以频率响应分析法(FRA)为理论基础,通过在线和离线的方式,仿真研究了套管出现阻性、容性、阻/容性故障时变压器频响曲线的变化情况。结果表明:在频率为1 kHz~1 MHz时,变压器离线测试对套管阻性、容性、阻/容性故障并不敏感,基本不会造成频响曲线的改变和绕组的误判;而在线测试时,套管的容性和阻/容性故障皆会造成频响曲线的改变,且在整个频段中套管电容的大小与频响曲线的幅值高低呈正相关,该现象在频率为10~40 kHz时最为明显,根据相关系数会误判为变压器绕组变形;但套管阻性故障并不影响在线测试频响曲线的走势,从而确定了造成在线测试变压器频响曲线变化的主要原因为套管电容因素。     

基于FEM的频率响应法检测电力变压器绕组变形的仿真研究

基于变压器的结构尺寸和材料特性,在COMSOL中建立了3D有限元模型,计算了变压器绕组变形前后的电气参数,获取了绕组频率响应曲线。     

电力变压器绕组频率响应曲线分析

介绍了频率响应法测量变压器绕组变形的原理和方法,提出了变压器参数计算模型和估算公式,分析了变压器绕组典型变形情况在频率响应曲线上的反映.     

基于混合算法的变压器参数辨识

基于参数辨识的变压器保护原理需要对变压器绕组参数进行精确辨识。文章推导出双绕组单相和双绕组三相变压器的参数辨识方程,而后提出一种新的参数辨识算法,最小二乘法和粒子群优化算法相结合的混合算法,可以实现对变压器绕组参数的精确辨识。通过Matlab/Simulink进行仿真,仿真算例验证了该混合算法的可行性。该算法具有较好的应用前景。     

基于反传热模型的干式变压器绕组热点温度计算

针对干式变压器绕组热点的问题,提出了一种将直接测量与间接计算相结合的绕组三维反传热模型,得到了变压器在额定负荷及0.8,1.2,1.3,1.5倍的额定负荷下的绕组最热点温度值。基于高精度的红外测温系统获得的高压绕组温度的分布及仿真运算初始化的低压绕组的温度分布,运用共轭梯度法不断修正低压绕组温度分布,使得通过正向数值求解高低压绕组传热方程所得的高压绕温度分布与实际测量所得的高压绕组温度分布之间的误差最小即为最优解,整理数据后得到整体绕组的最热点温度。将算例求解结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型计算的结果进行对比,对比结果表明:三维反传热模型计算的结果与IEEE干式变压器热点温度计算模型的计算结果之间的误差不超过1.2%,从而证明了该计算模型可以准确的计算出干式变压器绕组热点温度。     

基于有限元法探究电力变压器绕组变形频率响应的仿真研究

利用有限元软件ANSYS Maxwell计算健康绕组的等值电路参数,通过与解析公式法计算结果对比验证有限元计算结果的正确性。然后基于有限元软件建立了不同变形类型和变形程度的绕组模型,仿真得到了绕组轴心偏移、辐向变形和饼间间距变化绕组的等值电路参数的变化。基于等值电路参数利用电路仿真软件PSPICE仿真绕组变形下的频率响应特性曲线,得到3种变形类型对谐振点的频率、幅值的影响。     

电力变压器轴向位移故障诊断方法

轴向位移故障是电力变压器常见故障之一,为此结合有限元模型与频率响应法,提出了一种基于"结构参数–电气参数–试验结果"诊断思路的电力变压器轴向位移故障诊断方法。基于实际变压器的结构尺寸及材料特性在Ansoft Maxwell中建立变压器有限元模型,计算了变压器主要电气参数(对地电容、饼间电容等),分析了不同轴向位移故障程度下电气参数的变化。为研究变压器绕组轴向位移故障对变压器频率响应曲线的影响,运用有限元模型中求解得到的电气参数,搭建了变压器等值电路模型。仿真了不同轴向位移程度下变压器的频率响应曲线的变化,结果表明:轴向位移故障会引起频率响应曲线在150 k Hz左右产生幅值变化,同时导致200~250 k Hz频率带及350~450 k Hz频率带上谐振峰的整体右移。仿真结果与现场试验表现出较好的一致性,因此,提出的故障诊断方法可以对现有判据进行补充,以提高变压器轴向位移故障诊断的准确度。