基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法及装置制造方法及图纸

在本发明专利技术实施例中公开了一种基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，该方法：首先对在线获取的变压器不同电压等级侧电压和电流的采样值进行FFT运算处理，再利用预先建立的变压器阻抗参数计算模型计算出阻抗参数，接着利用阻抗参数生成多个暂态阻抗参数曲面，并通过对暂态阻抗参数曲面间的空间距离分析与重心提取，得到有效阻抗参数，然后，利用可信性处理后的有效阻抗参数计算出变压器在工频50Hz及各有效频点条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值，最后利用实时计算出的短路阻抗数据，判断是否发出变压器绕组变形预警。因此，本发明专利技术通过提高变压器短路阻抗的计算精度、稳定性和适应性，进而保证绕组变形预警的准确性。警的准确性。警的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力系统变压器状态监测
，特别涉及一种基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法及装置。

技术介绍

[0002]短路电压也称阻抗电压，它表示变压器二次侧短路（通常是指低压侧），在一次侧施加额定频率的低电压，当二次侧流过额定电流时，一次侧施加的电压Uz与额定电压Un之比的百分数。变压器的短路阻抗百分比，在数值上与变压器短路电压百分比相等。
[0003]目前，采用传统的短路实验法在实际测试中一般在低电压下实施阻抗测量，施加的电压根据变压器容量的大小一般取几百伏，为避开铁心非线性的影响，所加电流应大于2A。以双绕组为例，被测变压器低压侧三相用线进行可靠短接，在高压侧施加电源进行三次测试，从而计算变压器短路阻抗值。但是，这种低电压短路阻抗法属于离线测量，需停电测试，不能真实反映变压器在运行状态下的真实状态，无法及时发现隐患及其状态劣化趋势，更无法实现对短路阻抗参数值实时监控，同时，需另外短接负载，加之现场强磁场、强电场干扰，试验电流波形严重畸变；因此，为了克服现有的变压器短路阻抗测量方案，存在的停电测试工作量大，接线复杂，测试成本高，负荷损失大测试结果误差大等不足，有必要提出一种基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目在于：提供一种基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，通过提高变压器短路阻抗的计算精度、稳定性和适应性，进而保证绕组变形预警的准确性。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，其包括以下步骤：S1：在线获取当前时刻变压器不同电压等级侧的电压和电流的采样值，并通过FFT运算，得到当前时刻变压器不同电压等级侧的电压和电流在每个有效频点上对应的矢量值；S2：将变压器不同电压等级侧的电压和电流在每个有效频点上对应的矢量值输入至与变压器类型适配的变压器阻抗参数计算模型中，得到所述变压器阻抗参数计算模型在每个有效频点上当前时刻的阻抗参数；S3：重复执行步骤S1~S2，获取所述变压器阻抗参数计算模型在每个有效频点上多个连续时刻的阻抗参数，并将每个有效频点上对应的所述多个连续时刻的阻抗参数构建为每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集；S4：对每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集进行空间曲面拟合运算，生成每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面；S5：重复执行步骤S3~S4，获取每个有效频点对应的多个连续生成的暂态阻抗参数
曲面，并将每个有效频点上对应的所述多个连续生成的暂态阻抗参数曲面构建为每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合；S6：计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的空间距离；S7：判断计算出的空间距离是否超过空间距离阈值；若超过所述空间距离阈值，则丢弃所述暂态阻抗参数曲面集合中空间距离最大的相关暂态阻抗参数曲面，并重新执行步骤S5，更新所述暂态阻抗参数曲面集合；若计算出的空间距离均未超过所述空间距离阈值，则继续步骤S8；S8：计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的几何重心，并将计算出的几何重心作为每个有效频点的有效阻抗参数；S9：重复执行步骤S5~S8，获取每个有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数，并将每个有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数的平均值作为每个有效频点的采信阻抗参数；S10：将每个有效频点的采信阻抗参数分别换算成工频50Hz条件下对应的阻抗参数，并将换算成的所有阻抗参数的平均值作为基波阻抗参数；S11：根据变压器每个电压等级侧的基波阻抗参数，计算出变压器在工频50Hz条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值；以及，根据每个有效频点的采信阻抗参数，计算出变压器在各有效频点条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值，并根据变压器在各有效频点条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值，计算出相应的频率
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短路阻抗特征曲线；S12：重复执行步骤S9~S11，并将计算出的变压器不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值和频率
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短路阻抗特征曲线记录至短路阻抗计算结果数据表中；S13：根据所述短路阻抗计算结果数据表，实时判断是否发出变压器绕组变形预警。
[0006]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S3中，构建每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集后，基于直接近邻关系和高斯核距离，计算每个所述暂态阻抗参数数据集中每个暂态阻抗参数的偏离度，并滤除每个所述暂态阻抗参数数据集中偏离度超过预设阈值的暂态阻抗参数。
[0007]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S4中，对每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集进行空间曲面拟合运算的方式为：基于最小二乘法原理曲面拟合，定义曲面拟合模型为：为使所述暂态阻抗参数数据集中每个数据点到曲面拟合模型对应拟合点距离之和为最小，对求解系数求偏导，得
其中，，，；则待求系数的最小二乘估算表示为：进而，求出的拟合值大小，得到用于确定对应的暂态阻抗参数曲面的曲面拟合模型方程。
[0008]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S6中，计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的空间距离的方式为：将所述暂态阻抗参数曲面集合中每个暂态阻抗参数曲面分别用相应的数据集来表示，并计算每个暂态阻抗参数曲面的数据集之间的马氏距离，将计算出的马氏距离作为暂态阻抗参数曲面间的空间距离。
[0009]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S8中，计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的几何重心的方式为：将所述暂态阻抗参数曲面集合中的全部阻抗参数曲面用一个数据集来表示，并在该数据集中选取任一对象m，确定以对象m为中心，r为半径的球，分别求得对象m与该数据集中其余点之间的欧式距离，统计欧式距离小于半径r的点数，若该点数最多，则判定对象m为几何重心。
[0010]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S9中，计算出每个有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数的平均值后，判断每个有效频点对应的平均值与理论阻抗参数值的比例是否超过预设阈值，若超过预设阈值，则滤除相应的采信阻抗参数，并重新执行步骤S9，以获取相应有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数。
[0011]根据一种具体的实施方式，本专利技术的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法的步骤S10中，将将每个有效频点的采信阻抗参数分别换算成工频50Hz条件下对应的阻抗参数的方式为：根据每个有效频点与工频50Hz的倍数关系，将采信阻抗参数中的电抗参数折算为工频50Hz条件下的电抗参数，并结合采信阻抗参数中的电阻参数，得到工频50Hz条件下的阻抗参数。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，其特点在于，包括以下步骤：S1：在线获取当前时刻变压器不同电压等级侧的电压和电流的采样值，并通过FFT运算，得到当前时刻变压器不同电压等级侧的电压和电流在每个有效频点上对应的矢量值；S2：将变压器不同电压等级侧的电压和电流在每个有效频点上对应的矢量值输入至与变压器类型适配的变压器阻抗参数计算模型中，得到所述变压器阻抗参数计算模型在每个有效频点上当前时刻的阻抗参数；S3：重复执行步骤S1~S2，获取所述变压器阻抗参数计算模型在每个有效频点上多个连续时刻的阻抗参数，并将每个有效频点上对应的所述多个连续时刻的阻抗参数构建为每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集；S4：对每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集进行空间曲面拟合运算，生成每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面；S5：重复执行步骤S3~S4，获取每个有效频点对应的多个连续生成的暂态阻抗参数曲面，并将每个有效频点上对应的所述多个连续生成的暂态阻抗参数曲面构建为每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合；S6：计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的空间距离；S7：判断计算出的空间距离是否超过空间距离阈值；若超过所述空间距离阈值，则丢弃所述暂态阻抗参数曲面集合中空间距离最大的相关暂态阻抗参数曲面，并重新执行步骤S5，更新所述暂态阻抗参数曲面集合；若计算出的空间距离均未超过所述空间距离阈值，则继续步骤S8；S8：计算每个有效频点对应的暂态阻抗参数曲面集合中暂态阻抗参数曲面间的几何重心，并将计算出的几何重心作为每个有效频点的有效阻抗参数；S9：重复执行步骤S5~S8，获取每个有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数，并将每个有效频点对应的多个连续得到的有效阻抗参数的平均值作为每个有效频点的采信阻抗参数；S10：将每个有效频点的采信阻抗参数分别换算成工频50Hz条件下对应的阻抗参数，并将换算成的所有阻抗参数的平均值作为基波阻抗参数；S11：根据变压器每个电压等级侧的基波阻抗参数，计算出变压器在工频50Hz条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值；以及，根据每个有效频点的采信阻抗参数，计算出变压器在各有效频点条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值，并根据变压器在各有效频点条件下不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值，计算出相应的频率
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短路阻抗特征曲线；S12：重复执行步骤S9~S11，并将计算出的变压器不同电压等级侧绕组间的短路阻抗值和频率
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短路阻抗特征曲线记录至短路阻抗计算结果数据表中；S13：根据所述短路阻抗计算结果数据表，实时判断是否发出变压器绕组变形预警。2.如权利要求1所述的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，其特点在于，步骤S3中，构建每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集后，基于直接近邻关系和高斯核距离，计算每个所述暂态阻抗参数数据集中每个暂态阻抗参数的偏离度，并滤除每个所述暂态阻抗参数数据集中偏离度超过预设阈值的暂态阻抗参数。3.如权利要求1所述的基于短路阻抗在线计算的变压器绕组变形预警方法，其特点在
于，步骤S4中，对每个有效频点对应的暂态阻抗参数数据集进行空间曲面拟合运算的方式为：基于最小二乘法原理曲面拟合，定义曲面拟合模型为：为使所述暂态阻抗参数数据集中每个数据点到曲面拟合模型对应拟合点距离之和为最小，对求解系数求偏导，得其中，，，；则待求系数的最小二乘估算表示为：进而，求出的拟合值...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华林，郑敏，徐昆，段亮，唐可，杜刘森，黄婷婷，马继春，程加强，吕鹏，
申请(专利权)人：成都工百利自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：