基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法技术

基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，包括：建立实际变压器的三维仿真模型；获取实际变压器的形变位置，即实际变压器绕组最易发生辐向形变的位置；在三维仿真模型上对应形变位置处模拟不同程度的绕组辐向形变并进行仿真计算，获取三维仿真模型在对应形变位置处发生不同程度的绕组辐向形变时的模拟轴向漏磁分布数据；在实际变压器的形变位置处沿绕组轴向方向设置多个磁传感器，并获取运行状态下实际变压器的形变位置处的实际轴向漏磁分布数据；对比模拟轴向漏磁分布数据与实际轴向漏磁分布数据，评估实际变压器的绕组形变状态。本设计通过监测实际变压器形变位置处的轴向漏磁分布，可准确评估实际变压器的整体形变状态。整体形变状态。整体形变状态。

【技术实现步骤摘要】
基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法


[0001]本专利技术涉及变压器保护
，尤其涉及基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，具体适用于对于变压器绕组形变状态进行实时监测与评估。

技术介绍

[0002]变压器作为电力系统中的枢纽设备，一旦发生灾难性故障，就容易发生重大电力事故，造成巨大的社会经济损失，因此，变压器状态在线评估方法将有效预防事故发生，保障电力系统长久安全运行。
[0003]变压器绕组形变故障是其常见故障类型之一，变压器绕组形变类型可以大致分为两种：轴向形变和辐向形变。变压器绕组轴向形变，绕组在轴向上会发生压缩现象，严重时会导致发绕组发生崩塌，由于目前变压器绕组制作工艺改进，通过变压器绕组两端施加夹件固定，已大幅减少了变压器崩塌现象发生，加之大量学者研究轴向预紧力对变压器绕组轴向稳定影响，通过施加合适预紧力，加强了绕组轴向稳定性，变压器轴向形变得到有效防护。而变压器绕组辐向形变多为外绕组发生翘曲，翘曲严重时会发生断股。现有技术中，由于变压器绕组轴向形变目前已得到有效防护，并且一旦变压器发生了轴向形变，必定伴随发生严重辐向形变，反之则不一定。因此，只要实现对变压器辐向形变状态的监测，即可实现对绕组整体形变状态评估。
[0004]传统变压器绕组形变状态检测和评估，一般采用定期巡检的方式，通过采用频率响应法、短路阻抗法、低压脉冲法等检测手段进行离线检测，技术人员再根据检测的结果对其进行状态评估。但是这种传统评估方法需离线检测，无法对变压器绕组形变状态的进行实时监测和评估。因此，如何实现通过对变压器绕组形变状态进行实时监测和评估，是目前领域内技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的无法在不离线的状态下对变压器绕组形变状态实时监测和评估的问题，提供了一种基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法。
[0006]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：
[0007]基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，所述评估方法包括：
[0008]S1、根据实际变压器的尺寸及材料参数，在有限元软件中建立实际变压器的三维仿真模型；
[0009]S2、获取实际变压器的形变位置，所述形变位置为实际变压器在短路大电流冲击下绕组最易发生辐向形变的位置；
[0010]S3、在三维仿真模型上对应形变位置处模拟不同程度的绕组辐向形变，并在三维仿真模型的绕组上加载变压器正常工作电流进行电磁场仿真计算，获取三维仿真模型在对应形变位置处发生不同程度的绕组辐向形变时的模拟轴向漏磁分布数据；
[0011]S4、在实际变压器的形变位置处沿实际变压器的绕组的轴向间隔布置多个磁传感器，通过磁传感器对正常运行状态下的实际变压器进行监测，获取实际变压器的实际轴向漏磁分布数据；
[0012]S5、将模拟轴向漏磁分布数据与实际轴向漏磁分布数据进行对比，评估实际变压器的绕组形变状态。
[0013]所述磁传感器贴近实际变压器的绕组设置，磁传感器的数量为8
‑
10个，磁传感器沿实际变压器的绕组的轴向等间隔设置。
[0014]所述步骤S2中，获取实际变压器的形变位置具体包括：
[0015]在仿真软件中以场
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路耦合的方式对三维仿真模型施加变压器激励，模拟变压器的短路运行工况，同时对三维仿真模型进行“磁
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固”耦合场仿真计算，通过“磁
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固”耦合场仿真计算得到三维仿真模型中绕组的形变信息，通过形变信息确定实际变压器在短路大电流冲击下绕组最易发生辐向形变的位置。
[0016]所述步骤S2中，在仿真软件中以场
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路耦合的方式对三维仿真模型施加变压器激励具体包括：
[0017]在有限元软件中模拟变压器的外部短路电路，将三维仿真模型中的绕组与外部短路电路相连接，根据三维仿真模型与外部短路电路建立场路耦合模型，通过外部短路电路对三维仿真模型施加变压器激励。
[0018]所述步骤S2中，通过外部短路电路对三维仿真模型施加变压器激励具体包括：通过外部短路电路多次对变压器三维仿真模型施加变压器激励，每次对变压器三维仿真模型施加变压器激励的时间为0.2秒。
[0019]所述步骤S3中，绕组幅向形变的程度的定义如下：
[0020][0021]上述公式中，φ为绕组幅向形变的程度，φ≥0，ΔR2为外绕组最大形变位移，R2为外绕组半径。
[0022]所述步骤S3具体包括：
[0023]S301、设置绕组幅向形变的阈值程度，所述阈值程度包括：第一阈值程度φ1、第二阈值程度φ2、第三阈值程度φ3和第四阈值程度φ4，所述φ1＝0，且φ1＜φ2＜φ3＜φ4；
[0024]S302、改变三维仿真模型上对应形变位置处的绕组辐向形变的程度，使三维仿真模型上对应形变位置处的绕组幅向形变的程度为φ1、φ2、φ3和φ4，同时在三维仿真模型的绕组上加载变压器正常工作电流，对三维仿真模型进行电磁场仿真计算，获取三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ1的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、获取三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ2的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、获取三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ3的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、获取三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ4的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据。
[0025]所述步骤S5、将模拟轴向漏磁分布数据与实际轴向漏磁分布数据进行对比，评估实际变压器的绕组形变状态具体包括：
[0026]将实际轴向漏磁分布数据与三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ1的绕
组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ2的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ3的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ4的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据进行对比，并根据对比结果获取实际变压器的形变位置处的绕组幅向形变的程度φ0与φ1、φ2、φ3、φ4的大小关系；
[0027]若φ0＝φ1，则实际变压器的绕组形变状态为无形变；
[0028]若φ1＜φ0≤φ2，则实际变压器的绕组形变状态为轻微形变；
[0029]若φ2＜φ0≤φ3，则实际变压器的绕组形变状态为中度形变；
[0030]若φ3＜φ0＜φ4，则实际变压器的绕组形变状态为严重形变。
[0031]将实际轴向漏磁分布数据与三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ1的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ2的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ3的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、三维仿真模型上对应形变位置处发生程度为φ4的绕组幅向形变时的模拟轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述评估方法包括：S1、根据实际变压器(1)的尺寸及材料参数，在有限元软件中建立实际变压器(1)的三维仿真模型(2)；S2、获取实际变压器(1)的形变位置，所述形变位置为实际变压器(1)在短路大电流冲击下绕组最易发生辐向形变的位置；S3、在三维仿真模型(2)上对应形变位置处模拟不同程度的绕组辐向形变，并在三维仿真模型(2)的绕组上加载变压器正常工作电流进行电磁场仿真计算，获取三维仿真模型(2)在对应形变位置处发生不同程度的绕组辐向形变时的模拟轴向漏磁分布数据；S4、在实际变压器(1)的形变位置处沿实际变压器(1)的绕组的轴向间隔布置多个磁传感器(3)，通过磁传感器(3)对正常运行状态下的实际变压器(1)进行监测，获取实际变压器(1)的实际轴向漏磁分布数据；S5、将模拟轴向漏磁分布数据与实际轴向漏磁分布数据进行对比，评估实际变压器(1)的绕组形变状态。2.根据权利要求1所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述磁传感器(3)贴近实际变压器(1)的绕组设置，磁传感器(3)的数量为8
‑
10个，磁传感器(3)沿实际变压器(1)的绕组的轴向等间隔设置。3.根据权利要求1所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述步骤S2中，获取实际变压器(1)的形变位置具体包括：在仿真软件中以场
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路耦合的方式对三维仿真模型(2)施加变压器激励，模拟变压器的短路运行工况，同时对三维仿真模型(2)进行“磁
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固”耦合场仿真计算，通过“磁
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固”耦合场仿真计算得到三维仿真模型(2)中绕组的形变信息，通过形变信息确定实际变压器(1)在短路大电流冲击下绕组最易发生辐向形变的位置。4.根据权利要求3所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述步骤S2中，在仿真软件中以场
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路耦合的方式对三维仿真模型(2)施加变压器激励具体包括：在有限元软件中模拟变压器的外部短路电路，将三维仿真模型(2)中的绕组与外部短路电路相连接，根据三维仿真模型(2)与外部短路电路建立场路耦合模型，通过外部短路电路对三维仿真模型(2)施加变压器激励。5.根据权利要求4所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述步骤S2中，通过外部短路电路对三维仿真模型(2)施加变压器激励具体包括：通过外部短路电路多次对变压器三维仿真模型(2)施加变压器激励，每次对变压器三维仿真模型(2)施加变压器激励的时间为0.2秒。6.根据权利要求1所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：
所述步骤S3中，绕组幅向形变的程度的定义如下：上述公式中，φ为绕组幅向形变的程度，φ≥0，ΔR2为外绕组最大形变位移，R2为外绕组半径。7.根据权利要求6所述的基于监测轴向漏磁分布评估变压器绕组形变状态的方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：S301、设置绕组幅向形变的阈值程度，所述阈值程度包括：第一阈值程度φ1、第二阈值程度φ2、第三阈值程度φ3和第四阈值程度φ4，所述φ1＝0，且φ1＜φ2＜φ3＜φ4；S302、改变三维仿真模型(2)上对应形变位置处的绕组辐向形变的程度，使三维仿真模型(2)上对应形变位置处的绕组幅向形变的程度为φ1、φ2、φ3和φ4，同时在三维仿真模型(2)的绕组上加载变压器正常工作电流，对三维仿真模型(2)进行电磁场仿真计算，获取三维仿真模型(2)上对应形变位置处发生程度为φ1的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、获取三维仿真模型(2)上对应形变位置处发生程度为φ2的绕组幅向形变时的模拟轴向漏磁分布数据、获取三维仿真模型(2)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇娇，周斌涛，黄雄峰，陈志伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：