一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法技术

本发明专利技术涉及配电网风险评估技术领域，具体是指一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法。本发明专利技术以电力变压器为研究对象，通过追寻能量转移轨迹对设备进行危险分析，首先对变压器潜在危险源进行辨识：先对待分析设备进行结构建模；再对该模型添加设备稳态运行时所固有的能量激励；根据以上条件，可以求得稳态运行时的能量添加到设备结构模型上所产生的能量场分布；接下来结合其具体结构对计算结果进行分析；以结构缺陷或能量波动为线索，分析目标设备发生异常能量转移事件的可能性，定位结构薄弱点，根据分析结果确定危险源，列出危险源辨识表，该发明专利技术新型提供一种能通过追寻能量转移轨迹对设备进行危险分析的电力变压器危险源分析方法。压器危险源分析方法。压器危险源分析方法。

【技术实现步骤摘要】
一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法


[0001]本专利技术涉及配电网风险评估
，具体是指一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法。

技术介绍

[0002]电力生产中的安全事故往往与危险源密切相关，危险源就是事故爆发的源头，是一种能够导致人身伤害或周围设备环境损害的潜在因素。传统的危险源辨识与分析方法一般通过经验判断、技术诊断、现场调研、询问专家等方式开展。因此偏向于经验，依赖于以往的事故经验和分析人员的主观观点，受评估人员主观观点的影响很大，且对可能的事故后果缺乏定量的评估，多用于系统或设备安全风险的定性分析。
[0003]危险源总是同能量密不可分，因此可以采用追寻能量轨迹的方式来分析潜在的危险本身，通过分析能量的非正常转移来探究事故致因。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够通过计算风险能量及其时空分布，并将其作为危险源分析和事故后果判断的依据。该方法可以识别变压器的危险源,且在危险源辨识与分析过程中更加依赖于客观的能量场数值计算结果。分析结果对相关危险源的危险程度认定以及对应事故预防与保护措施的提出提供了数据支撑，对事故的预防具有一定的参考价值与指导意义的一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案为：一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：包括提出了一种危险源辨识与分析方法流程，所述危险源辨识与分析方法流程包括建立设备结构模型、添加初始能量激励、初始物理场计算、危险源识别、考虑异常状态的模型修正、事故发展过程推演；利用有限元计算手段针对电力变压器进行建模，考虑热能、机械能、电能意外释放的危险源，汇总各方面分析结果并列出危险源辨识表；通过计算机数值模拟的方式、以能量转移链条为线索、推演相应危险源后续事故演化过程，形成相应事故的能量转移路径示意图。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：在对危险源类别划分时选取失控能量转移路径的首尾两端作为危险源分类依据，以失控能量的最初来源为第一级分类单元，以施加到人身或是周边正常设备的能量类型为第二级分类单元，此分类方法在以能量为危险源辨识依据的过程中具有较为普遍的适用性。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：初始能量施加步骤可以根据辨识目标的一级分类分别添加，以达到多物理场解耦效果，使得识别过程更加具有条理性。
[0008]本专利技术所采用的技术方案为：利用有限元计算手段针对电力变压器进行建模，考虑热能、机械能、电能意外释放的危险源，汇总各方面分析结果的同时，对变压器相应的原始模型添加对应原始能量源激励，通过同样的分析方法可以得到原始能量为机械能、热能、化学能、辐射能的危险源辨识表。
[0009]本专利技术所采用的技术方案为：通过计算机数值模拟的方式、以能量转移链条为线索、推演相应危险源后续事故演化过程，进行一次甚至多次短路冲击下的应力形变测试，得到绕组在短路冲击下受到损害过程的直观了解，总结形成相应事故的能量转移路径示意图。
[0010]本专利技术所采用的技术方案为：危险源辨识流程：
[0011]S1：对待分析设备进行结构建模，所建立的计算模型应当考虑多个物理场的普遍适用性，同时对于非能量承载属性部件进行适当简化以节约计算成本；
[0012]S2：依次对该模型添加设备稳态运行时所固有的能量激励，此步骤旨在提供设备正常运行时的能量条件；
[0013]S3：根据以上条件，可以求得稳态运行时的能量添加到设备结构模型上所产生的能量场分布，考虑到描述能量场的微分方程难以直接求解，有限元法等数值计算方法在这里被引入到危险源辨识过程中来；
[0014]S4：结合其具体结构对计算结果进行分析，把握结构缺陷与能量波动两类线索，依据计算结果中的能量数值，分析目标设备发生异常能量转移事件的可能性，定位结构薄弱点，根据分析结果确定危险源；
[0015]S5：当某一类能量激励所产生的危险因素分析结束，改变初始的能量激励类型，重复上述分析步骤，最终列出危险源辨识表。
[0016]本专利技术所采用的技术方案为：对于已确定的危险源，可以通过多物理场模拟计算的方式进行推演分析事故可能造成的后果，主要的分析流程如下：
[0017]S1：首先确定各危险源所对应的结构层面或能量层面的异常状态，并根据此异常状态修改原始物理模型；
[0018]S2：以修改后的结构模型及其瞬态能量激励为初始条件，通过瞬态能量场计算，得到能量场演变及设备结构损坏结果；
[0019]S3：结构损坏使得先前的结构模型不再适用于后续计算，需要重新修改结构模型重复上述过程，直到不产生新的，影响计算结果收敛性的结构改变；
[0020]S4：危险因素可能会导致新的能量源的加入，新能量激励产生的后续分析流程与结构改变的分析流程同理；
[0021]S5：经过有限次次迭代得到事故能量演化路径，据此可以得到事故后果的定量分析。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0023]本专利技术功能齐全，本专利技术方法提出的危险源分类体系在基于能量法的危险源辨识工作中具有较为普遍的适用性；
[0024]本专利技术功能齐全，本专利技术方法提出的危险源辨识流程关注于能量路径主干分析，避免了多物理场耦合计算所带来的计算资源占用过大的问题；
[0025]本专利技术功能齐全，由于该辨识方法的危险源判别依据来源于能量场的数值计算结果，因此该方法对于具有较为严重事故后果的危险源敏感性更高；
[0026]本专利技术功能齐全，相对传统方法，该方法辨识与分析依据更加客观；
[0027]整体来看，本专利技术方法中对电力变压器的建模更为贴近实际条件，考虑的能量危险源种类全面，分析细致。应用该方法最终可以总结出设备危险源辨识表并对于表内各危
险源分析出基于能量转移理论的事故演化线索。
附图说明
[0028]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对专利技术的限制。在附图中：
[0029]图1为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的电力变压器短路状态绕组受力矢量图。
[0030]图2为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的变压器正常运行状态发热分布图。
[0031]图3为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的套管电场仿真结果图。
[0032]图4为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的短路电流图。
[0033]图5为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法健康状态绕组所受短路机械冲击图。
[0034]图6为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的多次短路冲击后的绕组形变情况图。
[0035]图7为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法的事故能量转移路径图。
[0036]图8为本专利技术一种追寻能量转移轨迹的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：包括提出了一种危险源辨识与分析方法流程，所述危险源辨识与分析方法流程包括建立设备结构模型、添加初始能量激励、初始物理场计算、危险源识别、考虑异常状态的模型修正、事故发展过程推演；利用有限元计算手段针对电力变压器进行建模，考虑热能、机械能、电能意外释放的危险源，汇总各方面分析结果并列出危险源辨识表；通过计算机数值模拟的方式、以能量转移链条为线索、推演相应危险源后续事故演化过程，形成相应事故的能量转移路径示意图。2.根据权利要求1所述的一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：在对危险源类别划分时选取失控能量转移路径的首尾两端作为危险源分类依据，以失控能量的最初来源为第一级分类单元，以施加到人身或是周边正常设备的能量类型为第二级分类单元，此分类方法在以能量为危险源辨识依据的过程中具有较为普遍的适用性。3.根据权利要求1所述的一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：初始能量施加步骤可以根据辨识目标的一级分类分别添加，以达到多物理场解耦效果，使得识别过程更加具有条理性。4.根据权利要求1所述的一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：利用有限元计算手段针对电力变压器进行建模，考虑热能、机械能、电能意外释放的危险源，汇总各方面分析结果的同时，对变压器相应的原始模型添加对应原始能量源激励，通过同样的分析方法可以得到原始能量为机械能、热能、化学能、辐射能的危险源辨识表。5.根据权利要求1所述的一种追寻能量转移轨迹的电力变压器危险源分析方法，其特征在于：通过计算机数值模拟的方式、以能量转移链条为线索、推演相应危险源后续事故演化过程，进行一次甚至多次短路冲击下的应力形变测试，得到绕组在短路冲击下受到损害过程的直观了解，总结形...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振国，秦志敏，于海，王志远，朱思瑞，李鑫，周凡，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：