【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力，特别是基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着新型电力系统的构建及电网智能化的提高，作为电力系统中电磁转换和变换电压的重要电气设备变压器，其安全稳定尤为重要，随着新型电力系统朝着高比例新能源发展，新增运行的变压器的数量急剧上升，变压器由于结构复杂、工作周期长、运行环境差等原因，导致变压器的大量投入给电网带来了巨大的安全隐患，保障变压器安全工作是电网工作者的重要任务之一。
2、目前随着电力系统对变压器运行状态的监测要求越来越高，尝试应用有限元理论来模拟变压器绕组的工作状态，有限元理论通过将连续体离散化为有限单元，在每个单元上建立控制方程，求解各单元的物理量，最终合成整体的近似解，这种数值计算方法可以精确描述变压器绕组的应力和变形状态，但现有的有限元理论监测变压器绕组松动状态的研究还不够深入，还需要进一步加强变压器绕组有限元建模，求解算法等方面的工作，以提高监测的精度，利用有限元理论监测变压器绕组松动状态仍处于探索阶段，还需进一步的优化。
技术实现思路
1、鉴于现有的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法及系统中存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术的目的是提供基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法及系统，能够在无法监测变压器绕组松动状态下，通过绕组预紧力的弹性模量变化反应松动程度。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本
5、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述变压器绕组包括线饼和线饼间的垫块组成，所述线饼的上下端部设有挡板，所述挡板与上下端线饼间均匀设置垫块，所述三维建模包括根据模型的收敛性对变压器箱体按长宽高尺寸进行三维建模。
6、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述材料属性包括线饼和垫块的材料参数，将变压器油、铁芯、线饼以及垫块材料参数赋予有限元模型，所述网格化限制包括在变压器绕组上部的垫块表面设置边界预紧力载荷，绕组端部的垫块表面按物理状态设置为固定约束，限制线饼在x和y方向上的位移，所述进行洛伦兹耦合包括对模型进行瞬态分析，设置时长周期，对不同的周期区域采用的剖分方式处理，所述剖分方式包括常规化网格剖分和精细化网格剖分。
7、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述漏磁分布包括将绕组所处的漏磁分解为轴向和径向，所述径向指作用在线饼上产生轴向的力，进而导致轴向振动，由于漏磁呈现出对称特性，所述绕组上部线饼电磁力呈现出两端向下的趋势，而绕组下部线饼所受电磁力对绕组呈现为轴向拉力和径向扩张的趋势，所述加速度振动波形包括绕组a、绕组b以及绕组c三相周期，每个周期都排满q个编号。
8、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述绕组a包括a1-a22，所述绕组b包括b1-b22，所述绕组c包括c1-c22，根据线饼的位置判定加速度振动波形所对应的绕组，根据变压器结构，所述绕组a位于电磁铁上部，所述绕组b位于电磁铁中部，所述绕组c位于电磁铁下部，通过传感器采集线饼处的加速度振动波形，判定绕组预紧力，所述绕组预紧力包括对加速度振动波形进行频域分析和判定，所述频域分析包括对固有频率值和频率分量进行分析，具体步骤如下：
9、读取数据库中存储的绕组a、绕组b以及绕组c的固有频率值；
10、选取固有频率内的频率峰值作为频率分量；
11、将频率分量与固有频率值逐一进行对比；
12、设置匹配度阈值将对比结果进行验证；
13、所述固有频率值是通过历史数据统计分析得出，所述频率分量是取幅值较大的频率峰，所述对比包括如下判定；
14、若固有频率值大于频率分量，则固有频率值对应的绕组产生了频率分量，此时振动信号选择所对应的绕组进行验证；
15、若固有频率值小于频率分量，则固有频率值对应的绕组未产生频率分量，此时无须进行验证；
16、若固有频率值等于频率分量，则无法直接做匹配判断，此时须重新读取和选取固有频率值和频率分量；
17、所述验证包括设置阈值p对匹配度进行排查，预设匹配度阈值初始值为p1-p2，将固有频率值f与频率分量f计算差值为d＝f-f，计算差值占固有频率的百分比p＝d/f*100％，转换为相似度百分比为s＝1-p，其中s为频率的相似程度；
18、当s＞p2时，确认当前匹配频率为对应绕组固有频率值，标记加速度振动波形来源绕组，模拟绕组预紧力的状态；
19、当p1≤s≤p2时，保留当前匹配频率作为对应绕组候选固有频率值，获取传感器数据验证，进行二次计算匹配，排除绕组候选频率；
20、当s＜p1时，当前匹配不可靠，无法确定绕组固有频率值，进行传感器三次计算匹配，计算后若s仍低于p1时，则标记为不可判定区分。
21、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述对加速度振动波形进行判定包括任一绕组的加速度振动波形进行判定；
22、当s＞p2时，若绕组a＝b＝c，则绕组的振动波形一致，峰值差异不明显，则绕组处于正常状态，若绕组a>b>c、绕组b>a>c或绕组c>a>b，则绕组的振动波形出现轻度松动，若绕组a相对于绕组b和绕组c发生了明显位移，则绕组出现中度松动，若任一绕组振动波形全部发生非线性增长和位移，则绕组出现高度松动；
23、当p1≤s≤p2时，若绕组a＝b＝c，则绕组的振动波形一致，峰值差异不明显，则绕组处于正常状态，若绕组a<b<c、绕组b<a<c或绕组c<a<b，则绕组的振动波形出现轻度松动，若绕组b相对于绕组a和绕组c发生了明显位移，则绕组出现中度松动，若任一绕组振动波形全部发生非线性增长和位移，则绕组出现高度松动；
24、当s＜p1时，进行传感器三次计算匹配，与s＞p2和p1≤s≤p2状态下任意保持一致。
25、作为本专利技术所述基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的一种优选方案，其中：所述模拟绕组预紧力的状态包括采用绕组弹性模量的变化反应绕组预紧力，具体公式如下：
26、δ＝cε+dε3...
【技术保护点】
1.基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述变压器绕组包括线饼和线饼间的垫块组成，所述线饼的上下端部设有挡板，所述挡板与上下端线饼间均匀设置垫块，所述三维建模包括根据模型的收敛性对变压器箱体按长宽高尺寸进行三维建模。
3.如权利要求2所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述材料属性包括线饼和垫块的材料参数，将变压器油、铁芯、线饼以及垫块材料参数赋予有限元模型，所述网格化限制包括在变压器绕组上部的垫块表面设置边界预紧力载荷，绕组端部的垫块表面按物理状态设置为固定约束，限制线饼在X和Y方向上的位移，所述进行洛伦兹耦合包括对模型进行瞬态分析，设置时长周期，对不同的周期区域采用的剖分方式处理，所述剖分方式包括常规化网格剖分和精细化网格剖分。
4.如权利要求3所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述漏磁分布包括将绕组所处的漏磁分解为轴向和径向，径向指作用在线饼上产生轴向的力，进而导致轴向振动
5.如权利要求4所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述绕组A包括A1-A22，所述绕组B包括B1-B22，所述绕组C包括C1-C22，根据线饼的位置判定加速度振动波形所对应的绕组，根据变压器结构，所述绕组A位于电磁铁上部，所述绕组B位于电磁铁中部，所述绕组C位于电磁铁下部，通过传感器采集线饼处的加速度振动波形，判定绕组预紧力，所述绕组预紧力包括对加速度振动波形进行频域分析和判定，所述频域分析包括对固有频率值和频率分量进行分析，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述对加速度振动波形进行判定包括任一绕组的加速度振动波形进行判定；
7.如权利要求6所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述模拟绕组预紧力的状态包括采用绕组弹性模量的变化反应绕组预紧力，具体公式如下：
8.基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测系统，基于权利要求1～7任一所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述变压器绕组包括线饼和线饼间的垫块组成，所述线饼的上下端部设有挡板，所述挡板与上下端线饼间均匀设置垫块，所述三维建模包括根据模型的收敛性对变压器箱体按长宽高尺寸进行三维建模。
3.如权利要求2所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述材料属性包括线饼和垫块的材料参数，将变压器油、铁芯、线饼以及垫块材料参数赋予有限元模型，所述网格化限制包括在变压器绕组上部的垫块表面设置边界预紧力载荷，绕组端部的垫块表面按物理状态设置为固定约束，限制线饼在x和y方向上的位移，所述进行洛伦兹耦合包括对模型进行瞬态分析，设置时长周期，对不同的周期区域采用的剖分方式处理，所述剖分方式包括常规化网格剖分和精细化网格剖分。
4.如权利要求3所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，其特征在于：所述漏磁分布包括将绕组所处的漏磁分解为轴向和径向，径向指作用在线饼上产生轴向的力，进而导致轴向振动，由于漏磁呈现出对称特性，所述绕组上部线饼电磁力呈现出两端向下的趋势，而绕组下部线饼所受电磁力对绕组呈现为轴向拉力和径向扩张的趋势，所述加速度振动波形包括绕组a、绕组b以及绕组c三相周期，每个周期都排满q个编号。
5.如权利要求4所述的基于有限元理论的变压器绕组松动状态下监测方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张英，徐龙舞，王明伟，黄杰，王为，潘云，刘喆，余鹏程，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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