【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变压器绕组缺陷检测及诊断，尤其涉及一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法与系统。
技术介绍
1、电力变压器是电力系统中最关键的大型设备之一，其健康状况对整个电网的安全运行具有重要意义。随着高比例新能源和非线性电力电子器件接入到电力系统中去，变压器运行环境越来越复杂，当变压器受到电流冲击或者其它异常运行工况的影响时(一般是短路大电流的冲击或者碰撞引起的变形)，绕组由于机械强度有限而易发生变形，绕组变形是电力变压器最常见的故障之一。绕组变形可分为径向变形和轴向变形，具体来说，有以下三种类型：绕组端部的轴向塌陷变形、内绕组中部的径向压缩以及外绕组的径向扩张变形。由于绕组变形具有累积效应，绕组的轻微变形不易被检测到，随着绕组变形的积累，当再次发生恶劣工况时，可能会导致绕组严重变形甚至对绕组绝缘造成损伤，引起局部放电和匝间短路等故障的发生。
2、目前，国内外学者对于绕组变形缺陷的识别进行了大量的理论和实验研究，主要分为电气量方法和非电气量方法。电气量方法主要有短路阻抗法、漏感参数识别法、低压脉冲法以及频率响应分析法，短路阻抗法和漏感参数辨识法最基本的原理是利用绕组结构发生变化后，变压器的绕组漏抗即漏磁场的变化来表征绕组状态；低压脉冲法是将低压脉冲信号注入到变压器绕组上，当线饼发生位移后，其响应特性也会随之改变。频率响应法原理是在频率较高的情况下，变压器绕组可简化等效为由电容、电感等组成的两端口网络，并由输入激励与输出响应得到其传递函数特性曲线来识别绕组结构的变化。非电气量方法包括振动法、超声波检测法等
3、然而这些方法大都需要设备退出运行，并在固定的检修周期内完成离线检测，不利于变压器的实时监测，且现有的在线监测方法很容易受到现场复杂环境的干扰，现场应用可重复性较低，需要检修人员有丰富的经验来解析检测结果，同时现有检测方法无法对绕组变形的位置进行定位，且其对绕组端部故障不灵敏。
技术实现思路
1、为了解决变压器绕组轴向、径向形变缺陷难以在线准确检测和诊断的问题，本专利技术提出基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法与系统。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，包括以下步骤：
3、s1、获取漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，构建漏磁场解析模型；
4、s2、获取实际变压器对应结构参数代入漏磁场解析模型，计算绕组的正常状态系数矩阵；
5、s3、基于漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，使用最小二乘拟合算法，提取出各绕组形变后的系数矩阵；
6、s4、根据正常状态系数矩阵和形变后的系数矩阵，计算得到系数差值矩阵；
7、s5、将形变后变压器的结构参数代入漏磁场解析模型，计算得到对应系数差值，各绕组的系数差值作为基准值，构成系数基准差值矩阵，并引入误差系数，得到形变阈值矩阵；
8、s6、根据系数差值矩阵与形变阈值矩阵的比较结果，判断形变绕组和形变位置；
9、s7、根据判断结果给出相应的预警信号，由用户做出后续维护决策。
10、进一步地，在步骤s1中，获取漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，具体为：
11、在漏磁场选取5个测点，高低压侧绕组上下端部辐向作为测点1、测点2、测点3和测点4，并在测点1-4处均放置磁光测量传感器，用于测量测点辐向漏磁感应强度并监测绕组端部形变；高低压绕组中间油道内轴向对称线处轴向作为测点5，并在测点5处放置磁光测量传感器，用于测量该点轴向漏磁感应强度并监测绕组中部径向形变；
12、通过磁光测量传感器分别实时测得测点1-4的辐向漏磁感应强度bx1、bx2、bx3、bx4和测点5的轴向漏磁感应强度by5，高低压绕组出线电流互感器实时同步获取电流采样il和ih。
13、进一步地，在步骤s1中，所述漏磁场解析模型的构建过程为：
14、将漏磁感应强度采样数据和电流采样数据构成漏磁感应强度矩阵b和电流矩阵i，并通过系数矩阵c构成关系，具体为：
15、b＝ci
16、选取数据窗长度为10ms，以数据窗边界点为原点，建立直角坐标系，得到：
17、辐向漏磁感应强度大小与绕组电流关系，具体为：
18、
19、轴向漏磁感应强度大小与绕组电流关系，具体为：
20、
21、其中，bxq为变压器铁芯窗内部第q个测点的辐向漏磁场；byq为第q个测点的轴向漏磁场；p代表铁芯窗内部绕组个数；i对应绕组编号，cxqi为解析模型中第i个绕组和第q个测点对应的辐向系数；cyqi为第i个绕组和第q个测点对应的轴向系数；ii代表第i个绕组流过的电流；
22、而辐向系数和轴向系数的计算公式为：
23、
24、式中，μ0为空气磁导率，在铁芯未饱和时为∞，j和k取0到∞的正整数，j和k不同时为0，b和h分别为铁芯窗的宽度和高度，jjk为双重傅里叶系数值；x，y为测点坐标；
25、而双重傅里叶系数值jjk的计算公式为：
26、
27、式中，ni为第i个绕组的匝数，si为第i个绕组的截面积，j和k取0到∞的正整数，j和k不同时为0，bi'-bi为第i个绕组的宽度，hi'-hi分别为第i个绕组的高度；
28、根据漏磁场特定放置的磁光测量传感器对应的5个测点，得到绕组形变漏磁场解析模型，公式为：
29、
30、其中，bx1、bx2、bx3、bx4是测点1-4的辐向漏磁感应强度大小；by5是测点5的轴向漏磁感应强度大小；系数矩阵c中cxqi，q表示测点序号1-4，i表示第i个绕组，其中i取1为低压绕组，2为高压绕组；系数矩阵c中cyqi，q表示测点序号5，i表示第i个绕组，其中i取1为低压绕组，2为高压绕组；il和ih分别是低压绕组电流和高压绕组电流。
31、进一步地，所述系数差值矩阵c△的计算过程为：
32、使用最小二乘拟合算法，提取出形变后的系数矩阵，公式为：
33、c＝b(iti)-1it
34、将获取的实际变压器对应结构参数带入绕组形变漏磁场解析模型，得到正常状态下的系数矩阵cm，并通过比较正常状态下的系数矩阵cm和形变后的系数矩阵c，得到系数差值矩阵c△，公式为：
35、c△＝c-cm
36、其中，c△为系数差值矩阵，c为形变后的系数矩阵，cm为正常状态下的系数矩阵。
37、进一步地，将形变后变压器的结构参数代入漏磁场解析模型，计算得到对应系数差值，各绕组的系数差值作为基准值，构成系数基准差值矩阵，具体为：
38、将5％端部绕组坍塌位移本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，在步骤S1中，获取漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，在步骤S1中，所述漏磁场解析模型的构建过程为：
4.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述系数差值矩阵C△的计算过程为：
5.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，将形变后变压器的结构参数代入漏磁场解析模型，计算得到对应系数差值，各绕组的系数差值作为基准值，构成系数基准差值矩阵，具体为：
6.根据权利要求5所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，基于系数基准差值矩阵引入误差系数，得到形变阈值矩阵C△set，公式为：
7.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，
8.一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，在步骤S1中，获取漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，具体为：
10.根据权利要求8所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，所述漏磁场解析模型的构建过程为：
11.根据权利要求8所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，所述系数差值矩阵C△的计算过程为：
12.根据权利要求8所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，将形变后变压器的结构参数代入漏磁场解析模型，计算得到对应系数差值，各绕组的系数差值作为基准值，构成系数基准差值矩阵，具体为：
13.根据权利要求12所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，基于构成的系数基准差值矩阵，引入误差系数，得到形变阈值矩阵，公式为：
14.根据权利要求8所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，根据系数差值矩阵与形变阈值矩阵的比较结果，判断形变绕组和形变位置，具体为：
15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令是计算机执行如权利要求1-7任一项所述的变压器绕组变形在线监测方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，在步骤s1中，获取漏磁感应强度采样数据和电流采样数据，具体为：
3.根据权利要求2所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，在步骤s1中，所述漏磁场解析模型的构建过程为：
4.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，所述系数差值矩阵c△的计算过程为：
5.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，将形变后变压器的结构参数代入漏磁场解析模型，计算得到对应系数差值，各绕组的系数差值作为基准值，构成系数基准差值矩阵，具体为：
6.根据权利要求5所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，基于系数基准差值矩阵引入误差系数，得到形变阈值矩阵c△set，公式为：
7.根据权利要求1所述的基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测方法，其特征在于，根据系数差值矩阵与形变阈值矩阵的比较结果，判断形变绕组和形变位置，具体为：
8.一种基于漏磁场解析模型的变压器绕组变形在线监测系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥平，袁宇波，宾子君，王晨清，郑俊超，陈实，宋亮亮，李建生，刘世明，武孟飞，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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