本發(fā)明涉及變壓器繞組參數(shù)監(jiān)測(cè)方法，具體涉及一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、電力變壓器對(duì)保證電力系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要。運(yùn)行于電網(wǎng)中的電力變壓器，不可避免地將遭受各種短路故障的沖擊，特別是出口或近區(qū)短路對(duì)其危害更為嚴(yán)重。因短路電流產(chǎn)生的巨大電動(dòng)力和繞組的瞬間急劇發(fā)熱，有可能使變壓器繞組發(fā)生軸向、幅向尺寸變化、繞組扭曲、鼓包，甚至間故障等。另外，變壓器在運(yùn)輸中發(fā)生意外碰撞也可造成繞組變形、器身位移。繞組變形已成為變壓器健康隱患和故障的主要原因。

2、目前普遍采用的變壓器繞組變形檢測(cè)方法有：短路電抗法、低壓脈沖法和頻響分析法等，這些方法均需變壓器退出運(yùn)行離線檢測(cè)，不能隨時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器繞組狀況以及實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。不影響變壓器運(yùn)行狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)與診斷是變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。因變壓器短路阻抗及阻抗中的電感分量與繞組幾何尺寸及相對(duì)位置有關(guān)，由在線檢測(cè)變壓器短路電抗變化來(lái)分析繞組健康狀況的技術(shù)正逐漸得到重視。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法，旨在解決傳統(tǒng)變壓器監(jiān)測(cè)方法的靈敏度較低，無(wú)法及時(shí)捕捉繞組因負(fù)荷和環(huán)境變化引起的小幅變形，現(xiàn)有多數(shù)變壓器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏對(duì)電氣量缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析能力，導(dǎo)致潛在問(wèn)題難以被及早識(shí)別等技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法，包括，

3、建立變壓器的t型等效電路，分析變壓器輸入信號(hào)與繞組參數(shù)的關(guān)系；采集變壓器頂層計(jì)算油溫繞組電阻值，獲取變壓器原邊和副邊的電壓、電流的實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)；將t型等效電路變換為最小二乘的標(biāo)準(zhǔn)形式并進(jìn)行離散化處理；根據(jù)處理后的結(jié)果作為輸入進(jìn)行變壓器參數(shù)辨識(shí)，設(shè)置越限條件，判斷繞組變形狀態(tài)。

4、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述t型等效電路包括，建立變壓器的t型等效電路，根據(jù)t型等效電路列出變壓器相量方程，同時(shí)建立變壓器各輸入信號(hào)與繞組參數(shù)的關(guān)系，化簡(jiǎn)相量方程，得到一次側(cè)和二次側(cè)的阻抗關(guān)系。

5、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述繞組電阻值包括，采集變壓器頂層油溫，設(shè)置周期時(shí)限，推算繞組平均溫度，采用設(shè)定時(shí)刻油溫?cái)?shù)值推算繞組平均溫度，計(jì)算繞組電阻值。

6、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述離散化處理包括，根據(jù)采樣頻率對(duì)設(shè)定時(shí)刻采集到的實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理，將建立的所述t型等效電路相量方程變換成最小二乘的標(biāo)準(zhǔn)形式并進(jìn)行離散。

7、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：將由溫度變化推算出的繞組電阻值和經(jīng)過(guò)離散化處理后的電壓、電流數(shù)據(jù)作為最小二乘法的輸入，得到短路電抗參數(shù)：

8、k(k)＝p(k-1)-s(k)[λ·i+st(k)·p(k-1)s(k)]-1

9、r(k)＝λ-1p(k-1)-λ-1(k)k(k)xt(k)p(k-1)

10、x(k)＝x(k-1)+k(k)[y(k)-st(k)·x(k-1)]

11、其中，k為變壓器變比，u1、u2為原、副邊繞組電壓，l1、l2為一、二次側(cè)漏電感，i1、i2為原、副邊繞組電流，r1、r2為一、二次側(cè)電阻，k(k)、r(k)為引入的過(guò)程參數(shù)，s、x、y為矩陣參數(shù)，λ遺忘因子，取值為＝0.997。

12、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述判斷繞組是否發(fā)生變形包括，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)dl/t1903-2018設(shè)置短路電抗橫比越限條件和縱比越限條件，判斷繞組是否發(fā)生變形。

13、所述橫比越限條件設(shè)定：容量100mva及以下且電壓220kv以下的電力變壓器設(shè)定為(xk.max-xk.min)/xk.min≤2.5％，容量100mva及以上且電壓220kv以上的電力變壓器設(shè)定為(xk.max-xk.min)/xk.min≤2.0％；

14、其中，xk.max為a、b、c各相高對(duì)低短路電抗最大值，xk.min為a、b、c各相高對(duì)低短路電抗最小值。

15、所述縱比越限條件設(shè)定：容量100mva及以下且電壓220kv以下的電力變壓器設(shè)定為：(xkt-xk0)/xk0≤2.0％，容量100mva及以上且電壓220kv以上的電力變壓器設(shè)定為(xkt-xk0)/xk0≤1.6％。

16、其中，xkt為各檔位短路電抗在線監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)值，xk0為與測(cè)得xkt相同檔位時(shí)上一次離線測(cè)試值或出廠試驗(yàn)值，xk0也取本系統(tǒng)投運(yùn)后首次采樣值。

17、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供了一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的系統(tǒng)，本發(fā)明解決難以捕捉到因負(fù)荷變化或環(huán)境因素導(dǎo)致的微小繞組變形，在溫度變化較大的情況下，當(dāng)前技術(shù)在監(jiān)測(cè)溫度波動(dòng)時(shí)的響應(yīng)并不夠及時(shí)，在高頻率采樣以及復(fù)雜數(shù)據(jù)處理方面，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)面臨性能瓶頸等問(wèn)題。

18、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其特征在于，包括信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、參數(shù)識(shí)別模塊、判斷與警報(bào)模塊、用戶界面模塊。

19、所述信號(hào)采集模塊以高頻率持續(xù)采集變壓器的電壓、電流和油溫?cái)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化處理和溫度補(bǔ)償，計(jì)算出當(dāng)前的繞組電阻值，并將結(jié)果傳遞給參數(shù)識(shí)別模塊。

20、作為本發(fā)明所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述參數(shù)識(shí)別模塊依據(jù)離散化后的數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘法和遞歸最小二乘法計(jì)算短路電抗參數(shù)，并將參數(shù)傳送給判斷與警報(bào)模塊；所述判斷與警報(bào)模塊根據(jù)識(shí)別得到的短路電抗參數(shù)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，分析繞組是否發(fā)生變形，并生成報(bào)警信息；所述判斷與警報(bào)模塊的輸出結(jié)果以及相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)更新到用戶界面模塊，供用戶查看和管理，同時(shí)用戶通過(guò)界面設(shè)置監(jiān)測(cè)參數(shù)和閾值。

21、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的步驟。

22、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的一種基于阻抗特征辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法的步驟。

23、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)建立變壓器t型等效電路及相量方程，結(jié)合實(shí)時(shí)采集的電壓、電流和油溫?cái)?shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形問(wèn)題，避免了設(shè)備潛在的損壞風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)建立變壓器t型等效電路及相量方程，結(jié)合實(shí)時(shí)采集的電壓、電流和油溫?cái)?shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形問(wèn)題，避免了設(shè)備潛在的損壞風(fēng)險(xiǎn)；采樣頻率達(dá)到2500hz，能夠捕捉到電氣量的快速變化，確保系統(tǒng)對(duì)瞬態(tài)事件的響應(yīng)能力，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性大幅提升；通過(guò)將t型等效電路轉(zhuǎn)化為最小二乘法的標(biāo)準(zhǔn)形式，并進(jìn)行離散化處理，能夠有效地從復(fù)雜的時(shí)域信號(hào)中提取關(guān)鍵參數(shù)；基于遺忘因子的遞歸最小二乘法，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整參數(shù)識(shí)別過(guò)程，適應(yīng)變壓器在不同負(fù)荷條件下的運(yùn)行狀態(tài)，從而提高了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。