基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法，本發明利用采集到的變壓器兩側故障前后的電壓電流數據，用最小二乘算法辨識得到繞組的等值電阻，以故障前等值電阻為基準值，計算分析故障后等值電阻的偏差量，根據偏差量的正負和大小，判斷繞組處于正常狀態或是發生了相應的形變，及時采取措施，警惕再發生其他故障，特別是防止變壓器近區或是出口處短路故障，嚴重時退出運行，安排檢修。
【專利說明】基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力設備監測領域，涉及一種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方 法。
【背景技術】
[0002] 電力變壓器是電力系統中及其重要的電氣設備，它的安全運行直接關系到電力系 統的穩定。變壓器長期在電網中運行會發生各種故障和事故，一旦遭到破壞，損失巨大。變 壓器中最常發生故障的部位是繞組，它的損壞率約占整個變壓器故障的60%?70%。
[0003] 傳統的繞組變形檢測方法有測量變壓器頻率響應并比較其變化的頻率響應法；通 過施加低壓脈沖并比較響應變化的低壓脈沖法；測量變壓器短路電抗并與歷史數據比較的 短路電抗法。這些方法雖各有可取之處，但也各有弊端，其中頻率響應法和低壓脈沖法受外 來干擾因素影響較大，對于特征量值缺乏有機的結合，沒有形成簡明、可量化的判據，對現 場操作人員的專業水平要求較高。而短路阻抗法對于微弱變形不敏感，只能反映對繞組整 體電感影響較大的變形，測試精度和靈敏度不高、試驗時間較長、難以推廣。
[0004] 另外，在現有的變壓器繞組監測方法中，應用比較多的是變壓器網絡的傳遞函數， 頻率響應，以及等值電感的變化量等，其中因為變壓器阻抗中的電阻值相對于電抗值比較 小，經常會被忽略，但是，在現有的仿真和對現場錄波數據分析基礎上，發現等值電阻的變 化也在一定程度上反應了繞組的連接形態，可以在變壓器繞組監測中發揮一定的作用。
[0005] 等值電阻的大小反映了繞組回路的電阻值以及繞組與鐵芯之間的距離，若該數據 出現異常時，常見的原因可能是繞組的電路回路異常以及繞組變形，繞組電路回路包括繞 組，繞組連線，繞組引線，分接開關等，只要任一處出現接觸不良或導線受損都將引起短路 電阻變大，若是繞組出現匝間短路現象則會引起短路電阻變小。繞組等值電阻的變化反映 出變壓器繞組上是否存在匝間短路，并聯支路短路，換位錯誤，繞組變形等繞組缺陷或整體 異常狀況，檢查繞組的制造或檢修工藝，還可發現由等值磁通在變壓器繞組金屬構件或箱 壁上所引起的局部過熱等情況，計算變壓器的運行效率；從而有效地評估變壓器繞組的連 接狀態，提高變壓器的運行穩定性。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提出一種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法，該方法利用 采集到的變壓器兩側故障前后的電壓電流數據，用合適的算法辨識得到繞組的等值電阻， 以故障前等值電阻（等值電阻）為基準值，計算分析故障后等值電阻的偏差量，根據偏差量 的正負和大小，判斷繞組處于正常狀態或是發生了相應的形變，及時采取措施，警惕再發生 其他故障，特別是防止變壓器出口出短路故障，嚴重時退出運行，安排檢修。有效地減少由 于繞組亞健康積累造成繞組事故，防患于未然，大大提高了變壓器運行的安全性。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
[0008] -種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法，本方法利用采集到的變壓器兩側 故障前后的電壓電流數據，用最小二乘算法辨識得到繞組的等值電阻，以故障前等值電阻 為基準值，計算分析故障后等值電阻的偏差量，根據偏差量的正負和大小，判斷繞組處于正 常狀態或是發生了相應的形變，及時采取措施，警惕再發生其他故障，特別是防止變壓器近 區或是出口處短路故障，嚴重時退出運行，安排檢修。
[0009] 具體步驟如下：
[0010] 一種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0011] (A)實時采集變壓器分接頭調節信號以及變壓器原邊、變壓器副邊兩側電壓電流 f曰可uA、uB、uc、iA、iB、ic、ua、ub、uc、ia、ib、ic ;
[0012] (B)若滿足變壓器分接頭調節、電流有效值持續三個周波大于1. 2IN，（IN為變壓器 的額定電流），定時啟動、變壓器停運后的再次投入、經歷一次峰值大于3。的沖擊電流五個 條件中的任意一個，啟動參數辨識單元；否則返回步驟（A);
[0013] (C)將變壓器原副邊的電壓回路方程整理和化簡后，利用遞推最小二乘辨識方法， 分別利用故障前和故障中的信息，先辨識得到故障前繞組的等值電阻&，再計算故障后繞 繞組的等值電阻Rh;
[0014] (D)以故障前的繞組的等值電阻Rq為基準值，進行故障后的繞組的等值電阻偏差 量SR的計算：
[0015] (E)根據sR的情況，估計變壓器繞組的連接狀態。
[0016] 更優的是，所述的步驟（C)中的繞組參數的辨識方法如下：
[0017] 原副邊繞組電壓回路方程為：
【權利要求】
1. 一種基于等值電阻的變壓器繞組狀態估計方法，其特征在于：包括以下步驟， (A) 實時采集變壓器分接頭調節信號以及變壓器原邊、變壓器副邊兩側電壓電流信號 uA、UB、Uc、1A、1B、l c、ua、Ub、Uc、la、l b、Ic ; (B) 若滿足變壓器分接頭調節、電流有效值持續三個周波大于I. 2IN，（IN為變壓器的額 定電流），定時啟動、變壓器停運后的再次投入、經歷一次峰值大于3。的沖擊電流五個條件 中的任意一個，啟動參數辨識單元；否則返回步驟（A); (C) 將變壓器原副邊的電壓回路方程整理和化簡后，利用遞推最小二乘辨識方法，分別 利用故障前和故障中的信息，先辨識得到故障前繞組的等值電阻Rq，再計算故障后繞繞組 的等值電阻Rh; (D) 以故障前的繞組的等值電阻Rq為基準值，進行故障后的繞組的等值電阻偏差量 S R的計算： (E) 根據S R的情況，估計變壓器繞組的連接狀態。
2. 根據權利要求1所述的變壓器外部故障下繞組狀態評估方法，其特征在于，所述的 步驟（C)中的繞組參數的辨識方法如下： 原副邊繞組電壓回路方程為：
其中： U1為原邊繞組電壓， U2為副邊繞組電壓， I1為原邊繞組電流， i2為副邊繞組電流， H1為原邊繞組匝數， n2為副邊繞組匝數， A為原邊繞組電阻， r2為副邊繞組電阻， L1為原邊繞組漏電感， L2為副邊繞組漏電感， 為原邊繞組與副邊繞組的互感磁通； 利用變壓器原副邊電壓回路方程（1)，消去互感磁通，從而得到只包含原邊繞組、副邊 繞組的電壓和電流的等值方程：
q = n + 為繞組歸算到一次側的等值電阻， 4. L1 + <L2?為繞組歸算到一次側的漏電感， /m = 4 (/2 +加12)4，為勵磁電流補償項，用相量的形式表達即為 /m = + 其中/m為im的相量表達式；
將公式（3)作為變壓器繞組狀態參數辨識方程，利用遞推最小二乘法可實現對rk、Lk的 在線辨識，遞推最小二乘法辨識模型可表示為：
其中：AT為采用間隔，I1Oihu1 (n)、u2(n)為n時刻采樣值； 連續采樣n次，得到：
由式（6)得到模型參數的最小二乘解g為： g = (XtX)^1XtY (7) 為提高最小二乘的辨識精度，采用遞推估計的最小二乘法，即利用新引入的X1 (n+1)gl+x2(n+l)g2 = y(n+l)對前次辨識結果g(n)進行修正，從而遞推地得到新的參數辨識值 g(n+l)；
不斷修正辨識結果直至式（9)成立，則辨識得到繞組參數。
3. 根據權利要求1所述的變壓器外部故障下繞組狀態評估方法，其特征在于，所述的 步驟（D)中繞組的等值電阻偏差量S R的計算公式如下：
4. 根據權利要求3所述的變壓器外部故障下繞組狀態評估方法，其特征在于，根據繞 組的等值電阻偏差量S R判斷出變壓器存在接觸不良缺陷，其方法如下： a:當偏差量為正值時，表示等值電阻變大，可能發生的事故是繞組接線，分節開關等接 觸不良，開焊或繞組受損等故障； b :當偏差量為負值時，表示等值電阻變小，可能發生的事故是繞組發生匝間短路等短 路故障。
【文檔編號】G01R31/06GK104330690SQ201410550269
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】陳國珍, 何菲, 孫素娟, 郝治國, 張曉靜 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司泰州供電公司, 西安交通大學
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