基于漏磁场和ICOA-ResNet的变压器绕组早期故障诊断

针对变压器绕组变形、轻微匝间短路故障诊断准确率低的问题,提出一种变压器绕组早期故障诊断方法。首先,利用ANSYS仿真软件建立与实验变压器相关参数一致的有限元模型,分析变压器在绕组发生各种故障的漏磁场分布规律,并根据这些规律选取合适的故障特征以及光纤漏磁场传感器安装位置。然后,通过改进长鼻浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm, ICOA)寻找残差神经网络(ResNet)的最优超参数,以此参数构建ICOA-ResNet模型,将所得故障特征量输入模型进行故障诊断。最后,通过仿真数据和动模实验验证所提出的变压器绕组早期故障诊断模型的可行性。所提模型与支持向量机等4种模型相比,在绕组早期故障诊断上有更高的准确率,表明所提方法对变压器绕组变形、匝间短路故障诊断的有效性。     

匝间短路故障下电力变压器绕组的物理特征分析

电力变压器绕组匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,揭示单匝短路故障时绕组的多物理场特征有利于获取匝间绝缘状态信息,以避免设备损坏事故的发生。针对在实际试验研究中变压器绕组单匝短路系列故障设置困难问题,采用ANSYSElectronicsDesktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场–路"耦合模型,并导入Workbench协同仿真平台,进行"电磁–结构"与"电磁–热"的多物理场耦合仿真分析。通过在变压器模型外电路中设定二次绕组某时刻发生单匝短路故障,仿真研究该故障变压器的电磁、机械及温度等多物理参数变化特征及分布规律,得到故障情况下绕组受力情况及易变形部位,同时通过分析线匝损耗及绕组温升情况,得到匝间短路故障对变压器的危害主要在于损耗温升导致绝缘劣化而非受力变形,为电力变压器抗短路能力提升措施应用及其匝间短路故障在线检测和保护技术研究,提供理论依据。     

基于支持向量机和有限元分析的变压器绕组变形分类方法EI北大核心CSCD

电力变压器绕组变形导致内部匝间故障的事故率已升至首位,成为影响变压器安全稳定运行的重要因素。变压器运行过程中绕组变形导致绕组漏磁场发生变化,进而引起漏感参数发生变化。该文根据这一基本特征,研究绕组参数和变形程度之间的关系,利用有限元模型计算变压器的磁场能量和电感参数,采用工程计算法对该模型的正确性进行校验,继而提出利用支持向量机模型对绕组变形进行分类,并通过优化的网格搜索法对参数进行优化。仿真结果表明,所提方法具有较高的分类准确度,适用于变压器绕组变形的在线监测。     

电力变压器内部短路故障对短路电抗的影响

根据电力变压器设计短路电抗的计算方法,研究了电力变压器内部各种短路故障对短路电抗的影响,指出了内部短路引起沿轴向安匝分布不均匀,从而增强了横向漏磁场分量。横向漏磁场对漏电感的作用是增加的。当内部短路发生在原边侧绕组时,虽然横向漏磁场分量增加了,但是原边绕组励磁总安匝数相对减少了,而且它引起漏电感减小的作用大于横向漏磁场分量增加引起漏电感增加的作用,所以短路电抗是减少的;当内部短路发生在线端短路的副边侧时,原边侧的短路电抗可能大于正常值。无论内部短路发生在何处,短路电抗均不等于额定值,其值之增加或减少随短路位置的变化是非线性的。     

基于重复脉冲法的变压器绕组匝间短路故障诊断

针对变压器绕组轻微匝间短路故障难以检测的问题,提出利用重复脉冲法的特征曲线进行匝间短路故障诊断的方法。分析了脉冲信号在变压器绕组内的传播过程,建立了反映该传播过程的变压器绕组分布参数电路模型,推导了发生匝间短路后波阻抗的变化规律。通过在变压器绕组一端输入一个低压脉冲,在另一端采集响应特性曲线,结合绕组匝间短路前后的2条响应特性曲线得到其特征曲线。分析特征曲线是否突起以此来判断是否发生匝间短路故障,从而实现故障诊断,而特征曲线的突起程度反映了绕组短路故障的严重程度。结合人工神经网络算法,对所提方法的故障识别率进行分析,仿真样本分析显示其故障识别率可达95%左右。仿真和实例分析结果表明了重复脉冲法对诊断变压器绕组匝间短路故障的可行性及准确性。     

单相变压器首端匝间短路电磁振动特性研究

针对单相变压器首端匝间短路问题,研究不同匝间短路比例下电磁振动特性,利用电磁耦合原理建立变压器匝间短路状态方程,仿真模拟不同短路比例下电磁参数及振动加速度变化,结果说明在不同比例匝间短路故障下,短路绕组电流方向改变、幅值变大,未短路绕组电流改变较小;内部漏磁增加,且短路绕组对应区域漏磁增加明显;由于电流及漏磁增加致使绕组振动加剧,随着匝间短路比例的提高,变压器电磁参数及绕组振动加速度进一步改变。最后,搭建匝间短路动模实验平台,测量变压器首端不同比例匝间短路故障下绕组电流及振动加速度,对比仿真结果与实验数据,验证了建模的有效性及所得结论的正确性。     

基于参数辨识的变压器绕组变形在线监测方法

变压器绕组变形导致的内部匝间故障已经上升至事故率的首位,对电网安全性危害极大。为此,提出一种变压器绕组变形在线监测工程方法。利用以傅里叶为理论基础的动态向量模型,在保持高精度的条件下简化变压器电磁暂态模型,并讨论不同运行状态下模型参数辨识解的个数。当变压器空载合闸时辨识出绕组电阻参数,在变压器稳态运行时利用已辨识出的电阻参数修改参数辨识模型,并辨识漏感参数。利用绕组变形与漏电感参数之间的关系,实现对变压器绕组变形在监测。建立了变压器绕组变形的仿真模型,使用有限元方法计算变压器绕组变形的短路电感值,验证了变压器绕组在线监测方法的有效性。     

基于有限元分析的配电变压器匝间绝缘劣化特征分析

电力变压器匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,而在实际研究中由于不能通过真实试验验证和电路分析来预测其匝间绝缘劣化情况,这一直是影响变压器状态检修的技术瓶颈。因此,文中通过数值仿真方法重现配电变压器绕组匝间绝缘劣化过程,探讨匝间绝缘劣化过程中各参数的变化规律,以探究匝间绝缘状态诊断方法。文中首先采用Ansys Electronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器结构参数一致的“场—路”耦合仿真模型,将配电变压器性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,验证模型正确性。随后通过分析绕组匝间绝缘电阻逐渐减少时的短路环电流电压、漏磁场分布及绕组功率损耗等参数变化情况,仿真分析配电变压器匝间绝缘劣化过程中的物理特征,得出绝缘劣化和绝缘崩溃的临界电阻值及参数变化率与匝间绝缘状态的关系。研究结论可为配电变压器绕组匝间短路在线检测的研究提供理论依据,同时为匝间绝缘状态评估探求新的思路。     

接地变压器低压绕组匝间短路故障的电磁特征研究

接地变压器具有系统中性点引出和站用电双重功能,在我国大中型变电站中被普遍采用,其运行可靠性直接影响电网的安全稳定。针对接地变压器低压绕组匝间绝缘短路故障检测方法缺失问题,基于磁场-电路耦合原理,利用ANSYS软件建立接地变压器二维有限元模型。通过对比高、低压侧电流的仿真值与计算值,验证模型的正确性。在此基础上分析其低压绕组单匝匝间短路故障时的电磁特征。研究结果表明:当接地变压器低压绕组发生单匝匝间短路故障时,短路环内部有很大的短路电流;电压、电流相位角,功率因数角以及高、低压侧三相电流均会发生变化,但电流波动达不到接地变压器保护的动作定值;同时,短路环附近的磁场也会发生畸变。     

应用有限元分析电力变压器绕组匝间短路的暂态特征

电力变压器做为变电站的关键核心设备,是电力系统安全稳定运行的基础,直接影响着供电可靠性.为了通过数值仿真方法重现电力变压器绕组单匝短路时的暂态过程,从而探讨验证故障机理,预测短路电动力,寻找与变压器绕组匝间短路密切相关的电气状态量,作者采用ANSYS E-lectronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场-路"耦合仿真模型,将变压器的空载损耗、空载电流、负载损耗及短路阻抗等性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,在验证模型可靠准确的基础上,仿真研究变压器二次绕组在轴向与径向不同位置发生单匝短路时电磁参数、线匝受力和绕组损耗等暂态特征,并分析参数最大变化率及对外显示敏感程度,为变压器抗短路能力提升措施的研究提供理论依据,以及为配电变压器匝间绝缘在线监测、故障诊断与保护控制提供有利帮助.     

漏电抗的参数辨识技术在线监测变压器绕组变形的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,在线检测变压器短路电抗变化对随时获取绕组的健康状况具有重要意义。为了实现变压器绕组的在线监测,基于一台模型变压器,以变压器回路方程作为参数辨识模型,利用递推的最小二乘算法对绕组漏电感参数进行实时辨识。分析和计算了测量系统产生的误差,提出了采用类似模糊神经网络的方法对PT和CT进行补偿。通过对比在线测量值与离线测量值的结果,表明该测量系统具有良好的准确性与稳定性,变压器的运行状态对测量结果影响很小,能够为实际运行中的变压器的绕组状况提供实时准确的指示。     

Scott变压器绕组变形在线监测研究

通过对Scott变压器的理论分析,提出利用在线监测原、次边电压和电流,实时计算绕组的短路电抗来判断Scott变压器绕组变形的方法。仿真计算表明,变压器运行条件和外部因素的变化对短路电抗测量影响甚小。该方法可以为运行中的Scott变压器绕组提供准确的监测信息。     

变压器绕组变形在线监测算法的改进

国内外的研究和统计表明,变压器绕组变形是电力系统安全运行的一大隐患,通过测量变压器绕组短路电抗来判断变压器绕组是否变形是一种有效方法。利用在线测量变压器原、次边的电压和电流量,采用递推最小二乘法(RLS)辨识变压器的短路阻抗的方法来进行变压器绕组变形在线监测。通过仿真测试结果表明,该方法能有效监测变压器绕组变形。     

A simulation mathematical model of a traction transformer with tapped secondary windings

This paper deals with the problem of accounting for changes in the magnetic flux leakage of traction transformer windings under discrete cyclic load switching of traction winding sections during the simulation of continuous processes. It is proposed to take into account this change by introducing a fictitious mutual inductance and active components of the mutual impedance between the windings, which can be determined using the theory of a multiwinding transformer. A method for mathematical representation and computer simulation of the traction transformer with tapped secondary windings is considered based on the notation of the system of differential equations in the state space. Expressions for the calculation of the leakage inductance of the transformer windings and mutual inductances that take into account the change in the magnetic field of the winding leakage in the case of the discrete cyclic load switching of the tapped secondary windings. An algorithm for calculation of matrix elements of the equation of state is constructed. A simulation mathematical model of the traction transformer is developed in the Matlab/Simulink environment that takes into account the winding leakage field variation under discrete cyclic switching of the load of sections of traction windings. The adequacy of the proposed simulation mathematical model is proven by comparison of short-circuit currents obtained as a result of the simulation with currents of traction transformer short-circuit field tests.     

新型换流变压器绕组电磁力的分析计算

为充分了解新型换流变压器的内部漏磁场分布和各绕组受力情况,基于边单元法建立了新型换流变压器的三维有限元模型,采用非线性求解,精确分析了变压器在稳态和短路条件下的三维漏磁场分布,并获得各绕组两种工况下的轴向和径向漏磁感应强度的分布情况;采用电磁力计算方法分析计算了新型换流变压器在稳态和短路条件下的各绕组的电磁力。该方法可完全避开传统电磁力计算方法的局限性,适用于同心式、交错式和矩形等多种绕组结构,可为变压器的绕组及垫块设计和制造、绕组承受短路的稳态、动态特性分析和绕组故障分析提供科学数据,具有一定的理论和工程应用价值。     

基于参数辨识的变压器绕组故障诊断方法的研究

变压器外部故障时,变压器内部绕组的匝数及漏磁通所经磁路均未变化,变压器绕组发生故障时,变压器漏电感肯定会发生变化。通过测量变压器的短路电抗并计算分析,可以判断变压器的绕组故障。参数辨识法诊断变压器绕组故障,即是通过测量变压器三相电压和电流量,采用递推最小二乘法,辨识变压器绕组漏抗,从而判断变压器绕组是否故障。     

一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法

针对电网对变压器绕组健康状态在线监测的需求,提出了一种新的变压器绕组变形故障在线监测方法。通过在线测量两种不同负荷下一次侧和二次侧的电压电流,计算出变压器的短路电抗值,进而反映变压器绕组变形情况。此方法的突出优势在于无需空载调零,不受激磁电流变化影响,不受运行中配电变压器一次侧电压随电网电压波动的影响且精度很高。将所提方法应用于不同容量的配电变压器,仿真结果显示该方法能够精确有效地在线测量正常变压器和有不同程度变形故障的变压器的短路电抗值,从而实现配电变压器绕组变形故障的在线监测。依据本方法的特点,设计了实现短路电抗在线监测所必需的数据采集模块和分析模块。     

变压器短路电抗在线监测的模拟研究

研究通过在线测量变压器短路电抗来监测电力变压器组变形状况的方法,并在模型变压器上进行了模拟实验,春结果以及与离线测量结果的比较表明,在线测量方法具有较高的准确度和良好的稳定性,变压器运行条件的以及外部因素的变化对于阻抗的测量影响很小,能够为实际运行中的变压器组状况提供实时准确的指示。     

500 kV主变压器内部短路损坏事故分析

对一起罕见的500 kV变压器匝间短路事故及原因进行分析.通过对事故前后的油色谱、局部放电在线监测和最终解体分析,得出事故原因是高压绕组发生了匝间短路.针对事故原因,指出了造成匝间短路的因素,提出了预防措施.