變壓器故障識別方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器故障識別方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)基于變壓器的等效油?氣熱模型，根據(jù)變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度對等效油?氣熱模型的系數(shù)值進(jìn)行求解，進(jìn)而得到變壓器的溫度參數(shù)，再根據(jù)溫度參數(shù)與溫度閾值的比較結(jié)果判斷變壓器是否即將發(fā)生故障，從而實現(xiàn)對變壓器是否可能發(fā)生故障進(jìn)行預(yù)測。由于本發(fā)明采用歷史溫度推導(dǎo)計算熱模型的系數(shù)值，使得對變壓器熱模型的計算求解更加精確，同時能夠很好地抵御白噪聲的影響，進(jìn)而使得對變壓器的故障識別更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定，通過實施本發(fā)明所提出的變壓器故障識別方法及系統(tǒng)，可幫助工作人員對可能發(fā)生故障的變壓器進(jìn)行及時的檢修和維護(hù)，從而進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全正常運行。
【專利說明】
變壓器故障識別方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種變壓器故障識別方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器是電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮送汀?，是電網(wǎng)中非常重要的設(shè)備之一，能 否保證電力變壓器的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行將對整個電網(wǎng)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，因此變壓器 的故障狀態(tài)監(jiān)測是保證電網(wǎng)安全可靠運行的重要內(nèi)容之一。通常情況下，變壓器的壽命主 要取決于其絕緣系統(tǒng)的壽命，而絕緣系統(tǒng)的壽命又受到例如溫度故障、電子故障W及機(jī)械 故障等方面的影響或者其組合影響，其中溫度故障對變壓器的絕緣系統(tǒng)的壽命的影響尤為 顯著，其對絕緣系統(tǒng)的壽命的影響一般較為持久和嚴(yán)重。
[0003] 目前，在電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，對變壓器的故障狀態(tài)監(jiān)測往往利用檢測裝置對變壓 器的各項物理參數(shù)的實時檢測實現(xiàn)，一旦檢測裝置發(fā)生故障，變壓器的故障狀態(tài)監(jiān)測將受 到嚴(yán)重影響，而且，目前對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測通常采用監(jiān)測油中故障氣體濃度的方法，但是 運種監(jiān)測方法對變壓器頂層油溫的預(yù)測偏差較大，無法對變壓器的是否可能發(fā)生故障作出 及時準(zhǔn)確的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對現(xiàn)有的變壓器故障狀態(tài)監(jiān)測方法無法及時準(zhǔn)確地判斷變壓器 是否即將發(fā)生故障的問題，提供一種變壓器故障識別方法及系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：
[0006] -種變壓器故障識別方法，所述方法包括W下步驟：
[0007] 建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型；
[000引獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度；
[0009] 根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣熱模型的系數(shù) 值，所述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值；
[0010] 根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值 計算所述變壓器的溫度參數(shù)；
[0011] 根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是否故障。
[0012] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提出一種變壓器故障識別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0013] 建模單元，用于建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型；
[0014] 獲取單元，用于獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度；
[0015] 計算單元，用于根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣 熱模型的系數(shù)值，所述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和空載損耗產(chǎn)熱 系數(shù)值，W及根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系 數(shù)值計算所述變壓器的溫度參數(shù)；
[0016] 判斷單元，用于根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是否故 障。
[0017] 上述變壓器故障識別方法及系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)中對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測無法對 變壓器是否可能發(fā)生故障作出及時準(zhǔn)確的預(yù)測的缺陷，本發(fā)明所提出的變壓器故障識別方 法及系統(tǒng)能夠基于變壓器的等效油-氣熱模型，根據(jù)變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫 度對等效油-氣熱模型的系數(shù)值進(jìn)行求解，進(jìn)而得到變壓器的溫度參數(shù)，再根據(jù)溫度參數(shù)與 溫度闊值的比較結(jié)果判斷變壓器是否即將發(fā)生故障，從而實現(xiàn)對變壓器是否可能發(fā)生故障 進(jìn)行預(yù)測。由于本發(fā)明采用歷史溫度推導(dǎo)計算熱模型的系數(shù)值，使得對變壓器熱模型的計 算求解更加精確，同時能夠很好地抵御白噪聲的影響，進(jìn)而使得對變壓器的故障識別更加 精準(zhǔn)和穩(wěn)定，通過實施本發(fā)明所提出的變壓器故障識別方法及系統(tǒng)，可幫助工作人員對可 能發(fā)生故障的變壓器進(jìn)行及時的檢修和維護(hù)，從而進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全正常運行。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明其中一個實施例中變壓器故障識別方法的流程示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實施例中等效油-氣熱模型的模型電路圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明其中一個實施例中變壓器故障識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022] 在其中一個實施例中，參見圖1所示，一種變壓器故障識別方法，該方法包括W下 步驟：
[0023] SlOO建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型；
[0024] S200獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度；
[0025] S300根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣熱模型的系 數(shù)值，所述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值；
[0026] S400根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系 數(shù)值計算所述變壓器的溫度參數(shù)；
[0027] S500根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是否故障。
[0028] 具體地，在本實施例中，作為一種具體的實施方式，等效油-氣熱模型的模型電路 如圖2所示，等效油-氣熱模型為變壓器的輸出熱量等于變壓器空載時鐵損產(chǎn)生的熱量與變 壓器負(fù)載為L時銅損產(chǎn)生的熱量二者之和再減去改變變壓器的油溫時損耗的熱量。在圖2所 示的模型電路中，銅耗和鐵耗是熱量來源，Rth是油-氣熱敏電阻，Cth是變壓器的等效電容， QtDP是頂層油溫，0amb是環(huán)境溫度，等效油-氣熱模型為
[0029] q〇ut 二 qfe+qcu-Qoii (1)
[0030] 其中，qnut是變壓器的輸出熱量，qfe是變壓器空載時鐵損產(chǎn)生的熱量，qcu是變壓器 負(fù)載為L時銅損產(chǎn)生的熱量，QdiI是改變變壓器的油溫時損耗的熱量。
[0031] 在獲取變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度的步驟之前，作為其中一種具體的 實施方式，利用熱電偶、熱電阻或者熱敏電阻中的任意一種測量變壓器的頂層油溫，得到變 壓器的歷史頂層油溫;對于歷史環(huán)境溫度的測量，可W利用例如溫度傳感器等測量變壓器 所處環(huán)境的溫度并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，進(jìn)而得到變壓器的歷史環(huán)境溫度。將采集到 的變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度代入上述的等效油-氣熱模型后，得到
[0032] (2^
[0033]
[0034] (3)
[0035] 其中，0tDp是頂層油溫，0amb是環(huán)境溫度，Rth是油-氣熱電阻，Cth是變壓器的等效熱 電容，Toii = C^ ? Rth為油時間常數(shù)。
[0036] 獲取變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度并將歷史頂層油溫和環(huán)境溫度代入 等效油-氣熱模型后，計算等效油-氣熱模型的系數(shù)值，作為其中一種具體的實施方式，根據(jù) 歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度計算等效油-氣熱模型的系數(shù)值的過程包括:首先利用積分 離散化規(guī)則將等效油-氣熱模型進(jìn)行離散化處理，然后再利用已獲取的歷史頂層油溫、歷史 環(huán)境溫度和線性回歸方法求取離散化處理后的等效油-氣熱模型的系數(shù)值，具體地，
[0037] 將變壓器在負(fù)載L下的最終的頂層油溫升記為A 0U，根據(jù)傳熱學(xué)規(guī)律，溫度差等于 熱阻值與熱量的乘積，于是有A0u = Rth.(qfe+qcu)，將其代入公式(3)，則有：
[00 測
（4).
[0039] 將變壓器在額定負(fù)載化下的頂層油溫與環(huán)境溫度的差記為A 0fi，相應(yīng)地有A 0fi = Rth. (qfe+qcu-fi)，其中qcu-fi為額定負(fù)載FL下銅損產(chǎn)生的熱量，而Qfe幾乎不隨著負(fù)載大小 變化而發(fā)生變化。根據(jù)IE邸油浸式變壓器導(dǎo)則模型（I邸E Std C57.91-1995)，A目U和A白fi 兩者存在如下關(guān)系：
[0040]
(5)
[0041] 其中，e = qcu-fi/qfe，功變壓器的實際負(fù)載占額定負(fù)載的比率，即I = L/化，將公式 (5)代入公式(4 )，上述微分方程可整理得：
[0042]
(巧
[0043] 其中，n是經(jīng)驗系數(shù)。對于線性模型，n = l。[0044] 將等式(6)兩邊積分后有：
[0047] (8)
[0045] (7)
[0046] 因此有(其中n = l);
[004引
[0049] (9)
[0050]將區(qū)間[0，t]劃分成k等分，每等分的步長記為A t，t = k At,用矩形對公式(9)進(jìn) 行近似之后得到：
[0051 ]
(10〉
[0052]等式（10)兩邊同時加上-^成,(〇)，整理后有：V r如 J
[005；3] 川）
[0化4]
[0化5]
[0056] 假設(shè)有N個測量數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)的持續(xù)時間為A t，選取能夠容納Nw個測量數(shù)據(jù)的 滑動窗口作為接收窗口，當(dāng)長度固定的滑動窗口的持續(xù)時間為Tw=Nw* A t，假設(shè)某時刻滑動 窗口正在接收的第一個數(shù)據(jù)編號為j-Nw，正在接收的最后一個數(shù)據(jù)編號為j，那么j的取值 化圍是j《N,數(shù)據(jù)編號j-Nw對應(yīng)的頂層油溫為9t〇p( j-Nw),數(shù)據(jù)編號j對應(yīng)的頂層油溫為 0*。。〇)，利用公式（13)分別求得0*。。〇'）和0*。。〇'-斯)后，對其進(jìn)行作差，于是有：
[0057] (13)
[0化引 k2和k3即為等效 油-氣熱模型的系數(shù)值，其中負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值ki表示在采樣間隔At內(nèi)的負(fù)載產(chǎn)熱，擴(kuò)散對 流熱量系數(shù)值k2表示擴(kuò)散對流外界環(huán)境空氣中的熱量，空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值k3表示空載損 耗所產(chǎn)熱量。
[0059] 在變壓器溫度參數(shù)的求解上，利用公式（13)計算出來的結(jié)果更加精準(zhǔn)，其中一個 很重要的原因是將溫度總和與電流應(yīng)用到公式中，因為運樣可W減少白噪聲干擾。利用線 性回歸方法結(jié)合已知的歷史環(huán)境溫度和歷史頂層油溫的離散數(shù)據(jù)，可W估計出式（13)中的 系數(shù)ki，k2，k3的值，由于系數(shù)ki，k2，k3滿足如下的關(guān)系：
[0060] (14)
[0061 ] (15)
[006^ (16)
[0063]因此，在估計出等效油-氣熱模型的系數(shù)值即系數(shù)ki，k2，k3的值后，根據(jù)公式（14)、 公式（15)和公式（16)即能夠計算出變壓器的溫度參數(shù)，如變壓器的頂層油溫，或者頂層油 溫與環(huán)境溫度的差。
[0064] 最后，根據(jù)溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷變壓器是否故障。目前，對變壓器 的狀態(tài)監(jiān)測通常采用監(jiān)測油中故障氣體濃度的方法，但是運種監(jiān)測方法對變壓器頂層油溫 的預(yù)測偏差較大，無法對變壓器是否可能發(fā)生故障進(jìn)行及時準(zhǔn)確的預(yù)測，基于此，本實施例 中變壓器故障識別方法根據(jù)計算得到的變壓器的溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷變 壓器是否可能發(fā)生故障，用于判斷變壓器是否可能發(fā)生故障的溫度參數(shù)有多種，作為其中 一種具體的實施方式，本實施方式利用頂層油溫作為溫度參數(shù)來判斷變壓器是否故障，即 本實施方式中的溫度參數(shù)為變壓器的頂層油溫，將變壓器的頂層油溫與溫度闊值進(jìn)行比 較，若前者明顯高于后者，則表明變壓器過熱，判定變壓器可能發(fā)生故障。同時，變壓器頂層 油溫等效油-氣熱模型還有明顯的物理意義，如在線監(jiān)測變壓器的頂層油溫可定期辨識滿 載最大油溫運個參數(shù)，從變化趨勢判斷變壓器的運行狀況，如溫升變大反映變壓器散熱狀 況變差，可能是風(fēng)扇系統(tǒng)出了問題，或是冷卻回路渺積油泥。
[0065] 上述實施例所提出的變壓器故障識別方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中對變壓器的狀態(tài)監(jiān) 測無法對變壓器是否可能發(fā)生故障作出及時準(zhǔn)確的預(yù)測的缺陷，基于變壓器的等效油-氣 熱模型，根據(jù)變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度對等效油-氣熱模型的系數(shù)值進(jìn)行求 解，進(jìn)而得到變壓器的溫度參數(shù)，再根據(jù)溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷變壓器是否 即將發(fā)生故障，從而實現(xiàn)對變壓器是否可能發(fā)生故障進(jìn)行預(yù)測。由于本發(fā)明采用歷史溫度 推導(dǎo)計算熱模型的系數(shù)值，使得對變壓器熱模型的計算求解更加精確，同時能夠很好地抵 御白噪聲的影響，進(jìn)而使得對變壓器的故障識別更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定，通過實施本發(fā)明所提出 的變壓器故障識別方法，可幫助工作人員對可能發(fā)生故障的變壓器進(jìn)行及時的檢修和維 護(hù)，從而進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全正常運行。
[0066] 更進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，根據(jù)等效油-氣熱模型的負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱 量系數(shù)值和空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值計算變壓器在不同負(fù)載、不同環(huán)境溫度下的頂層油溫。本 實施方式的具體過程為：
[0067] 首先，將式（13)寫成巧降形式：
[006引
（17)
[0069] 根據(jù)j的取值范圍是Nw《j《N，將j=Nw，Nw+l，Nw+2,. . .，N-1，N等總共N-Nw+1組數(shù)據(jù) 依次代入式(17)，得到式(18):
[0070]
(18)
[0071] 簡化為式(19):
[007。
（巧）
[0073] 運里的XX是回歸矩陣，有3列，N-Nw+1個回歸向量；0 0是測量(觀察）向量，K3X1是 一個未知系數(shù)向量，應(yīng)用LSE算法的最小殘差平方和來求運個系數(shù)，則有：
[0074]
(20)
[0075] 其中，r(.)是測量輸出與預(yù)測輸出的差值，0t〇p(.)是頂層油溫的測量值，也,0是 頂層油溫的，LSE算法使得有： W76]
(21)
[0077] 根據(jù)已經(jīng)計算出的系數(shù)值山^2，1?，結(jié)合式（18)中頂層油溫的關(guān)系式，可^計算出 不同負(fù)載、不同環(huán)境溫度下的頂層油溫，因此本發(fā)明所提出的變壓器故障識別方法可W對 變壓器在不同狀態(tài)下的頂層油溫進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，符合變壓器的實際工作條件，對不同負(fù) 載、不同環(huán)境溫度下的變壓器是否可能發(fā)生故障均可進(jìn)行判斷。
[0078] 雖然公式（7)-(12)與公式（6)都是由相同的微分方程推導(dǎo)過來，但是公式（7)- (12)計算的回歸向量不同W往，本發(fā)明所提出的等效油-氣熱模型具有更低的噪聲。下面將 對等效油-氣熱模型的可變性和噪聲進(jìn)行較為詳細(xì)的分析:一些研究從測量領(lǐng)域數(shù)據(jù)中報 道了在計算參數(shù)化i-k3)時有意義的變形，即使取自同一臺變壓器的數(shù)據(jù)，運些變化也比預(yù) 期的大得多，導(dǎo)致運種變化的非常重要的一個原因就是噪聲，例如在環(huán)境溫度或者負(fù)載數(shù) 據(jù)中加噪聲比在油溫數(shù)據(jù)中加噪聲對參數(shù)的影響??；另外，噪聲的強度增大會導(dǎo)致參數(shù) 化i-k3)單調(diào)的變化。最后，不管數(shù)據(jù)量的多少，對于傳統(tǒng)的熱方程，噪聲幅度的原因不可能 將參數(shù)化i-k3)縮小在一個很小的變化范圍內(nèi)，而本發(fā)明提出的新的熱模型就改變了運一現(xiàn) 狀。 f \
[0079] 在公式（11)中從相關(guān)參數(shù)中減去平均值兩，兩重新整理公式(15)和（16)后 V J 帶入公式(18)后得：
[0080]
(22)
[0081 ]在算出ki和ksW后，參數(shù)k3可定義為：
[0082]
(巧） / 、[0083] 同時，從公式（13)中減去相關(guān)參數(shù)的平均值A(chǔ)g托。，重新整理方程（17)\ J
[0087] 相關(guān)的ki和k2通過W下兩直線的交點計算得出： 和(18)，從本文提出的算法，可得相關(guān)方程：
[0084] (24')
[0085]
[0086] ?。?br>[008引直線 I: (26)
[00例直線2: (27)
[0090] 上述過程同樣適用于新提出的方程(23)，此處不再寶述。
[0091] 所有測量所得的溫度數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)都有一些嵌入的噪聲，運些噪聲數(shù)量很少， 但是能導(dǎo)致算出的參數(shù)產(chǎn)生很大的躍變。
[0092] 為了減弱噪聲影響，假定將偏差為O的噪聲NK .)，均勻分布于油溫數(shù)據(jù)中，因此回 歸矩陣(X，XX)變成：
[0093] xS(i)=xi(i)-NI(i-l) (28)
[0094] A 白'top(i)= A 白t〇p(i)+NI(i)-NI(i-l) (29)
[0095]
。〇)
[0096] A 00^ top(i)= A 00t〇p(i)+NI(i)-NI(i-Nw) (31)
[0097] 假設(shè)測量點數(shù)據(jù)(N)足夠大，忽略溫度和負(fù)載噪聲直接的協(xié)方差，則新變量的方差 和協(xié)方差為：
[009引 var(x'i)>var(xi)+02 (32)
[0099] cov(x'i,A0't〇p)^icov(xi,A0t〇p)+〇2 (33)
[0100]
。4)
[0101] cov(xx'i, A 目白't〇p)>cov(xxi, A 白白t〇p)+〇2 (35)
[0102] 很明顯，在公式（13)中將相關(guān)變量應(yīng)用到本發(fā)明，（A00t。p，xxl，xx2)的值比在傳統(tǒng) 方法中要大，因此計算方差和協(xié)方差要比傳統(tǒng)方法要大，同時，表明在公式(31)-(34)中表 明本發(fā)明的計算方法的計算改變要小。將公式（31)和公式（33)對比可得，雖然誤差var (XXl )變大，但是變化值
變小，另一方面，公式他）中COV ( 1，A 0/ top )的變化和公式 (34)中covUx/1，A 00'tDp)的變化值相同，由于噪聲的原因，我們知道后者應(yīng)該比前者更 大。所W在covUxS，A 00/tDp)的相關(guān)變化更接近。本發(fā)明中的關(guān)鍵步驟是選擇合適的窗口 長度化)?；谖覀兊囊恍┭芯?，窗口的長度和TiDl的結(jié)果在可接受的性能內(nèi)相匹配。
[0103] 前述的直線2(幾乎)是不受噪聲影響的，但是，在傳統(tǒng)方法中，直線1的分子和分母 會有O2的變化，從而導(dǎo)致kl和k2的計算結(jié)果會有所增加。拋開數(shù)據(jù)的長度不說，傳統(tǒng)方法不 可能將系數(shù)的協(xié)方差縮小到有限變化范圍內(nèi)，但是，傳統(tǒng)方法和本發(fā)明所提出的方法的不 同點在于增加 covUxi，A00tDp)的能力，同時在直線1中噪聲的影響沒有變化(刊。值得注意 的是，本發(fā)明所提出的方法分母直線1的變化較傳統(tǒng)方法低。
[0104] 本發(fā)明所提出的變壓器故障識別方法，由于計算式中加入了溫度和與電流和，而 傳統(tǒng)的方法計算結(jié)果的精確度不會因為數(shù)據(jù)量的增加而更加精確，因此本發(fā)明所提出的方 法能夠使得隨著數(shù)據(jù)量的增加計算更加精確。另外，本發(fā)明所提出的熱模型計算方法能夠 很好的濾除白噪聲的干擾，由預(yù)測參數(shù)值預(yù)測變壓器頂層油溫參數(shù)等手段，實現(xiàn)了變壓器 熱模型精確求解，傳統(tǒng)的方法一般很難使得計算的結(jié)果維持在一定范圍內(nèi)，本發(fā)明所提出 的計算方法能夠不受白噪聲的干擾，使得預(yù)測結(jié)果更加穩(wěn)定。
[0105] 同時，本發(fā)明還提出一種變壓器故障識別系統(tǒng)，如圖3所示，該系統(tǒng)包括：
[0106] 建模單元310,用于建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型；
[0107] 獲取單元320，用于獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度；
[0108] 計算單元330，用于根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油- 氣熱模型的系數(shù)值，所述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損 耗產(chǎn)熱系數(shù)值，W及根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗 產(chǎn)熱系數(shù)值計算所述變壓器的溫度參數(shù)；
[0109] 判斷單元340,用于根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是 否故障。
[0110] 具體地，在本實施例中，作為一種具體的實施方式，建模單元310建立的等效油-氣 熱模型為
[0111] q〇ut 二 qfe+qcu-q〇ii (I)
[0112] 其中，qnut是變壓器的輸出熱量，qfe是變壓器空載時鐵損產(chǎn)生的熱量，qcu是變壓器 負(fù)載為L時銅損產(chǎn)生的熱量，QdiI是改變變壓器的油溫時損耗的熱量。
[0113] 作為一種具體的實施方式，變壓器故障識別系統(tǒng)還包括測量變壓器的頂層油溫的 溫度采集單元，該溫度采集單元為熱電偶、熱電阻或者熱敏電阻中的任意一種。
[0114] 本實施例所提出的變壓器故障識別系統(tǒng)中各個單元其具體功能的實現(xiàn)方法，可W 參照上述的變壓器故障識別方法實施例中描述的實現(xiàn)方法，此處不再寶述。本實施例所提 出的變壓器故障識別系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)中對變壓器的狀態(tài)監(jiān)測無法對變壓器是否可能 發(fā)生故障作出及時準(zhǔn)確的預(yù)測的缺陷，本發(fā)明所提出的變壓器故障識別系統(tǒng)能夠基于變壓 器的等效油-氣熱模型，根據(jù)變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度對等效油-氣熱模型的 系數(shù)值進(jìn)行求解，進(jìn)而得到變壓器的溫度參數(shù)，再根據(jù)溫度參數(shù)與溫度闊值的比較結(jié)果判 斷變壓器是否即將發(fā)生故障，從而實現(xiàn)對變壓器是否可能發(fā)生故障進(jìn)行預(yù)測。由于本發(fā)明 采用歷史溫度推導(dǎo)計算熱模型的系數(shù)值，使得對變壓器熱模型的計算求解更加精確，同時 能夠很好地抵御白噪聲的影響，進(jìn)而使得對變壓器的故障識別更加精準(zhǔn)和穩(wěn)定，通過實施 本發(fā)明所提出的變壓器故障識別系統(tǒng)，可幫助工作人員對可能發(fā)生故障的變壓器進(jìn)行及時 的檢修和維護(hù)，從而進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全正常運行。
[0115] 作為一種具體的實施方式，計算單元利用積分離散化規(guī)則將等效油-氣熱模型進(jìn) 行離散化處理，并利用已獲取的歷史頂層油溫、歷史環(huán)境溫度和線性回歸方法求取離散化 處理后的等效油-氣熱模型的系數(shù)值。在本實施方式中，計算單元的具體實現(xiàn)方法可參見變 壓器故障識別方法中計算等效油-氣熱模型的系數(shù)值的實現(xiàn)方法，故此處不再寶述。
[0116] W上所述實施例的各技術(shù)特征可W進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實 施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要運些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
[0117] W上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運些都屬于本發(fā)明的保護(hù)
【主權(quán)項】
1. 一種變壓器故障識別方法，其特征在于，包括以下步驟： 建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型； 獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度； 根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣熱模型的系數(shù)值，所 述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值； 根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值計算 所述變壓器的溫度參數(shù)； 根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度閾值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是否故障。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器故障識別方法，其特征在于，所述等效油-氣熱模型為 Qout 一 Qfe^Qcu-Qoil 其中，qout是所述變壓器的輸出熱量，qfe是所述變壓器空載時鐵損產(chǎn)生的熱量，q?是所 述變壓器負(fù)載為L時銅損產(chǎn)生的熱量，qcill是改變所述變壓器的油溫時損耗的熱量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器故障識別方法，其特征在于， 利用熱電偶、熱電阻或者熱敏電阻中的任意一種測量所述變壓器的頂層油溫，得到所 述變壓器的所述歷史頂層油溫。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器故障識別方法，其特征在于，根據(jù)所述歷史頂層油 溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣熱模型的系數(shù)值的過程包括以下步驟： 利用積分離散化規(guī)則將所述等效油-氣熱模型進(jìn)行離散化處理； 利用已獲取的所述歷史頂層油溫、歷史環(huán)境溫度和線性回歸方法求取離散化處理后的 等效油-氣熱模型的系數(shù)值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓器故障識別方法，其特征在于， 所述溫度參數(shù)為所述變壓器的頂層油溫。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓器故障識別方法，其特征在于，根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù) 值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值計算所述變壓器的溫度參數(shù)的過 程包括： 根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系數(shù)值計算 所述變壓器在不同負(fù)載、不同環(huán)境溫度下的頂層油溫。7. -種變壓器故障識別系統(tǒng)，其特征在于，包括： 建模單元，用于建立時間連續(xù)性的變壓器等效油-氣熱模型； 獲取單元，用于獲取所述變壓器的歷史頂層油溫和歷史環(huán)境溫度； 計算單元，用于根據(jù)所述歷史頂層油溫和所述歷史環(huán)境溫度計算所述等效油-氣熱模 型的系數(shù)值，所述系數(shù)值包括負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱 系數(shù)值，以及根據(jù)所述負(fù)載產(chǎn)熱系數(shù)值、所述擴(kuò)散對流熱量系數(shù)值和所述空載損耗產(chǎn)熱系 數(shù)值計算所述變壓器的溫度參數(shù)； 判斷單元，用于根據(jù)所述溫度參數(shù)與溫度閾值的比較結(jié)果判斷所述變壓器是否故障。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器故障識別系統(tǒng)，其特征在于，所述建模單元建立的所述 等效油-氣熱模型為 Qout 一 Qfe^Qcu-Qoil 其中，qc^t是所述變壓器的輸出熱量，qfe是所述變壓器空載時鐵損產(chǎn)生的熱量，q?是所 述變壓器負(fù)載為L時銅損產(chǎn)生的熱量，qcill是改變所述變壓器的油溫時損耗的熱量。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的變壓器故障識別系統(tǒng)，其特征在于，還包括測量所述變壓 器的頂層油溫的溫度采集單元， 所述溫度采集單元為熱電偶、熱電阻或者熱敏電阻中的任意一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的變壓器故障識別系統(tǒng)，其特征在于， 所述計算單元利用積分離散化規(guī)則將所述等效油-氣熱模型進(jìn)行離散化處理，并利用 已獲取的所述歷史頂層油溫、歷史環(huán)境溫度和線性回歸方法求取離散化處理后的等效油-氣熱模型的系數(shù)值。
【文檔編號】G06F17/50GK106021759SQ201610363442
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】唐松平, 彭剛, 張云, 鐘振鑫, 林志明, 黃曉波, 曾力, 吳濤, 史良, 肖云, 劉瀟, 董玉璽, 王云龍, 柯祖梁, 巫小彬, 彭杰
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局