[发明专利]一种在多次短路冲击下变压器绕组应变的测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种在多次短路冲击下变压器绕组应变的测量方法及系统，包括：数据测量阶段：在变压器绕组上布置若干个光纤光栅传感器，对变压器绕组实施多次短路冲击，获取每个光纤光栅传感器的中心波长变化量及温度变化值；数据处理阶段：基于中心波长变化量和温度变化值，根据光‑力理论转换方程，生成变压器绕组应变；结果验证阶段：构建用于仿真变压器绕组的磁‑路‑力等效模型，获得理论电磁力以及理论应变，通过计算变压器绕组应变与理论应变的误差，验证变压器绕组应变的测量准确性；本发明通过将光纤光栅传感器的测量数据转换成应变大小，监测绕组变形情况，防止变压器绕组在突发短路下发生绕组松动、破损现象，保障变压器的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及航空运输不正常航班管理领域，尤其涉及一种在多次短路冲击下变压器绕组应变的测量方法及系统。

背景技术

短路故障是致使变压器绕组形变的主要原因，并且在故障事故中所占比例较高，因此抗短路能力是变压器的重要指标之一。当短路电流和漏磁场共同作用时，会产生巨大的短路电磁力，绕组在承受这种电磁力时，可能会发生变形、鼓包等问题，进而出现绕组松动、绝缘性能下降、变压器整体的抗短路能力降低等问题。

目前现有的测量方法能够判断绕组是否在短路情况下发生形变，但也存在一些缺陷。比如短路阻抗法的横向漏电抗和纵向漏电抗易受现场环境因素影响导致测量准确度受影响。采用低压脉冲法测量电路、电缆的连接方式会对测试线路的杂散耦合电容分布产生影响，从而影响实验精度。因此，急需一种合理、普适的变压器绕组形变测量方法，具有较大的理论意义和工程价值。

发明内容

为了解决现有的技术问题，本发明的目的是提供一种变压器绕组在多次短路冲击下应变测量方法，用于解决变压器绕组在短路冲击下的应变测量问题。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种在多次短路冲击下变压器绕组应变的测量方法，包括以下步骤：

数据测量阶段：在变压器绕组上布置若干个光纤光栅传感器，对变压器绕组实施多次短路冲击，获取每个光纤光栅传感器的中心波长变化量及温度变化值；

数据处理阶段：基于中心波长变化量和温度变化值，根据光-力理论转换方程，生成变压器绕组应变；

结果验证阶段：构建用于仿真变压器绕组的磁-路-力等效模型，获得理论电磁力以及理论应变，通过计算变压器绕组应变与理论应变的误差，验证变压器绕组应变的测量准确性。

优选地，在数据测量阶段，将光纤光栅传感器绕制于变压器绕组的1/4处和/或1/2处，其中，光纤光栅传感器的每根光纤搭配4组光栅传感器，布置在绕组同一高度，相隔90°。

优选地，在数据处理阶段，光-力理论转换方程的表达式为：

其中，ε_实测为绕组实测辐向应变，Δλ_B表示中心波长试验前后的变化量；λ_B表示传感器中心波长参数，取值1550nm；P_e表示有效弹光系数，根据实验选用的光学材料，取值0.216；表示平均应变传递率。ζ表示热光系数，该参量只与光纤光栅本身材料有关，与环境变化无关，取值6.7*10^-6/℃；α表示热膨胀系数，与环境变化无关，取值0.5*10^-6/℃。

优选地，在结果验证阶段，基于变压器绕组，通过设置各部分材料及参数，按照短路冲击试验接线图设置电路模块，并对模型进行细化网格剖分，构建磁-路-力等效模型。

优选地，在结果验证阶段，基于磁-路-力等效模型，通过获取变压器漏磁通分布规律，依次获取不同时刻、不同位置处的辐向电磁力；

基于胡克定律，根据辐向电磁力，获取辐向应变，其中，辐向应变用于表示理论应变。