[发明专利]一种变压器内部故障反演与定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种变压器内部故障反演与定位方法及系统包括，基于内部发热源与油箱表面温度数据，建立油浸式变压器传热仿真模型；将匝间短路故障模块加入所述浸式变压器传热仿真模型中，实现温度场仿真计算；基于实测油箱外壳的温度数据对油浸式变压器内部故障热源参数进行反演计算，实现匝间短路故障定位；通过试验对所述传热仿真模型和反演计算方法进行验证。本发明提出的轻微匝间短路故障反演定位方法在故障潜伏期内可实现故障参数的在线反演计算，对变压器安全运行具有重要意义。

技术领域

本发明涉及变压器匝间短路故障反演与定位技术领域，尤其涉及一种变压器内部故障反演与定位方法及系统。

背景技术

变压器作为电网中的串联设备，其运行安全性和稳定性是保证电网供电可靠性的关键。然而，由于出口频繁短路、雷击、制造工艺缺陷等原因，变压器在运行过程中容易出现匝间短路故障。差动保护和瓦斯保护是变压器典型的主保护形式。由于差动保护会受到涌流的影响引发误动，且门槛整定值较高，轻微的匝间短路故障无法触动差动保护，只能等轻微故障转化为更严重的层间故障或相间故障，差动保护才能可靠动作。而瓦斯保护的灵敏性严重不足，且当前在役运行的变压器中，仅有部分大型变压器安装了差动保护和轻瓦斯保护。因此，研究轻微匝间短路故障的在线定位方法，避免其发展成为严重故障造成损失，是电网的安全稳定运行重要保障方式之一。

频率响应法是匝间短路故障的有效检测方法。现有技术中采用脉冲频响分析方法，通过对绕组注入高压纳秒脉冲，研究匝间短路故障对变压器等效电路参数的影响，实现了变压器匝间短路故障的有效检测。现有技术中还采用频率响应轨迹等距特征对变压器绕组匝间故障进行映射定位，并基于可视化技术将频率响应转化为二维图像，采用图卷积神经网络方法进行分析，实现了匝间短路故障的快速高精度定位。此外，张立静等综合考虑了电流、热点温度和油温等电热特征参数，提出了基于电热特性融合分析的匝间短路故障辨识方法。邓祥力等提出一种基于变压器多运行状态模型的变压器早期故障保护新策略，通过采集变压器端口的电压和电流实现了变压器绕组变形和轻微匝间故障的检测。然而，由于上述方法依赖电流、电压等需接触测量信号的获取，在实际的运维检测中，需保证变压器持续性供电，难以实现停机安装测量装置的要求，使得上述方法的应用受到了限制。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种变压器内部故障反演与定位方法及系统，能够解决油浸式变压器内部匝间短路故障在线定位的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，一种变压器内部故障反演与定位方法，包括：

基于内部发热源与油箱表面温度数据，建立油浸式变压器传热仿真模型；

将匝间短路故障模块加入所述浸式变压器传热仿真模型中，实现温度场仿真计算；

基于实测油箱外壳的温度数据对油浸式变压器内部故障热源参数进行反演计算，实现匝间短路故障定位；

通过试验对所述传热仿真模型和反演计算方法进行验证。

作为本发明所述的变压器内部故障反演与定位方法的一种优选方案，其中：所述反演计算为间接反演求解方法，将变压器内部温度场反演问题转化为变压器内部热源参数最优化问题f(x)进行求解，

f(x)＝||Ax-b_obs||_L

其中，A为模型的正演算子，x为输入信号；b_obs为观测数据，可作为观测值的计算结果，L表示范数。