[发明专利]基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统设备故障诊断领域，更具体地涉及利用SCADA数据，基于对变压器虚拟电阻和漏抗参数变化量的跟踪监视，实现对变压器内部故障的在线诊断。

背景技术

常规的设备监测主站，例如巡维中心，对变压器运行状态的评价是基于变压器的温度、压力、油气成分分析等非电气量指标来实现的。这些方法依赖于对变压器一次设备投资相应的二次专用量测设备，不仅需要额外的大量投资，还可能存在设备安装改造上的难题，尤其对于已经建成的变电站，加装这些非电气量的量测设备对正常运行有较大影响。巡维中心等设备监测主站可以在线从SCADA得到变压器各侧的电流、电压、有功、无功、变压器分接头位置等量测信息，并且由于这些量测都是位于同一站的同一设备，因此这些量测的同时性基本有保障。基于这些电气量测信息可以得到变压器的电阻、漏抗等参数信息。这些参数在设备正常运行、外部故障及励磁涌流时不发生变化，因此，当在线监测到变压器、电容器的电阻、漏抗等参数发生明显变化时，往往意味着设备内部发生绝缘损坏，绕组变形短路等故障。因此通过实时监视设备的参数的变化，可以及时发现变压器设备的内部故障。从而节省测量设备的投资和避免变压器安装非电气量测量设备的困难。

此外，传统的基于电气量的变压器参数识别方法基于较准确的变压器模型，例如考虑变比、激磁回路阻抗、分相辨识等，其目的是算出更接近于实际的变压器电阻和漏抗。然而，在电网调度中心比较容易获取的SCADA数据中，通常只有秒级电压、电流幅值量测、以及根据三相功率计算的综合功率因数，据此难以计算出通常意义的准确的变压器分相参数。为了使变压器在线诊断技术便于在任何常规的监控中心推广应用，因此仅利用SCADA数据完成变压器内部的故障诊断是非常必要的。为此，本项目提出了一个基于SCADA的正序电流幅值、综合有功和无功计算三相变压器虚拟漏感和电阻的方法；通过对一段时间内虚拟漏感和电阻的计算和统计，识别出虚拟漏感和电阻的异常变化，提示运行人员变压器可能发生内部故障。由于不需要精确算出变压器的漏感和电阻值，因此降低了对测量数据的要求，便于本方法的广泛实施。此外，同一变电站内RTU即SCADA量测数据的同时性不会太差，也为本发明方法的实施和有效利用提供了有利条件。

发明内容

本发明的目的是利用在日常电网监视中易于获取的SCADA数据，实现对变压器设备内部故障的在线诊断。来自于RTU的SCADA数据相对于瞬时值录波数据和PMU的动态相量数据来说，具有同步精度不高，数据的时间密度不大，没有准确的电压或电流相位信息(除了对三相总计功率功率因数的考虑外)等特点。基于SCADA数据通常难以准确计算出变压器的真实电阻和漏抗。本文提出利用统计方法发现变压器电阻和漏抗的异常变化，不需要精确计算出变压器的电阻和漏抗，降低了对测量数据的要求。

该发明的具体步骤如下：

1.以秒级时间间隔(例如2秒钟)从SCADA数据库中获取最新时间断面的变压器各侧三相总有功、三相总无功、各相各侧电流、变压器分接头位置；

2.以变压器三相总有功功率最大侧为有功功率流入侧P_in，其余侧为有功功率流出侧P_out，从而得到变压器上的总有功消耗P_loss；以三绕组降压变压器为例，在该变压器上消耗的有功功率为：

P_loss＝P_in-P_out1-P_out2

3.以变压器三相总无功功率绝对值最大侧为无功功率流入侧Q_in，其余侧为无功功率流出侧Q_out，从而得到变压器上的总无功消耗Q_loss；以三绕组降压变压器为例，在该变压器上消耗的无功功率为：

Q_loss＝Q_in-Q_out1-Q_out2

4.以P_loss、Q_loss构成量测向量d＝[P_loss,Q_loss]^T，以各相各侧电流当前SCADA有效值量测为基础构成状态向量u，对于三绕组降压变压器，令