[发明专利]变压器外部故障下绕组状态评估方法

权利要求书

1.一种变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于：包括以下步骤，

(A)实时采集变压器分接头调节信号以及变压器原边、变压器副边两侧电压电流信号u_A、u_B、u_C、i_A、i_B、i_C、u_a、u_b、u_c、i_a、i_b、i_c；

(B)若满足变压器分接头调节、电流有效值持续三个周波大于1.2I_N，(I_N为变压器的额定电流)，定时启动、变压器停运后的再次投入、经历一次峰值大于3I_N的冲击电流五个条件中的任意一个，启动参数辨识单元；否则返回步骤(A)；

(C)将变压器原副边的电压回路方程整理和化简后，利用递推最小二乘辨识方法，分别利用故障前和故障中的信息，先辨识得到故障前绕组的漏电感L_kq，再计算故障过程中各个时刻的漏电感L_kz(k)，其中k为故障过程中不同的时刻；

(D)以故障前的漏电感L_kq为基准值，进行故障中各个时刻绕组漏电感偏差量δL_k(k)的计算：

(E)以时间t为横轴，以L_kz为纵轴，做出δL_k-t的图形，在图形中观察参数的变化量趋势及其恢复情况，分析故障对绕组的冲击及其影响。

2.根据权利要求1所述的变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于，所述的步骤(C)中的绕组参数的辨识方法如下：

原副边绕组电压回路方程为：

u1=r1i1+L1di1dt+n1dΦmdtu2=r2i2+L2di2dt+n2dΦmdt---(1)]]>

其中：

u₁为原边绕组电压，

u₂为副边绕组电压，

i₁为原边绕组电流，

i₂为副边绕组电流，

n₁为原边绕组匝数，

n₂为副边绕组匝数，

r₁为原边绕组电阻，

r₂为副边绕组电阻，

L₁为原边绕组漏电感，

L₂为副边绕组漏电感，

Φ_m为原边绕组与副边绕组的互感磁通；

利用变压器原、副边电压回路方程(1)，消去互感磁通，从而得到只包含原边绕组、副边绕组的电压和电流的等值方程：

u1-nBu2=r1i1-nBr2i2+L1di1dt-nBL2di2dt---(2)]]>

其中考虑励磁电流时，i₂＝-(i₁-i_m)，有：

u1-nBu2=r1i1+nB2r2(i1-im)+L1di1dt+nB2L2d(i1-im)dt=(r1+nB2r2)i1+(L1+nB2L2)di1dt-(nB2r2im+nB2L2dimdt)=rki1+Lkdi1dt-fm---(3)]]>

其中：

为绕组归算到一次侧的等值电阻，

为绕组归算到一次侧的漏电感，

为励磁电流补偿项，用相量的形式表达即为

f·m=nB2(r2+jωL2)I·m,]]>其中为i_m的相量表达式；

由I·m=E·1rm+jωLm=U·1-(r1+jωL1)I·1rm+jωLm≈U·1rm+jωLm]]>得：

f·m≈nB2(r2+jωL2)U·1rm+jωLm=aejθU·1---(4)]]>

其中:r₂＜＜ωL₂、r_m＜＜ωL_m、a＝0.002、θ≈0；

将公式(3)作为变压器绕组状态参数辨识方程，利用递推最小二乘法可实现对r_k、L_k的在线辨识，递推最小二乘法辨识模型可表示为：

g1=rkg2=Lky(n)=u1(n)-nBu2(n)+fm(n)x1(n)=i1(n)x2(n)=i1(n+1)-i1(n-1)2ΔT---(5)]]>

其中：ΔT为采用间隔，i₁(n)、u₁(n)、u₂(n)为n时刻采样值；

连续采样n次，得到：

x1(1)g1+x2(1)g2=y(1)x1(2)g1+x2(2)g2=y(2).........x1(n)g1+x2(n)g2=y(n)---(6)]]>

由式(6)得到模型参数的最小二乘解g为：

g＝(X^TX)^-1X^TY    (7)

为提高最小二乘的辨识精度，采用递推估计的最小二乘法，即利用新引入的x₁(n+1)g₁+x₂(n+1)g₂＝y(n+1)对前次辨识结果g(n)进行修正，从而递推地得到新的参数辨识值g(n+1)；

令p-1(n)=XnTXnp-1(n+1)=Xn+1TXn+1]]>

最小二乘递推法表达式为：

g(n+1)=g(n)+F(n+1)[y(n+1)-x(n+1)g(n)]F(n+1)=P(n)xT(n+1)[x(n+1)P(n)xT(n+1)+I]-1P(n+1)=[I-F(n+1)x(n+1)]P(n)---(8)]]>

设ε为辨识参数允许的误差；

|g(n+1)-g(n)g(n)|<ϵ---(9)]]>

不断修正辨识结果直至式(9)成立，则辨识得到绕组参数。

3.根据权利要求1所述的变压器外部故障下绕组状态评估方法，其特征在于，所述的步骤(D)中各个时刻绕组参数偏差量δL_k(k)的计算公式如下：

δLk(k)=Lkz(k)-LkqLkq×100%---(10)]]>

其中：

L_kq为利用故障前电压电流信息辨识得到的绕组漏电感值(基准值)；

L_kz(k)为利用故障过程中的电压电流信息得到的各个时刻的绕组等值漏电感；

k为故障不同的时刻。