[发明专利]一种变压器绕组状态可视化评估方法

权利要求书

1.一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、获取变压器绕组的结构数据，构建变压器绕组三维模型；

步骤2、网格剖分变压器绕组三维模型，并进行有限元仿真实验，获取变压器绕组三维模型的电磁场和温度场；

步骤3、将获取的温度场及电磁场进行后处理，得到变压器绕组三维模型对应的节点电位值和节点温度值，并将节点电位值和节点温度值进行RGB颜色映射；

步骤4、根据网格剖分得到的网格文本数据以及后处理得到的RGB颜色映射数据并进行可视化处理，从而基于阈值判断的方式评估变压器绕组的状态。

2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，所述变压器绕组三维模型包括导线模型、绝缘纸板模型、绝缘纸模型和角环模型。

3.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤2的具体步骤为：

S201、网格剖分变压器绕组三维模型；

S202、基于网格文本数据构建绕组电磁-温度场耦合模型；电磁-温度场耦合模型包括相互耦合的电磁场模型和温度场模型；

S203、求解电磁-温度场耦合模型，得到网格节点电位值和节点温度值；

S204、基于网格节点电位值和节点温度值，建立变压器绕组模型的电磁场和温度场。

4.根据权利要求3所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤201中通过网格剖分软件或有限元软件前处理模块进行变压器绕组模型的网格剖分，步骤203中通过有限元仿真计算求解电磁-温度场耦合模型。

5.根据权利要求3所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤202中以变压器实际工况为工频运行条件，建立变压器绕组的电磁场模型，该电磁场模型的表达式为：

式中，μ为材料磁导率，单位为H/m；A为矢量磁位，单位为Wb/m；σ为材料电导率，单位为S/m；J_s为外加电流密度，单位为A/m²；ω为角频率，单位为rad/s。

6.根据权利要求3所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤202中根据傅里叶传热定律和能量守恒定律，得到温度场的控制方程为：

式中，ρ为材料密度；c为材料比热容；T为待求温度变量；t为时间；λ_x、λ_y和λ_z分别为材料沿x、y和z方向的导热率，对于同性材料有λ_x＝λ_y＝λ_z；Q_v为物体内部单位体积产生的热量，即热源密度。

7.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，所述RGB颜色映射基于预先构建的RGB颜色表进行，所述RGB颜色映射的表达式为：

式中，index为RGB颜色表的索引号，n为RGB颜色表拥有的颜色个数，scalar为网格节点电位值或节点温度值，min和max分别为网格节点电位值或节点温度值的最小值和最大值。

8.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤4中所述网格数据包括网格顶点索引数组、顶点坐标数组、网格单元包含的顶点索引数组。

9.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤4中所述进行可视化处理具体为：

通过顶点属性赋值的方式，将RGB属性赋予网格顶点，通过顶点颜色渲染实现仿真结果可视化。

10.根据权利要求1所述的一种变压器绕组状态可视化评估方法，其特征在于，步骤4中基于阈值判断的方式评估绕组状态具体为：

变压器绕组的最高温升不超过78K表示变压器绕组正常，变压器绕组的最高温升超过78K表示变压器绕组过热，其中温升为绕组某位置的温度与环境温度的温度差，环境温度由环境温度传感器测得。