紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统，首先根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的三维耦合的有限元模型；然后通过流固耦合数值计算，仿真获取不同幅值的短路电流与变压器油流涌动的关系；再根据仿真结果预测紧凑型变压器是否发生重瓦斯误动作。该技术方案能够降低紧凑型变压器重瓦斯误动作事故发生的几率、提高紧凑型变压器运行可靠性。
【专利说明】紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气设备安全评估领域，特别是涉及一种紧凑型变压器重瓦斯保护误 动预测方法和系统。
【背景技术】
[0002] 目前，电网紧凑型变压器时常发生本体重瓦斯保护误动，从而引起变压器跳间，直 接影响着电力系统的供电可靠性；根据系统运行经验，变压器瓦斯保护装置应能正确反映 绕组面间短路或内部绝缘电弧故障，其一旦误动必须彻底查清误动原因，验证变压器本体 无故障后方可投运，该就增加了大量现场工作，因此必须采取措施杜绝重瓦斯保护误动作。
[0003] 运行经验表明，紧凑型变压器本体重瓦斯保护误动作主要是电网暂态冲击（突发 短路）引起的。由于我国超高压和高压输电线路运行中，雷击引起的跳间事故占总跳间事 故的40%?70%，尤其在像南方该样的多雷、±壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击引起的 跳间率更高。当雷击引起绝缘子串闪络形成稳定工频电弧，短路电流较大时，对变电站内电 气设备安全运行具有危害性，亦可能导致紧凑型变压器本体重瓦斯保护误动作。
[0004] 变压器因电网暂态冲击（突发短路）造成大面积电网停电，特别是与发电机直接 相连的主变压器的损坏将迫使发电机停止发电，严重影响供电的可靠性，并造成巨大的经 济损失。变压器绕组的损坏要在现场修复是很困准的。
[0005] 据统计，在1990?1996年期间，全国IlOkV及W上等级变压器共发生事故409台 次，事故总容量为32306MVA.其中因电网暂态冲击损坏的变压器共124台次，容量8432MVA。 统计结果表明，我国IlOkV及W上的变压器因电网暂态冲击引起的变压器损坏事故，己成 为变压器事故的首要原因，且连年呈上升趋势。因此，为保证电网的安全运行，提高变压器 运行的可靠性，必须要求变压器具有足够的抗短路能力才能减少由电网暂态冲击引起的一 系列事故的发生。
[0006] 对于变压器本体重瓦斯保护误动该一热点技术问题，目前的研究通常是根据现场 事故通过一系列规定的流程判断变压器重瓦斯保护动作的原因W及相应的处理方法，该是 种被动的防治措施。而对于应用越来越广泛的紧凑型油浸式变压器，目前对于紧凑型油浸 式变压器在电网暂态冲击下的重瓦斯误动作的机理，缺乏相应的研究成果，无法准确预测 紧凑型变压器是否发生重瓦斯误动作及其形成机理，导致重瓦斯误动作事故发生的几率居 高不下，影响了紧凑型变压器运行可靠性。
【发明内容】
[0007] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种降低紧凑型变压器重瓦斯误动作事 故发生的几率、提高运行可靠性的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统。
[0008] -种紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，包括如下步骤：
[0009] 根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的H维禪合的有限元模型；其中，所述有 限元模型包括变压器铁也，W及高压线圈、低压线圈绕组；
[0010] 根据不同短路电流幅值对所述有限元模型进行流固禪合数值计算，获取不同幅值 的短路电流与变压器油流涌动的关系；
[0011] 根据瓦斯继电器的动作限值，并利用短路电流与变压器油流涌动的关系预测紧凑 型变压器是否发生重瓦斯误动作。
[0012] 一种紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测系统，包括：
[0013] 建模模块，用于根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的H维禪合的有限元模 型；其中，所述有限元模型包括变压器铁也，W及高压线圈、低压线圈绕组；
[0014] 分析模块，用于根据不同短路电流幅值对所述有限元模型进行流固禪合数值计 算，获取不同幅值的短路电流与变压器油流涌动的关系；
[0015] 预测模块，用于根据瓦斯继电器的动作限值，并利用短路电流与变压器油流涌动 的关系预测紧凑型变压器是否发生重瓦斯误动作。
[0016] 上述紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统，首先根据紧凑型变压器的结 构参数建立1:1的H维禪合的有限元模型；然后通过流固禪合数值计算，仿真获取不同幅 值的短路电流与变压器油流涌动的关系；再根据仿真结果预测紧凑型变压器是否发生重瓦 斯误动作。该技术方案能够降低紧凑型变压器重瓦斯误动作事故发生的几率、提高紧凑型 变压器运行可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法流程图；
[0018] 图2为本发明实施例中紧凑型变压器的模型示意图；
[0019] 图3为本发明实施例铁芯H维磁密结果分布示意图；
[0020] 图4为本发明实施例紧凑型变压器的温度分布示意图；
[0021] 图5为本发明实施例紧凑型变压器的高压侧绕组电磁力矢量分布示意图；
[0022] 图6为本发明实施例紧凑型变压器内油流涌动的流速分布示意图；
[0023] 图7为本发明的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测系统结构示意图；
[0024] 图8为实施例的分析模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[00巧]下面结合附图对本发明的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法和系统的具体 实施方式作详细描述。
[0026] 参考图1所示，图1为本发明的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法流程图，包 括如下步骤：
[0027] S10,根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的H维禪合的有限元模型；其中，所 述有限元模型包括变压器铁也，W及高压线圈、低压线圈绕组。
[0028] 通过建立H维禪合的有限元模型，紧凑型变压器模型的计算为对应H维时谐场问 题，计算区域主要包含铁也、高低压线圈、空气隙等。
[0029] 其中，有限元模型的H维时谐场的控制方程和边界条件可W如下：
[0030] 采用A，A- 4法，在库伦（Coulumb)规范A = 0条件下，时谐场微分控制方程 为：
[酬
【权利要求】
1. 一种紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，包括如下步骤： 根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的三维耦合的有限元模型；其中，所述有限元 模型包括变压器铁心，以及高压线圈、低压线圈绕组； 根据不同短路电流幅值对所述有限元模型进行流固耦合数值计算，获取不同幅值的短 路电流与变压器油流涌动的关系； 根据瓦斯继电器的动作限值，并利用短路电流与变压器油流涌动的关系预测紧凑型变 压器是否发生重瓦斯误动作。
2. 根据权利要求1所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，所述 短路电流与变压器油流涌动的关系包括：不同幅值的短路电流下引起的变压器绕组短路电 磁力的大小、由电磁力引起的绕组振动变形和由绕组振动变形引起的变压器油流涌动的大 小。
3. 根据权利要求2所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，根据 不同短路电流幅值对所述有限元模型进行流固耦合数值计算，获取不同幅值的短路电流与 变压器油流涌动的关系的步骤包括： 根据所述有限元模型对在电网暂态冲击下变压器的漏磁场和绕组电磁力进行磁场分 析，获得漏磁场和短路电磁力； 将所述漏磁场和短路电磁力作为加载条件进行结构分析，得到由电磁力的作用引起变 压器绕组的变形及振动规律； 将变压器绕组的变形及振动规律作为加载条件进行流固耦合分析，计算变压器绕组振 动引起的紧凑型变压器的油流涌动，得到短路电流大小与油流涌动的关系。
4. 根据权利要求3所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，根据 所述有限元模型对在电网暂态冲击下变压器的漏磁场和绕组电磁力进行磁场分析，获得漏 磁场和短路电磁力的步骤包括： 采取三维六边形网格对所述有限元模型相应体进行剖分；其中，对铁心部位以设定的 加密剖分； 根据需要施加电流的大小，计算出电流密度，作为加载条件进行加载并求解； 通过对所述有限元模型的三维时谐场计算，得到铁心处的三维磁密分布。
5. 根据权利要求3所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，将所 述漏磁场和短路电磁力作为加载条件进行结构分析，得到由电磁力的作用引起变压器绕组 的变形及振动规律的步骤包括： 根据热传递的原则，通过对所述有限元模型的变压器流体-温度场的计算，得到变压 器的温度分布； 通过场路耦合计算得到变压器的短路电流的大小； 将短路电流的大小作为加载条件进行结构分析，得到在变压器的短路瞬态过程中各绕 组短路时承受的瞬态电动力分布。
6. 根据权利要求5所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，其特征在于，将变 压器绕组的变形及振动规律作为加载条件进行流固耦合分析，计算变压器绕组振动引起的 紧凑型变压器的油流涌动，得到短路电流大小与油流涌动的关系的步骤包括： 根据各绕组短路时承受的瞬态电动力分布，利用流固耦合分析方法计算紧凑型变压器 内变压器油的流速分布，根据流速分布确定变压器在不同幅值的短路电流与油流涌动的关 系。
7. 根据权利要求1所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测方法，所述有限元模型的 控制方程为：
式中U是磁导率，A是矢量磁位，Js是线圈电流密度，r为圆柱坐标系下的半径。
8. -种紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测系统，其特征在于，包括： 建模模块，用于根据紧凑型变压器的结构参数建立1:1的三维耦合的有限元模型；其 中，所述有限元模型包括变压器铁心，以及高压线圈、低压线圈绕组； 分析模块，用于根据不同短路电流幅值对所述有限元模型进行流固耦合数值计算，获 取不同幅值的短路电流与变压器油流涌动的关系； 预测模块，用于根据瓦斯继电器的动作限值，并利用短路电流与变压器油流涌动的关 系预测紧凑型变压器是否发生重瓦斯误动作。
9. 根据权利要求8所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测系统，其特征在于，所述 短路电流与变压器油流涌动的关系包括：不同幅值的短路电流下引起的变压器绕组短路电 磁力的大小、由电磁力引起的绕组振动变形和由绕组振动变形引起的变压器油流涌动的大 小。
10. 根据权利要求9所述的紧凑型变压器重瓦斯保护误动预测系统，其特征在于，所述 分析模块包括： 磁场分析单元，用于根据所述有限元模型对在电网暂态冲击下变压器的漏磁场和绕组 电磁力进行磁场分析，获得漏磁场和短路电磁力； 结构分析单元，用于将所述漏磁场和短路电磁力作为加载条件进行结构分析，得到由 电磁力的作用引起变压器绕组的变形及振动规律； 流固耦合分析单元，用于将变压器绕组的变形及振动规律作为加载条件进行流固耦合 分析，计算变压器绕组振动引起的紧凑型变压器的油流涌动，得到短路电流大小与油流涌 动的关系。
【文档编号】G06F17/50GK104331567SQ201410635932
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】王俊波, 罗容波, 李雷, 李国伟, 徐鑫, 刘少辉, 陈贤熙, 刘昊, 李新 申请人:广东电网有限责任公司佛山供电局