基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)測的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，具體包括以下步驟：定時間間隔從SCADA數(shù)據(jù)庫中獲取當前時間斷面的變壓器各側(cè)有功、無功、電流和變壓器分接頭位置；確定變壓器的有功、無功功率流入側(cè)，并計算在變壓器上的總有功損耗和總無功損耗；結(jié)合各側(cè)電流，利用遞歸最小二乘法計算出變壓器各側(cè)虛擬漏抗和電阻，并做記錄；監(jiān)視變壓器分接頭變化后虛擬漏抗和電阻變化曲線，當發(fā)現(xiàn)虛擬參數(shù)在一段時間內(nèi)變化超過定值，且持續(xù)足夠長時間，則認為變壓器可能存在內(nèi)部故障。本發(fā)明降低了對測量數(shù)據(jù)的要求，同時使得發(fā)電機內(nèi)部故障在線診斷成為方便可行的技術(shù)，從而及時發(fā)現(xiàn)有內(nèi)部故障的變壓器，減少電網(wǎng)損失。
【專利說明】基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，更具體地涉及利用SCADA數(shù)據(jù)，基于對變壓器虛擬電阻和漏抗參數(shù)變化量的跟蹤監(jiān)視，實現(xiàn)對變壓器內(nèi)部故障的在線診斷。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的設(shè)備監(jiān)測主站，例如巡維中心，對變壓器運行狀態(tài)的評價是基于變壓器的溫度、壓力、油氣成分分析等非電氣量指標來實現(xiàn)的。這些方法依賴于對變壓器一次設(shè)備投資相應(yīng)的二次專用量測設(shè)備，不僅需要額外的大量投資，還可能存在設(shè)備安裝改造上的難題，尤其對于已經(jīng)建成的變電站，加裝這些非電氣量的量測設(shè)備對正常運行有較大影響。巡維中心等設(shè)備監(jiān)測主站可以在線從SCADA得到變壓器各側(cè)的電流、電壓、有功、無功、變壓器分接頭位置等量測信息，并且由于這些量測都是位于同一站的同一設(shè)備，因此這些量測的同時性基本有保障。基于這些電氣量測信息可以得到變壓器的電阻、漏抗等參數(shù)信息。這些參數(shù)在設(shè)備正常運行、外部故障及勵磁涌流時不發(fā)生變化，因此，當在線監(jiān)測到變壓器、電容器的電阻、漏抗等參數(shù)發(fā)生明顯變化時，往往意味著設(shè)備內(nèi)部發(fā)生絕緣損壞，繞組變形短路等故障。因此通過實時監(jiān)視設(shè)備的參數(shù)的變化，可以及時發(fā)現(xiàn)變壓器設(shè)備的內(nèi)部故障。從而節(jié)省測量設(shè)備的投資和避免變壓器安裝非電氣量測量設(shè)備的困難。
[0003]此外，傳統(tǒng)的基于電氣量的變壓器參數(shù)識別方法基于較準確的變壓器模型，例如考慮變比、激磁回路阻抗、分相辨識等，其目的是算出更接近于實際的變壓器電阻和漏抗。然而，在電網(wǎng)調(diào)度中心比較容易獲取的SCADA數(shù)據(jù)中，通常只有秒級電壓、電流幅值量測、以及根據(jù)三相功率計算的綜合功率因數(shù)，據(jù)此難以計算出通常意義的準確的變壓器分相參數(shù)。為了使變壓器在線診斷技術(shù)便于在任何常規(guī)的監(jiān)控中心推廣應(yīng)用，因此僅利用SCADA數(shù)據(jù)完成變壓器內(nèi)部的故障診斷是非常必要的。為此，本項目提出了一個基于SCADA的正序電流幅值、綜合有功和無功計算三相變壓器虛擬漏感和電阻的方法；通過對一段時間內(nèi)虛擬漏感和電阻的計算和統(tǒng)計，識別出虛擬漏感和電阻的異常變化，提示運行人員變壓器可能發(fā)生內(nèi)部故障。由于不需要精確算出變壓器的漏感和電阻值，因此降低了對測量數(shù)據(jù)的要求，便于本方法的廣泛實施。此外，同一變電站內(nèi)RTU即SCADA量測數(shù)據(jù)的同時性不會太差，也為本發(fā)明方法的實施和有效利用提供了有利條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是利用在日常電網(wǎng)監(jiān)視中易于獲取的SCADA數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對變壓器設(shè)備內(nèi)部故障的在線診斷。來自于RTU的SCADA數(shù)據(jù)相對于瞬時值錄波數(shù)據(jù)和PMU的動態(tài)相量數(shù)據(jù)來說，具有同步精度不高，數(shù)據(jù)的時間密度不大，沒有準確的電壓或電流相位信息(除了對三相總計功率功率因數(shù)的考慮外)等特點。基于SCADA數(shù)據(jù)通常難以準確計算出變壓器的真實電阻和漏抗。本文提出利用統(tǒng)計方法發(fā)現(xiàn)變壓器電阻和漏抗的異常變化，不需要精確計算出變壓器的電阻和漏抗，降低了對測量數(shù)據(jù)的要求。
[0005]該發(fā)明的具體步驟如下:[0006]1.以秒級時間間隔(例如2秒鐘)從SCADA數(shù)據(jù)庫中獲取最新時間斷面的變壓器各側(cè)三相總有功、三相總無功、各相各側(cè)電流、變壓器分接頭位置；
[0007]2.以變壓器三相總有功功率最大側(cè)為有功功率流入側(cè)Pin，其余側(cè)為有功功率流出側(cè)Ρ_，從而得到變壓器上的總有功消耗Pltjss ；以三繞組降壓變壓器為例，在該變壓器上消耗的有功功率為:
[0008]Ploss = Pin-Poutl-Pout2
[0009]3.以變壓器三相總無功功率絕對值最大側(cè)為無功功率流入側(cè)Qin,其余側(cè)為無功功率流出側(cè)Qtjut,從而得到變壓器上的總無功消耗Qltjss ；以三繞組降壓變壓器為例，在該變壓器上消耗的無功功率為:
[0010]Qioss — Qin_Qoutl_Qout2
[0011]4.以P1()SS、Qloss構(gòu)成量測向量d = [Ploss, Q10Jt,以各相各側(cè)電流當前SCADA有效值量測為基礎(chǔ)構(gòu)成狀態(tài)向量U，對于三繞組降壓變壓器，令
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，該方法僅計算變壓器的虛擬參數(shù)，利用統(tǒng)計方法通過虛擬參數(shù)的異常變化發(fā)現(xiàn)變壓器的內(nèi)部故障，其包含以下步驟: 步驟I):以秒級時間間隔從SCADA數(shù)據(jù)庫中獲取最新時間斷面的變壓器各側(cè)三相總有功、三相總無功、各相各側(cè)電流、變壓器分接頭位置； 步驟2):以變壓器三相總有功功率最大側(cè)為有功功率流入側(cè)Pin，其余側(cè)為有功功率流出側(cè)Ρ_，從而得到變壓器上的總有功消耗Pltjss ；以三繞組降壓變壓器為例，在該變壓器上消耗的有功功率為: P =P-P -P
1 loss 1 in 1 outl 1 out 2 步驟3):以變壓器三相總無功功率絕對值最大側(cè)為無功功率流入側(cè)Qin，其余側(cè)為無功功率流出側(cè)Qtjut，從而得到變壓器上的總無功消耗Qltjss;以三繞組降壓變壓器為例，在該變壓器上消耗的無功功率為:
Qloss Qin Qoutl ^out2 步驟4):以P1()SS、Q1()SS構(gòu)成量測向量d = [Ploss, Q1osJt,以各相各側(cè)電流當前SCADA有效值量測為基礎(chǔ)構(gòu)成狀態(tài)向量u，對于三繞組降壓變壓器，令
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟I)中秒級時間間隔取2秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟5)中求解時間斷面i的參數(shù)相量w的遞歸最小二乘法參數(shù)具體包括以下步驟: (1)對參數(shù)相量中變壓器各虛擬阻抗以及遞歸最小二乘法參數(shù)進行初始化: a)對于三繞組降壓變壓器初始各相各側(cè)電阻電抗為 Wkj= [0.01，0.01，0.01,0.1, 0.1, 0.1]τ ；
W-1 = [Wa,-1 Wb, -1 wC, -JT b)對Wi1中各初始化虛擬參數(shù)設(shè)定信任因子，由此得到對角矩陣P1^1，其對角元素由各信任因子組成，對三繞組變壓器一相的維數(shù)為6X6 ;若設(shè)各信任因子均為0.1，則
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟6)中時間參數(shù)T1取60秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟7)中時間參數(shù)T2取120秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟8)中時間參數(shù)T3取600秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟8)中百分比數(shù)α取20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬參數(shù)變化監(jiān)視的變壓器內(nèi)部故障診斷方法，其特征在于，所述步驟8)中百分比數(shù)β取15%。
【文檔編號】G01R31/00GK104020370SQ201410218498
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】陳浩敏, 李鵬, 郭曉斌, 許愛東, 陳波, 習偉, 姚浩, 段剛, 徐延明 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司