基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法
【专利摘要】本发明提供一种基于虚拟参数变化监测的变压器内部故障诊断方法，具体包括以下步骤：定时间间隔从SCADA数据库中获取当前时间断面的变压器各侧有功、无功、电流和变压器分接头位置；确定变压器的有功、无功功率流入侧，并计算在变压器上的总有功损耗和总无功损耗；结合各侧电流，利用递归最小二乘法计算出变压器各侧虚拟漏抗和电阻，并做记录；监视变压器分接头变化后虚拟漏抗和电阻变化曲线，当发现虚拟参数在一段时间内变化超过定值，且持续足够长时间，则认为变压器可能存在内部故障。本发明降低了对测量数据的要求，同时使得发电机内部故障在线诊断成为方便可行的技术，从而及时发现有内部故障的变压器，减少电网损失。
【专利说明】基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]该发明的具体步骤如下:[0006]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；
[0007]2.以变压器三相总有功功率最大侧为有功功率流入侧Pin，其余侧为有功功率流出侧Ρ_，从而得到变压器上的总有功消耗Pltjss ；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:
[0008]Ploss = Pin-Poutl-Pout2
[0009]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Qin,其余侧为无功功率流出侧Qtjut,从而得到变压器上的总无功消耗Qltjss ；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:
[0010]Qioss — Qin_Qoutl_Qout2
[0011]4.以P1()SS、Qloss构成量测向量d = [Ploss, Q10Jt,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
[0012]
【权利要求】
1.一种基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，该方法仅计算变压器的虚拟参数，利用统计方法通过虚拟参数的异常变化发现变压器的内部故障，其包含以下步骤: 步骤I):以秒级时间间隔从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； 步骤2):以变压器三相总有功功率最大侧为有功功率流入侧Pin，其余侧为有功功率流出侧Ρ_，从而得到变压器上的总有功消耗Pltjss ；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 =P-P -P
1 loss 1 in 1 outl 1 out 2 步骤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Qin，其余侧为无功功率流出侧Qtjut，从而得到变压器上的总无功消耗Qltjss;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:
Qloss Qin Qoutl ^out2 步骤4):以P1()SS、Q1()SS构成量测向量d = [Ploss, Q1osJt,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
2.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤I)中秒级时间间隔取2秒。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤5)中求解时间断面i的参数相量w的递归最小二乘法参数具体包括以下步骤: (1)对参数相量中变压器各虚拟阻抗以及递归最小二乘法参数进行初始化: a)对于三绕组降压变压器初始各相各侧电阻电抗为 Wkj= [0.01，0.01，0.01,0.1, 0.1, 0.1]τ ；
W-1 = [Wa,-1 Wb, -1 wC, -JT b)对Wi1中各初始化虚拟参数设定信任因子，由此得到对角矩阵P1^1，其对角元素由各信任因子组成，对三绕组变压器一相的维数为6X6 ;若设各信任因子均为0.1，则
4.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤6)中时间参数T1取60秒。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤7)中时间参数T2取120秒。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤8)中时间参数T3取600秒。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤8)中百分比数α取20%。
8.根据权利要求1所述的基于虚拟参数变化监视的变压器内部故障诊断方法，其特征在于，所述步骤8)中百分比数β取15%。
【文档编号】G01R31/00GK104020370SQ201410218498
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】陈浩敏, 李鹏, 郭晓斌, 许爱东, 陈波, 习伟, 姚浩, 段刚, 徐延明 申请人:中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 南方电网科学研究院有限责任公司