基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法与流程

本发明涉及高压绝缘变压器中局部放电定位，尤其是涉及一种基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法。

背景技术：

1、换流变压器作为直流输电工程的核心设备，其运行可靠性直接影响整个电网安全运行的稳定性。绝缘问题是导致换流变压器故障的重要影响因素。由于变压器油与绝缘纸均为高分子有机物，因此，在电应力、热应力甚至机械应力的作用下，油纸绝缘不可避免地会发生分解，进而产生低分子烃类、h2等特征气体，而分解产生的特征气体会溶解于变压器油中并经过扩散作用分布开来。

2、通过分析油中溶解气体特征以评估油纸绝缘劣化、缺陷存在情况的方法受到研究人员的关注，并在国内逐渐形成以三比值法为代表的油中溶解气体分析(dissolved gasanalysis，dga)法则。dga法具有灵敏度高、反馈直接的优点，历年来在判断油浸式电力变压器内部是否存在局部放电(partial discharge,pd)方面成功实现了有效应用。

3、但因为在线条件下电力变压器内部存在电场、流场与热场的耦合作用，不利于认识溶解气体扩散的基本特性，对于基于dga检测的局部放电定位方法研究较少，因此有必要对于基于溶解气体动态扩散模型进行局部定位进行研究。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种准确性更高的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，该方法包括：

4、基于传感器布置原则，在变压器上布设溶解气体浓度传感器；

5、检测到变压器局部放电信号后，采集溶解气体浓度数据；

6、构建基于溶解气体动态扩散模型的变压器油箱三维仿真模型；

7、基于变压器内部结构和变压器油箱三维仿真模型，调整气体浓度传感器的权重系数；

8、基于采集到的溶解气体浓度数据和调整后的气体浓度传感器的权重系数，采用质心加权算法进行变压器局部放电定位，得到局部放电点的三维坐标。

9、优选地，所述传感器布置原则，包括：溶解气体浓度传感器布设在变压器油箱表面；溶解气体浓度传感器数量最少为4个，且为中心对称分布进行布设；溶解气体浓度传感器位置优先布设在设定空间坐标系的坐标轴上。

10、优选地，所述传感器数量为6个。

11、优选地，所述溶解气体浓度传感器位置优先布设在设定空间坐标系的坐标轴上，具体为：以变压器油箱中心为坐标原点，将溶解气体浓度传感器中心对称布设在坐标轴上。

12、优选地，采用局部放电传感器检测变压器中的局部放电信号。

13、优选地，所述溶解气体浓度传感器中检测到局部放电特征气体，认为检测到变压器中的局部放电信号。

14、优选地，所述检测到局部放电信号后，收集24h溶解气体浓度传感器数据，相隔一个小时进行一次检测。

15、优选地，采用comsol multiphysics有限元仿真软件构建变压器油箱三维仿真模型。

16、优选地，所述基于变压器内部结构和变压器油箱三维仿真模型，调整气体浓度传感器的权重系数，具体为：在变压器油箱三维仿真模型上，随机设置三个局部放电发生点，局部放电产生气体，气体从局部放电发生点上开始扩散，使用质心加权算法进行模拟定位，并与实际局部放电点进行比较，统计其误差，得到气体浓度传感器误差最小的权重系数。

17、优选地，所述基于采集到的溶解气体浓度数据和调整后的气体浓度传感器的权重系数，采用质心加权算法进行变压器局部放电定位，得到局部放电点的三维坐标，表达式为：

18、

19、式中，(x',y',z')为局部放电点的三维坐标，(xi,yi,zi)为第i个气体浓度传感器

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1)本发明通过变压器局部放电定位系统溶解气体传感器浓度传感器布置、检测到局部放电后，收集溶解气体浓度传感器浓度数据，构建基于溶解气体动态扩散模型的变压器油箱三维仿真模型，并基于仿真模型调整各传感器权重系数，利用加权质心算法，基于传感器浓度数据，实现变压器内部局部放电点的准确定位。

22、2)采用溶解气体浓度传感器布设在变压器油箱表面，溶解气体浓度传感器数量最少为4个，且为中心对称分布进行布设，溶解气体浓度传感器位置优先布设在设定空间坐标系的坐标轴上的传感器布置原则，便于进行后续变压器内部局部放电点的准确定位。

23、3)通过局部放电传感器检测变压器中的局部放电信号，或溶解气体浓度传感器中检测到局部放电特征气体则认为检测到变压器中的局部放电信号，本发明给出了多种判断途经，提高了局部放电信号检测的容错性。

24、4)检测到局部放电信号后，收集24h溶解气体浓度传感器数据，相隔一个小时进行一次检测，所得到的气体浓度传感器数据时序性更好，便于进行后续准确定位。

25、5)通过预选在变压器油箱三维仿真模型上，随机设置三个局部放电发生点，局部放电产生气体，气体从局部放电发生点上开始扩散，使用质心加权算法进行模拟定位，并与实际局部放电点进行比较，统计其误差，得到气体浓度传感器误差最小的权重系数，并利用最佳的权重系数进行变压器局部放电定位计算，准确性更高。

技术特征：

1.一种基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述传感器布置原则，包括：溶解气体浓度传感器布设在变压器油箱表面；溶解气体浓度传感器数量最少为4个，且为中心对称分布进行布设；溶解气体浓度传感器位置优先布设在设定空间坐标系的坐标轴上。

3.根据权利要求2所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述传感器数量为6个。

4.根据权利要求2所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述溶解气体浓度传感器位置优先布设在设定空间坐标系的坐标轴上，具体为：以变压器油箱中心为坐标原点，将溶解气体浓度传感器中心对称布设在坐标轴上。

5.根据权利要求1所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，采用局部放电传感器检测变压器中的局部放电信号。

6.根据权利要求1所述的一种基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述溶解气体浓度传感器中检测到局部放电特征气体，认为检测到变压器中的局部放电信号。

7.根据权利要求5或6所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述检测到局部放电信号后，收集24h溶解气体浓度传感器数据，相隔一个小时进行一次检测。

8.根据权利要求1所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，采用comsol multiphysics有限元仿真软件构建变压器油箱三维仿真模型。

9.根据权利要求1所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述基于变压器内部结构和变压器油箱三维仿真模型，调整气体浓度传感器的权重系数，具体为：在变压器油箱三维仿真模型上，随机设置三个局部放电发生点，局部放电产生气体，气体从局部放电发生点上开始扩散，使用质心加权算法进行模拟定位，并与实际局部放电点进行比较，统计其误差，得到气体浓度传感器误差最小的权重系数。

10.根据权利要求1所述的基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，其特征在于，所述基于采集到的溶解气体浓度数据和调整后的气体浓度传感器的权重系数，采用质心加权算法进行变压器局部放电定位，得到局部放电点的三维坐标，表达式为：

技术总结
本发明涉及一种基于溶解气体动态扩散模型的变压器局部放电定位方法，该方法包括：基于传感器布置原则，在变压器上布设溶解气体浓度传感器；检测到变压器局部放电信号后，采集溶解气体浓度数据；构建基于溶解气体动态扩散模型的变压器油箱三维仿真模型；基于变压器内部结构和变压器油箱三维仿真模型，调整气体浓度传感器的权重系数；基于采集到的溶解气体浓度数据和调整后的气体浓度传感器的权重系数，采用质心加权算法进行变压器局部放电定位，得到局部放电点的三维坐标。与现有技术相比，本发明具有定位准确性高的优点。

技术研发人员：倪鹤立,吴治诚,贺林,吴欣烨,傅晨钊,黄骜,邓先钦,周俊杰,张乔根
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25