基于Matlab的三相双绕组变压器的研究

变压器是电力系统中的主设备之一,对它的研究是很有必要的。本文用Matlab对三相双绕组变压器进行仿真研究。对变压器产生保护误动,空载合闸以及单相对地短路的原因进行仿真分析,在此基础上,对三相双绕组运行状态和故障状态进行研究,主要是对单相,两相短路和三相短路进行模拟仿真。指出在三相变压器里,三绕组变压器的特性及结构与双绕组仍然是基本一致的,即相当于两个双绕组变压器;变压器中的不对称现象是由外施电压的不对称和负载的不对称而引起的。这两种原因都将导致二次电压不对称。当发生短路故障时,将会影响变压器的正常运行。实验表明,本文不仅具有理论意义,而且具有实际意义。     

雷电冲击下变压器绕组故障仿真模型研究

利用大型变压器进行模拟故障的试验研究周期长、代价高,且不易获取试验数据,而通过仿真模拟故障可方便获取更全面的故障数据,有利于诊断方法的研究。现有冲击电压下绕组分布参数模型考虑不全面,误差较大,不利于进行故障特征分析。以一个单相双绕组变压器模型为例,利用有限元法计算了绕组分布参数,通过与多导体传输线模型对比,选择合理的电气参数建立改进的分布参数模型,仿真结果表明此模型可更准确进行雷电冲击下变压器绕组故障模拟,有利于故障特征分析和诊断方法的研究。     

变压器匝间短路故障电-磁-热多物理场协同分析

电力变压器是电力系统的关键核心设备，变压器的运行状态直接影响供电的可靠性。针对实际实验中变压器匝间短路系列故障设置困难问题，采用有限元仿真软件建立与实际变压器一致的电磁场仿真模型，分析了变压器空载时电流电压特性，验证了模型的准确性；建立了变压器低压侧匝间短路故障仿真模型和电路模型，得到了匝间短路时绕组电流变化趋势和电磁关系变化方程。研究了短路匝数不同对变压器绕组电流和电磁参数的影响，从短路4匝到16匝，短路电流最大值从14.5 kA降到4.2 kA，磁场的最大值为正常值的20多倍；建立了变压器三维温度场模型，对比了变压器正常和不同匝间短路故障工况时的温度场分布，发生4匝短路故障时，匝间短路绕组部分温度达到500 ℃，并且随着短路匝数的增加短路绕组部分温度上升，而其他部分温度变化在100 ℃以内，结果表明匝间短路故障会严重影响短路绕组部分温度场分布，而对其它部分影响较小     

变压器绕组短路故障多特征融合诊断

绕组匝间短路是变压器最常见的初期故障类型之一.为了提高轻度故障的诊断准确率,考虑绕组短路电流、绕组温度、电流密度和磁通偏移特征,提出了变压器绕组短路故障的多特征融合诊断方法.首先建立了变压器绕组短路的COMSOL空间模型,将仿真结果和理论计算结果进行对比,证明空间模型的正确性.然后,对变压器轻度故障时进行了故障模拟和故障特征分析,提取其电流特征参量、温度特征参量、电流密度偏移率和磁通偏移率作为故障特征.采用BP网络进行故障识别.变压器的工程诊断实例验证了本文方法的有效性.     

电力变压器的数学模型与仿真的研究

提出了一个三相、双绕组、Y0 /Δ - 11电力变压器 (由三个单相变压器组成 )的实时仿真模型 ,给出了合适的数字积分方法 ,并对该变压器空载合闸的合闸涌流的电磁暂态过程及正常负载运行过程进行了仿真 .仿真实例在PC机系统上的运行结果表明 ,所提出的模型和选用的数字积分方法是正确的 ,并且能实时实现     

基于励磁电感参数识别的变压器励磁涌流判别方法

对基于励磁电感参数识别的变压器励磁涌流判别方法进行了研究,指出其不能直接应用于电流互感器接于绕组外侧三相变压器的局限性.针对这一问题,提出了一改进算法,使此原理不仅可以应用于单相变压器和能直接测量三角形接线侧绕组相电流的三相变压器,而且也可以直接应用于三角形接线侧电流互感器接于绕组外的三相变压器,并通过动模试验验证了该方法的正确性与判据的有效性.仿真结果表明,改进的保护算法能够快速有效地进行励磁涌流和内部故障电流的识别,算法本身稳定,在内部故障时具有较高的灵敏度.     

电力变压器的数学模型与仿真的研究

提出了一个三相、双绕组、Y0/△-11电力变压器（由三个单相变压器组成）的实时仿真模型,给出了合适的数字积分方法,并对该变压器空载合闸的涌流的电磁暂态过程及正常负载运行过程进行了仿真。仿真实例在PC机系统上的运行结果表明,所提出的模型和选用的数字积分方法是正确的,并且能实时实现。     

Smith单相电容电动机电容器故障运行的建模

建立了Smith单相电动机电容器故障运行时在α - β - 0坐标系下的瞬态数学模型.此模型适用于任何接线方式的对称三绕组单相电容电动机电容器故障的瞬态分析,尤其便于计算机编程.通过实例进行仿真和试验,验证了该模型的正确性.研究表明,Smith单相电容电动机运行中电容器短路是一种较为严重的故障,有可能产生很大的冲击转矩,造成强烈的机械振动;电容器开路故障有可能使定子三相电流严重不平衡,致使某相绕组烧毁.     

判断差动保护电流回路正确接线的方法

差动保护是大型变压器的主保护,主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障,同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器,继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差。理论上讲,正常运行及外部故障时,差动回路电流为零。由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致,互感器的二次接线正确与否将直接影响到设备的安全运行。差动保护电流回路接线是否正确,可通过相量分析法和带负荷检验法进行判断。本文将简要介绍这两种方法,并举出计算实例。     

双余度永磁同步电机温度场分析

介绍了一种各相绕组间低热耦合无电磁耦合双余度永磁同步电机.通过二维电磁场有限元分析,得到了电机定子绕组铜耗,定子铁心大齿、小齿和轭部铁耗,以及永磁体和护套的涡流损耗,计算出它们的生热率.根据传热学理论,确定了电机各部件的导热系数和表面传热系数,并对定子绕组线圈进行了精细化建模,建立了电机三维温度场模型,通过有限元分析得到了额定工况下电机的三维全域稳态温度分布结果.当一套绕组发生单相短路故障另一套绕组单独工作时,故障相绕组和工作绕组最高温度相差7.1,℃,说明相绕组间热耦合较低;当两套绕组同时工作时,机壳表面最高温度的分析结果和实验结果误差为4.5%,,验证了分析方法的有效性.     

倒置式油浸电流互感器内部温度场分布及内部压力影响特性研究

电流互感器在电力系统中将一次系统中的大电流转换为供二次测量计量保护用的小电流,对电力系统的稳定运行及故障电流测量具有不可或缺的作用.在线运行过程中,由于局部放电、发热故障等原因造成了互感器内部油中气体异常增长,导致内部压力急剧增大,易造成绝缘损坏进而发生爆炸等事故.为研究互感器内部温度场分布及压力变化影响因素,及时发现内部压力剧增故障,通过ANSYS软件仿真建立了220 kV倒置式油浸电流互感器模型,利用有限元分析方法得到了倒置式油浸电流互感器内部温度场分布规律,并通过建立倒置式油浸电流互感器试验平台,验证了仿真的有效性,同时设计了基于MD-T P R互感器的压力在线监测系统,得到了互感器内部压力影响特性.     

基于多种群蚁群算法的变压器故障检测次序寻优方法研究

针对传统变压器故障检测次序的不足,在研究变压器故障树分析方法的基础上,提出了一种基于多种群蚁群算法的变压器故障检测次序寻优方法.首先给出了多种群蚁群算法的原理和模型;然后利用蚁群算法的全局优化和启发式寻优的特点,对变压器故障检测次序进行优化;最后,以分接开关故障树为例验证了多种群蚁群算法在变压器故障检测次序寻优中的可行性和有效性.     

油浸式变压器微型机器鱼姿态定位

为有效检测大型变压器内部的故障位置和故障类型,利用微型机器鱼对变压器内部进行视觉观测,可较直观地检查变压器内部器件有无异常等。在微型机器鱼检测过程中,如何实现微型机器鱼位姿的准确定位是机器鱼任务完成的关键。针对金属封闭空间内变压器油中微型机器鱼位姿检测的问题,提出了基于声-电位姿定位和惯性导航相结合的联合位姿检测方法。通过分析超声信号在变压器内部及外壳上的传播特性提出了声-电联合定位装置安装方式;基于内嵌式的安装方式设计了声-电联合定位传感器,构建了变压器机器鱼姿态计算数学模型,并对变压器机器鱼姿态定位进行了仿真测试,测试结果表明:基于声-电位姿定位方法并结合构建的变压器机器鱼姿态计算模型,可以实现机器鱼在变压器内的同步定位。     

油浸式变压器微型仿生鱼全局路径规划策略

为有效检测大型变压器内部的故障位置和故障类型,通过利用微型仿生鱼对变压器内部进行视觉观测,可较直观的检查变压器内部故障。微型仿生鱼在检测过程中的路径规划是仿生鱼任务完成的关键。针对变压器内部复杂的三维空间,本文提出了基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略,并利用LABVIEW对变压器微型仿生鱼的三维全局路径规划结果进行了仿真分析。分析结果表明：当引入了人工势场法的相关机理,蚁群算法将不再盲目进行搜索,而是优先选取人工势场合力方向的临近栅格点,提高了算法搜索速度和全局寻优能力。基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略对微型仿生鱼进行了有效路径规划,具有较好的实用性,这对后续变压器微型仿生鱼样机的控制提供了重要参考。     

考虑叠片效应的变压器铁心多场仿真模型研究

为了提高电力变压器铁心噪声预估的准确性,通过修正铁心的动力学参数,利用能量法分配等效磁致伸缩力载荷,建立电磁-结构-声场耦合的仿真计算模型。应用有限元方法求解了三相三柱变压器铁心在空载条件下的磁通密度分布、表面振动速度分布以及声场分布,对比实验测量与铁心模型仿真结果,发现修正后的铁心模型噪声仿真结果与实验吻合度更高;该数值计算模型为预估变压器铁心振动噪声提供了更为准确的分析手段。     

电力变压器的励磁涌流和匝间故障识别新方法

在引入瞬时功率Pq分解的基础上，提出了一种依据变压器两侧三相差瞬时有功功率和瞬时无功功率中直流分量比值的变化关系来识别变压器励磁涌流和匝间短路故障的新方法．该方法既具有传统变压器电流差动保护简便易行的优势，同时又从平均有功与平均无功相对变化关系出发，进一步揭示了变压器励磁涌流与匝间短路故障本质上的不同．EMTP仿真实验结果表明：该方法简单可靠，识别效果显．     

基于遗传小波神经网络的变压器故障诊断

电力变压器油中溶解气体的色谱分析是变压器故障诊断的重要方法,通过该方法可以间接了解变压器的运行状态和内部潜在故障.人工神经网络已经成功地应用于电力变压器故障诊断,但学习样本数多和输入输出关系复杂性减慢了网络的收敛速度.为解决此问题,将用遗传算法改进的小波神经网络应用于电力变压器故障诊断,克服小波算法易于陷入局部极小、收敛速度慢等缺点.     

变压器直流扰动多物理参数变化特性

本文针对变压器直流扰动多物理参数变化问题,研究不同直流扰动状态下多物理参数变化特性。构建变压器直流扰动状态下多物理场模型,分析绕组/铁芯振动机理与箱体涡流损耗原理。通过变压器多物理场顺序耦合算法循环迭代求解电磁参数,将电磁参数作为机械、涡流场输入参数,进一步求解振动加速度及损耗参数。通过多物理场顺序耦合算法,仿真分析变压器不同直流扰动状态下电磁参数与机械振动、箱体涡流损耗的变化情况及对应关系。进一步,搭建动模实验平台,采集变压器不同直流扰动状态下内部绕组电流、励磁电流及振动加速度数据,并与仿真结果进行对比,验证本文方法的有效性和正确性。     

基于磁通和电流不对称椭圆模型的变压器励磁涌流判别新算法

依据变压器空投时磁通和电流的严重不对称变化和正常运行或内部故障时磁滞影响使磁通和电流成偏移的近似椭圆对称变化,对磁通和电流做适当的变换处理.在一定数据窗内定义一个反应准椭圆中心的偏移度,并连续取半个周期准椭圆中心的偏移度平均值来反应磁通和电流是否对称变化.变压器空投时偏移度较大;内部故障时偏移度小;空投略微严重的内部故障时偏移度由大到小变化.偏移度大小作为区分励磁涌流和故障电流的判据,简单可靠,具有较高灵敏度.通过试验和仿真证明此种方法可以有效地区分励磁涌流和故障电流,具有较高的实用性.