基于有限元法的電力變壓器繞組變形檢測與識別的仿真研究.pdf

1、電力變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，其健康與否對于整個電網(wǎng)安全運行具有重大意義。繞組變形為最常見的變壓器故障類型之一，并且繞組發(fā)生輕微變形不易被發(fā)現(xiàn)。由于繞組變形具有累積效應(yīng)，隨著變形的加劇，一旦發(fā)生外部短路，可能會造成繞組發(fā)生嚴(yán)重變形，損壞變壓器。因此探究電力變壓器繞組發(fā)生變形的原因、及時準(zhǔn)確的檢測和識別繞組變形十分重要且必要。
　　本文通過有限元法仿真得到變壓器二次側(cè)繞組發(fā)生三相短路時電動力的分布特點，預(yù)測繞組可能發(fā)生

2、的變形類型；利用有限元法計算健康和變形繞組等值電路中的電容、電感參數(shù)；根據(jù)變形繞組的等值電路參數(shù)，通過頻率響應(yīng)法檢測變壓器繞組軸心偏移、輻向變形和餅間間距變化三種變形類型；以變形繞組頻響特性曲線得到的數(shù)據(jù)為主體，利用支持向量機完成三種變形類型的識別。本文取得的主要成果有：
　?、偻ㄟ^電力變壓器的二維有限元模型得到了短路電動力的分布特點。在有限元軟件中建立了變壓器的二維模型，并利用解析法對模型進行驗證；基于仿真得到繞組上短路電動力的

3、分布特點推斷繞組變形類型，作為研究檢測和識別繞組變形的基礎(chǔ)。
　　②提出了電力變壓器健康和變形繞組的等值電路參數(shù)的計算方法?；诮馕龉椒ê陀邢拊ㄓ嬎憷@組的匝間電容、餅間電容、對地電容以及電感值；對兩種方法的計算結(jié)果進行比較，結(jié)果證明有限元法不僅更加準(zhǔn)確，并且能夠計算繞組發(fā)生各類變形的情況下的電路參數(shù)。
　　③揭示了由電力變壓器繞組變形導(dǎo)致等值電路參數(shù)和頻響特性曲線變化的規(guī)律。利用有限元軟件ANSYSMaxwell建立了繞

4、組不同變形類型和程度的模型，通過模型仿真得到電容和電感參數(shù)模擬繞組變形；在電路仿真軟件PSPICE中根據(jù)變形繞組的等值電路得到頻響特性曲線；總結(jié)了繞組發(fā)生變形后等值電路參數(shù)和頻響特性曲線諧振點的頻率、幅值的變化規(guī)律，檢測繞組變形情況。
　　④基于支持向量機(SVM)實現(xiàn)了電力變壓器繞組變形類型識別。在繞組的頻響特性曲線中提取諧振點的頻率、幅值變化量和低、中、高頻段的相關(guān)系數(shù)，將其作為訓(xùn)練和測試樣本的兩種特征量識別繞組變形類型；識別