一種變壓器運行狀態(tài)在線監(jiān)控方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開的一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法和裝置，獲取變壓器的電壓參數(shù)和電流參數(shù)，以及變壓器的地理位置信息，并通過預(yù)設(shè)的變壓器的數(shù)字模型，計算對變壓器的物理場進行仿真計算，進而得到變壓器的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，相比于監(jiān)控人員定期巡檢變壓器的方式，便于監(jiān)控人員及時了解變壓器的運行狀態(tài)，提高了監(jiān)控效率，降低了監(jiān)控成本。
【專利說明】
-種變壓器運行狀態(tài)在線監(jiān)控方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本申請設(shè)及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，設(shè)及一種變壓器運行狀態(tài)監(jiān)控方法和 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 供電電網(wǎng)中的變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備。為減少變壓器發(fā)生故障停止工 作，或者啟動各種保護機制而停止工作，造成的重大經(jīng)濟損失，目前，人工對變壓器進行定 期巡檢。但是，運種人工對變壓器進行定期巡檢方式，不能及時了解變壓器的運行狀態(tài)，并 且，效率低，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本申請?zhí)岢鲆环N變壓器運行狀態(tài)在線監(jiān)控方法和裝置，欲通過在線監(jiān) 控變壓器的運行狀態(tài)，及時了解變壓器的運行狀態(tài)，實現(xiàn)提高對變壓器的監(jiān)控效率，降低監(jiān) 控成本目的。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：
[0005] -種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，包括：
[0006] 獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，所述參數(shù)信號包括電壓參數(shù)和電流參 數(shù)；
[0007] 根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的所述變壓器的數(shù)字模型，進行所述變壓器的物理場的 仿真計算，所述數(shù)字模型包括所述變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)；
[000引根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的運行狀態(tài)；
[0009] 顯示所述運行狀態(tài)和所述地理位置信息。
[0010] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù)字模型，進行所述變壓器物理 場的仿真計算，包括：
[0011] 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的電磁分析子模型，進行所述變壓器的電磁場 的仿真計算，所述電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布和線圈中不平衡電流分 布的計算。
[0012] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù)字模型，進行所述變壓器物理 場的仿真計算包括：
[0013] 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的流體分析子模型，進行所述變壓器的流體場 的仿真計算，所述流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布和換熱效率的計算。
[0014] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù)字模型，進行所述變壓器物理 場的仿真計算包括：
[0015] 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進行所述變壓器的結(jié)構(gòu)場 的仿真計算，所述結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計算。
[0016] 優(yōu)選的，所述根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的運行狀態(tài)后，還包括：
[0017] 判斷所述運行狀態(tài)是否為停止狀態(tài)，若是，則進行報警操作。
[0018] -種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置，包括：
[0019] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，所述參數(shù)信號包括 電壓參數(shù)和電流參數(shù)；
[0020] 物理場計算模塊，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的所述變壓器的數(shù)字模型，進行 所述變壓器的物理場的仿真計算，所述數(shù)字模型包括所述變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)；
[0021] 運行狀態(tài)模塊，用于根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的運行狀態(tài)；
[0022] 顯示模塊，用于顯示所述運行狀態(tài)和所述地理位置信息。
[0023] 優(yōu)選的，所述物理場計算模塊包括：
[0024] 電磁場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的電磁分析子模型，進 行所述變壓器的電磁場的仿真計算，所述電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布 和線圈中不平衡電流分布的計算。
[0025] 優(yōu)選的，所述物理場計算模塊包括：
[0026] 流體場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的流體分析子模型，進 行所述變壓器的流體場的仿真計算，所述流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布 和換熱效率的計算。
[0027] 優(yōu)選的，所述物理場計算模塊包括：
[0028] 結(jié)構(gòu)場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進 行所述變壓器的結(jié)構(gòu)場的仿真計算，所述結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計 算。
[0029] 優(yōu)選的，還包括：
[0030] 報警單元，用于判斷所述運行狀態(tài)是否為停止狀態(tài)，若是，則進行報警操作。
[0031] 從上述的技術(shù)方案可W看出，本申請公開的一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法 和裝置，獲取變壓器的電壓參數(shù)和電流參數(shù)，W及變壓器的地理位置信息，并通過預(yù)設(shè)的變 壓器的數(shù)字模型，計算對變壓器的物理場進行仿真計算，進而得到變壓器的運行狀態(tài)，實現(xiàn) 了變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，相比于監(jiān)控人員定期巡檢變壓器的方式，便于監(jiān)控人員及 時了解變壓器的運行狀態(tài)，提高了監(jiān)控效率，降低了監(jiān)控成本。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1為本實施例公開的一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法的流程圖；
[0034] 圖2為本實施例公開的一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0036] 本實施例公開了一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，參見圖1所示，包括：
[0037] 步驟Sll:獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，參數(shù)信號包括電壓參數(shù)和電流 參數(shù)。
[0038] 在變壓器的預(yù)設(shè)位置設(shè)置傳感器采集變壓器的電壓參數(shù)和電流參數(shù)，W及變壓器 的地理位置信息。
[0039] 步驟S12:根據(jù)參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器的數(shù)字模型，進行變壓器的物理場的仿真 計算，數(shù)字模型包括變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)。
[0040] 將采集的電流參數(shù)和電壓參數(shù)作為變壓器的數(shù)字模型的輸入量，變壓器的數(shù)字模 型根據(jù)輸入的電流參數(shù)和電壓參數(shù)進行物理場的仿真計算，得到變壓器的運行狀態(tài)。數(shù)字 模型通過聲、光、電、圖像、=維動畫W及計算機程控技術(shù)與實體模型相融合，可W充分體現(xiàn) 展示內(nèi)容的特點，達到一種惟妙惟肖、變化多姿的動態(tài)視覺效果。變壓器的數(shù)字模型可W通 過變壓器的設(shè)計圖紙或者現(xiàn)場測量等手段設(shè)置而成。
[0041] 步驟S13:根據(jù)仿真計算結(jié)果得到變壓器的運行狀態(tài)。
[0042] 得到仿真計算結(jié)果后將仿真計算結(jié)果的數(shù)字結(jié)果轉(zhuǎn)化為仿真計算結(jié)果的文字描 述即為得到了變壓器的運行狀態(tài)。
[0043] 步驟S14:顯示運行狀態(tài)和地理位置信息。
[0044] 本實施例公開一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，包括獲取變壓器的電壓參數(shù) 和電流參數(shù)，W及變壓器的地理位置信息，并通過預(yù)設(shè)的變壓器的數(shù)字模型，計算對變壓器 的物理場進行仿真計算，進而得到變壓器的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控， 相比于監(jiān)控人員定期巡檢變壓器的方式，便于監(jiān)控人員及時了解變壓器的運行狀態(tài)，提高 了監(jiān)控效率，降低了監(jiān)控成本。并且，根據(jù)變壓器的運行狀態(tài)，可W及時對變壓器需要維護 部分進行確定，減少了變壓器的故障發(fā)生率，進而減少了經(jīng)濟損失。
[0045] 在根據(jù)仿真計算結(jié)果得到變壓器的運行狀態(tài)后，還可W判斷運行狀態(tài)是否為停止 狀態(tài)，若是，則進行報警操作。即當變壓器由于故障或啟動保護機制而停止運行后，進行報 警W提示監(jiān)控人員進行定制運行后的變壓器進行及時處理。
[0046] 物理場的仿真計算包括電磁場、結(jié)構(gòu)場和流體場的仿真計算?？蒞采用ANSYS前處 理體系，對變壓器的數(shù)字模型進行處理，得到電磁分析子模型、結(jié)構(gòu)分析子模型和流體分析 子模型。根據(jù)獲取的電壓參數(shù)和電流參數(shù)，W及數(shù)字模型的電磁分析子模型，進行變壓器的 電磁場的仿真計算，電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布和線圈中不平衡電流 分布的計算等。具體的，利用ANSYS的Maxwell有限元分析功能，從電磁場的角度分析變壓器 的電場強度分布、絕緣安全性、磁場分布、結(jié)構(gòu)件的雜散損耗、短路電動力和線圈中的不平 衡電流分布等。在分析過程中用到的核屯、理論為麥克斯韋方程組。
[0047] 根據(jù)參數(shù)信號和數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進行變壓器的結(jié)構(gòu)場的仿真計算， 結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計算。利用ANSYS建立變壓器絕緣臺瓷瓶、巧 架、繞組、鐵忍等組成的結(jié)構(gòu)分析子模型，分析變壓器的結(jié)構(gòu)強度和變形程度等。對于一個 線性靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，位移lx}由矩陣方程比]{x} = {F}解出，其中比]是一個常量矩陣，{F}是 靜態(tài)加在結(jié)構(gòu)分析子模型上的力、阻尼等。
[0048]根據(jù)參數(shù)信號和數(shù)字模型的流體分析子模型，進行變壓器的流體場的仿真計算， 流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布和換熱效率的計算。具體的，利用ANSYS分 析變壓器冷卻油路油流流量分布、換熱效率等。將計算域離散化控制體，在運些控制體上求 解質(zhì)量、動量、能量、組分等通用守恒方程，從而將偏微分方程組離散化為代數(shù)方程組，用數(shù) 值方狹求値化擲韋賴巧W巧浩流化揚値。
[0049 [(K)加 為擴1
[0051 ] -種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置，參見圖2所示，包括：
[0052] 數(shù)據(jù)獲取模塊11，用于獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，參數(shù)信號包括電 壓參數(shù)和電流參數(shù)。
[0053] 物理場計算模塊12,用于根據(jù)參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器的數(shù)字模型，進行變壓器 的物理場的仿真計算，數(shù)字模型包括變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)。
[0054] 運行狀態(tài)模塊13,用于根據(jù)仿真計算結(jié)果得到變壓器的運行狀態(tài)。
[0055] 顯示模塊14，用于顯示運行狀態(tài)和地理位置信息。
[0056] 本實施例公開一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置，獲取變壓器的電壓參數(shù)和電 流參數(shù)，W及變壓器的地理位置信息，并通過預(yù)設(shè)的變壓器的數(shù)字模型，計算對變壓器的物 理場進行仿真計算，進而得到變壓器的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控，相比 于監(jiān)控人員定期巡檢變壓器的方式，便于監(jiān)控人員及時了解變壓器的運行狀態(tài)，提高了監(jiān) 控效率，降低了監(jiān)控成本。并且，根據(jù)變壓器的運行狀態(tài)，可W及時對變壓器需要維護部分 進行確定，減少了變壓器的故障發(fā)生率，進而減少了經(jīng)濟損失。
[0057] 變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置還可W包括:報警單元，用于判斷變壓器的運行 狀態(tài)是否為停止狀態(tài)，若是，則進行報警操作。
[0058] 物理場計算模塊包括:電磁場計算單元，流體場計算單元和結(jié)構(gòu)場計算單元。電磁 場計算單元，用于根據(jù)參數(shù)信號和數(shù)字模型的電磁分析子模型，進行變壓器的電磁場的仿 真計算，電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布和線圈中不平衡電流分布的計算。 流體場計算單元，用于根據(jù)參數(shù)信號和數(shù)字模型的流體分析子模型，進行變壓器的流體場 的仿真計算，流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布和換熱效率的計算。結(jié)構(gòu)場 計算單元，用于根據(jù)參數(shù)信號和數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進行變壓器的結(jié)構(gòu)場的仿真 計算，結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計算。
[0059] 對于裝置實施例而言，由于其基本相應(yīng)于方法實施例，所W相關(guān)之處參見方法實 施例的部分說明即可。W上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件 說明的單元可W是或者也可W不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可W是或者也可W 不是物理單元，即可W位于一個地方，或者也可W分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？蒞根據(jù)實際的 需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不 付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可W理解并實施。
[0060] 在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另 一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示運些實體或操作之間存在任何運種實際 的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包 含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括 沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為運種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。 在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在包括所述要素 的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0061] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0062] 對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。 對運些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可W在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請 將不會被限制于本文所示的運些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括： 獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，所述參數(shù)信號包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)； 根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的所述變壓器的數(shù)字模型，進行所述變壓器的物理場的仿真 計算，所述數(shù)字模型包括所述變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)； 根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的運行狀態(tài)； 顯示所述運行狀態(tài)和所述地理位置信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù) 字模型，進行所述變壓器物理場的仿真計算，包括： 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的電磁分析子模型，進行所述變壓器的電磁場的仿 真計算，所述電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布和線圈中不平衡電流分布的 計算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù) 字模型，進行所述變壓器物理場的仿真計算包括： 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的流體分析子模型，進行所述變壓器的流體場的仿 真計算，所述流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布和換熱效率的計算。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的變壓器數(shù) 字模型，進行所述變壓器物理場的仿真計算包括： 根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進行所述變壓器的結(jié)構(gòu)場的仿 真計算，所述結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計算。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的 運行狀態(tài)后，還包括： 判斷所述運行狀態(tài)是否為停止狀態(tài)，若是，則進行報警操作。6. -種變壓器運行狀態(tài)的在線監(jiān)控裝置，其特征在于，包括： 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取變壓器的參數(shù)信號和地理位置信息，所述參數(shù)信號包括電壓 參數(shù)和電流參數(shù)； 物理場計算模塊，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和預(yù)設(shè)的所述變壓器的數(shù)字模型，進行所述 變壓器的物理場的仿真計算，所述數(shù)字模型包括所述變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)； 運行狀態(tài)模塊，用于根據(jù)仿真計算結(jié)果得到所述變壓器的運行狀態(tài)； 顯示模塊，用于顯示所述運行狀態(tài)和所述地理位置信息。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述物理場計算模塊包括： 電磁場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的電磁分析子模型，進行所 述變壓器的電磁場的仿真計算，所述電磁場的仿真計算包括電場強度分布、磁場分布和線 圈中不平衡電流分布的計算。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述物理場計算模塊包括： 流體場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的流體分析子模型，進行所 述變壓器的流體場的仿真計算，所述流體場的仿真計算包括冷卻油路油流的流量分布和換 熱效率的計算。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述物理場計算模塊包括： 結(jié)構(gòu)場計算單元，用于根據(jù)所述參數(shù)信號和所述數(shù)字模型的結(jié)構(gòu)分析子模型，進行所 述變壓器的結(jié)構(gòu)場的仿真計算，所述結(jié)構(gòu)場的仿真計算包括結(jié)構(gòu)強度和變形程度的計算。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括： 報警單元，用于判斷所述運行狀態(tài)是否為停止狀態(tài)，若是，則進行報警操作。
【文檔編號】G01R31/00GK106018995SQ201610305343
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】李德波, 許凱, 鐘俊, 馮永新, 孟源源, 楊賢, 周丹, 柯春俊, 饒章權(quán)
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院