CN104361173B - 一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，基于仿真软件，包括：根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；设置仿真变压器的参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；获取预定数量的该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；统计所有该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。同时，本发明施例还提供一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统。
Description
技术领域
本发明涉及电机软件仿真技术领域，特别是涉及一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法及系统。
背景技术
变压器作为电力系统输配电的组成部分，其安全性与稳定性对国民经济的发展具有重要的意义。在电压等级不断提升的今天，因变压器事故而造成的电力系统瘫痪越发频繁，这不仅不利于经济的快速发展，且严重地影响了居民的正常生活，据统计，目前，由变压器绕组变形引起的事故比例最高，可达事故总量的71.1％。
目前电力系统中使用较多的变压器绕组故障检测方法主要为短路阻抗法，但该法只能对故障的严重程度进行检测，却不能有效地对绕组的故障类型进行判定，这就对现场人员了解绕组内部变形情况产生了较为负面的影响，且不利于下一步检测工作的开展。因此，为了判断出变压器绕组的状态——正常状态或是发生了某种绕组变形的故障状态，我们需要对大量的绕组正常的或是绕组发生了某种形变的变压器的漏抗参数数值做测量，通过大量的数据，得出变压器绕组状态与漏抗参数之间的关系，即得知当变压器绕组正常时，该变压器漏抗参数的数值的范围区间，当变压器绕组发生了某种绕组形变时，该变压器漏抗参数的数值的范围区间，从而，反过来，通过测得变压器漏抗参数的数值，判定其所处的范围区间，从而判定所测变压器的绕组是处于何种状态。
然而，由于为了得出变压器绕组状态与漏抗参数之间的关系需要大量的变压器，其中包含大量已经发生绕组形变的变压器，若利用实际变压器来对绕组状态与变压器漏抗参数的关系进行研究，将会损失大量的实际变压器，造成极大的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法与系统，以解决现有技术中使用实际变压器来获取变压器绕组状态与变压器漏抗参数的关系而造成极大浪费的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，基于仿真软件，包括：
根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
设置仿真变压器的参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；
获取预定数量的该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
统计所有该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该预定绕组状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该预定绕组状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。
其中，所述根据实际变压器尺寸按预定比例建立仿真变压器包括：
建立仿真变压器铁芯，包括设置仿真变压器铁芯中心点坐标；
建立仿真变压器高压绕组，包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状；
建立仿真变压器低压绕组，包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状；
建立仿真变压器油箱和仿真变压器油。
其中，所述设置仿真变压器参数包括：
设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
设置仿真变压器油箱的临界条件，包括设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
设置仿真变压器油的参数。
其中，所述设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向包括：
根据实际变压器的铭牌上标出的高压绕组的电流大小来设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小；
设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的方向为逆时针方向；
其中，所述设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向包括：
根据设置的第一电流密度的大小，和实际变压器的铭牌上记载的变压器高压绕组数目与变压器低压绕组的数目的比例，来设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小；
设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的方向为顺时针方向。
其中，所述设置仿真变压器绕组处于某种绕组状态包括：
设置所有第一类中心点坐标的纵坐标相同，
设置所有第二类中心点坐标的纵坐标相同，
设置所有第一类中心点坐标、所有第二类中心点坐标和仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标数值为相同，
设置仿真变压器铁芯中心坐标的数值保持不变，
设置所有高压单匝线圈的通径和横截面形状相同，且设置所有低压单匝线圈的通径和横截面形状相同，使仿真变压器绕组处于正常状态；
在仿真变压器绕组处于正常状态的基础上，
改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的纵坐标数值，使仿真变压器绕组处于纵向移动故障状态；
改变仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标或改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的横坐标数值，使仿真变压器绕组处于轴向移动故障状态；
设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标和/或纵坐标的数值持续变化，使仿真变压器绕组处于绕组铁芯松动故障状态；
增大全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的通径，使仿真变压器绕组处于绕组鼓包故障状态；
使全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的横截面形状发生弯曲，使仿真变压器绕组处于绕组翘曲故障状态。
其中，所述获取预定数量的该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值包括：
获取仿真变压器的磁能参数数值W；
通过磁能参数数值W计算得仿真变压器漏感参数数值L；
通过漏感参数数值L计算得到仿真变压器漏抗参数数值XL；其中，
通过磁能参数数值W计算得变压器漏感参数数值L的计算公式为：
其中，Ig为第一电流密度的大小；
通过漏感参数数值L计算得到仿真变压器漏抗参数数值XL的计算公式为：
XL＝2×π×f×L，
其中，π取值为3.14，f取值为50Hz。
一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统，基于上述的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，包括：
模型建立模块、设置模块、数值计算模块和统计模块；其中，
所述模型建立模块，用于根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
所述设置模块，用于设置仿真变压器参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；
所述数值计算模块，用于获取预定数量的该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
所述统计模块，用于统计所有该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该预定绕组状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该预定绕组状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。
其中，所述模型建立模块包括：
铁芯建立单元、高压绕组建立单元、低压绕组建立单元、油箱建立单元和油建立单元；其中，
所述铁芯建立单元，用于建立仿真变压器铁芯，包括设置仿真变压器铁芯中心点坐标；
所述高压绕组建立单元，用于建立仿真变压器高压绕组，包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状；
所述低压绕组建立单元，用于建立仿真变压器低压绕组，包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状；
所述油箱建立单元，用于建立仿真变压器油箱；
所述油建立单元，用于建立仿真变压器油。
其中，所述设置模块包括：
铁芯设置单元、高压绕组设置单元、低压绕组设置单元、油箱设置单元和油设置单元；其中，
所述铁芯设置单元，用于设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
所述高压绕组设置单元，用于置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
所述低压绕组设置单元，用于设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
所述油箱设置单元，用于设置仿真变压器油箱的临界条件，包括设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
所述油设置单元，用于设置仿真变压器油的参数。
其中，所述数值计算模块包括：
磁能参数数值获取单元、漏感参数数值计算单元和漏抗参数数值计算单元；其中，
所述磁能参数数值获取单元，用于获取变压器的磁能参数数值W；
所述漏感参数数值计算单元，用于通过磁能参数数值W计算得变压器漏感参数数值L，计算公式为：
其中Ig为第一电流密度的大小；
所述漏抗参数数值计算单元，用于通过漏感参数数值L计算得到变压器漏抗参数数值XL，计算公式为：
XL＝2×π×f×L，
其中，π取值为3.14，f取值为50Hz。
基于上述技术方案，本发明实施例提供一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，选择获取变压器绕组状态与漏抗参数之间的关系，是因为变压器绕组发生某种形变故障时其本身的漏抗参数变动明显，且提取变压器绕组变形故障情况下的漏抗参数极为快捷。使用本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，通过仿真软件建立起仿真变压器后，可以通过设置仿真变压器各个部件的坐标、形状等来控制建立的仿真变压器绕组所处的状态，获取预定数量的某种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，每次对仿真变压器的漏抗参数的获取都相当于一次对实际变压器的漏抗的测量，以通过改变仿真变压器各个部件的坐标、形状等对仿真变压器进行多次漏抗参数的获取，来取代使用大量实际变压器来进行漏抗参数的测量，最后通过仿真软件统计某种预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，从而得出实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围，即得出实际变压器绕组状态与其漏抗参数的关系。使用仿真软件来获取变压器绕组状态与漏抗参数的关系，合理高效，且相比使用实际变压器来获取变压器绕组状态与漏抗参数的关系，成本较低，避免了极高的资源浪费问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中建立仿真变压器的方法流程图；
图3为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器参数的方法流程图；
图4为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器绕组处于正常状态的方法流程图；
图5为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器绕组处于故障状态的方法流程图；
图6为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中获取仿真变压器漏抗参数数值的方法流程图；
图7为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统的系统框图；
图8为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中模型建立模块的一种可选结构；
图9为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中设置模块的一种可选结构；
图10为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中数值计算模块的一种可选结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法的流程图，该方法基于仿真软件来获取变压器绕组状态与其漏抗参数之间的关系，使用成本低，以解决现有技术中使用实际变压器来获取变压器绕组状态与变压器漏抗参数的关系而造成极大浪费的问题，参照图1，该方法可以包括：
步骤S100：根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
在工作频率一定的情况下，变压器漏抗参数数值的大小是由变压器绕组的结构所决定的，对于一台变压器而言，当其绕组发生变形或位移等故障时，其漏抗参数的数值也将发生变化，因此，通过仿真软件建立仿真变压器时，建立的仿真变压器的尺寸应按照被仿真的实际变压器的尺寸来设置，仿真变压器的尺寸应与被仿真的实际变压器的尺寸完全相同，以保证通过仿真软件建立的仿真变压器得到的仿真变压器绕组状态与该仿真变压器的漏抗参数之间的关系可以作为被仿真的实际变压器的绕组状态与漏抗参数之间的关系。
可选的，建立的仿真变压器包括仿真变压器铁芯、仿真变压器高压绕组、仿真变压器低压绕组、仿真变压器油箱和仿真变压器油。其中，仿真变压器高压绕组中包含多个高压单匝线圈，仿真变压器低压绕组中包含多个低压单匝线圈，仿真变压器高压绕组的电流密度与仿真变压器低压绕组的电流密度的方向相反。
在建立的仿真变压器的过程中，除了按照被仿真的实际变压器的大小与形状来设置仿真变压器的各个部件大小与形状，如设置仿真变压器高压绕组中各个高压单匝线圈的通径与横截面形状和设置仿真变压器低压绕组中各个低压单匝线圈的通径与横截面形状外，还包括设置仿真变压器各个部件的中心点坐标，如仿真变压器铁芯的中心点坐标，仿真变压器高压绕组中各个高压单匝线圈的中心点坐标，和设置仿真变压器低压绕组中各个低压单匝线圈的中心点坐标等，以确定仿真变压器中各个部件的位置，可选的，可以将所有高压单匝线圈的中心坐标归为第一类中心点坐标，将所有低压单匝线圈的中心坐标归为第二类中心点坐标。
步骤S110：设置仿真变压器的参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；
可选的，设置仿真变压器参数可以包括设置仿真变压器铁芯的磁化曲线、设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向、设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，设置仿真变压器油箱的临界条件和设置仿真变压器油的参数。设置仿真变压器的各个参数可以确保仿真变压器可以正常工作。
可选的，可以设置仿真变压器铁心的磁化曲线为非线性的磁化曲线，以用来检测变压器是否发生铁芯松动故障。
可选的，由于实际变压器的变压器油箱为纯金属构造，且实际变压器的高压绕组、低压绕组、铁芯及变压器油等都位于变压器油箱中，因此，可以设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零。
其中，需要说明的是，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向，可选的，可以设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的方向为逆时针方向，同时，设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的方向为顺时针方向。而仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小根据被仿真的实际变压器的铭牌上标出的高压绕组的电流大小来设置，仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小根据设置的第一电流密度的大小和实际变压器的铭牌上记载的变压器高压绕组数目与变压器低压绕组的数目的比例来设置。
可选的，可以将仿真变压器的绕组状态分为正常状态和故障状态，其中，仿真变压器的绕组的正常状态，顾名思义，为仿真变压器的未发生过任何绕组形变或绕组位移的状态，正常状态下，仿真变压器可正常工作，相应的，实际变压器的绕组为正常状态时，实际变压器亦可正常工作。相反，仿真变压器的故障状态，即为仿真变压器的发生过绕组形变或绕组位移的状态，而仿真变压器的绕组故障状态可以分为纵向位移故障状态、轴向位移故障状态、绕组铁芯松动故障状态、绕组鼓包故障状态、绕组翘曲故障状态等几类故障状态。
可选的，可以通过改变仿真变压器内部部件的中心点坐标或是通过改变仿真变压器内部部件的形状、尺寸等来模拟仿真变压器绕组处于正常状态或是各种故障状态。
步骤S120：获取预定数量的该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
由于变压器漏抗参数数值的大小是由变压器绕组的结构所决定的，变压器绕组发生某种形变故障时其本身的漏抗参数变动明显，且提取变压器绕组变形故障情况下的漏抗参数极为快捷，获取变压器绕组状态与漏抗参数关系比获取变压器绕组状态与其他参数关系更为方便快捷，因此，本发明实施例获取变压器绕组状态与漏抗参数关系。
可选的，可以通过获取仿真压器的磁能参数数值，通过仿真压器的磁能参数数值计算得到仿真变压器漏感参数数值，再通过仿真变压器漏感参数数值计算得到仿真变压器漏抗参数数值。
步骤S130：统计所有该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。
其中，需要说明的是，虽然仿真变压器的尺寸、形状等均按照被放在实际变压器来设置，但是，仿真变压器与实际变压器毕竟有异，通过仿真变压器处于某种绕组状态时测得的仿真变压器漏抗参数的数值范围与实际变压器处于该种绕组状态时测得的实际变压器漏抗参数的数值范围仍然会存在一定的差异，不可能完全等同，但是，在误差允许的范围内，我们可以将得出的仿真变压器绕组处于某种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围作为实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。
基于上述技术方案，使用本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，通过仿真软件建立起仿真变压器后，可以通过设置仿真变压器各个部件的坐标、形状等来控制建立的仿真变压器绕组所处的状态，获取预定数量的某种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，每次对仿真变压器的漏抗参数的获取都相当于一次对实际变压器的漏抗的测量，以通过改变仿真变压器各个部件的坐标、形状等对仿真变压器进行多次漏抗参数的获取，来取代使用大量实际变压器来进行漏抗参数的测量，最后通过仿真软件统计所有某种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，从而得出实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围，即得出实际变压器绕组状态与其漏抗参数的关系。使用仿真软件来获取变压器绕组状态与漏抗参数的关系，合理高效，且相比使用实际变压器来获取变压器绕组状态与漏抗参数的关系，成本较低，避免了极高的资源浪费问题。
可选的，图2示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中建立仿真变压器的方法流程图，参照图2，建立仿真变压器可以包括：
步骤S200：建立仿真变压器铁芯；
可选的，建立仿真变压器铁芯包括设置仿真变压器铁芯的形状、尺寸与中心点坐标。可选的，可以设置仿真变压器铁芯为圆柱形，当设置仿真变压器铁芯为圆柱形时，需要设置仿真变压器铁芯的半径、高度与其中心点坐标等。
可选的，变压器铁芯的中心点坐标为变压器铁芯的几何中心点坐标。
步骤S210：建立仿真变压器高压绕组；
可选的，建立仿真变压器高压绕组包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状。
步骤S220：建立仿真变压器低压绕组；
可选的，建立仿真变压器低压绕组包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状。
步骤S230：建立仿真变压器油箱和仿真变压器油。
其中，仿真变压器油位于仿真变压器油箱的内部。
可选的，可以设置仿真变压器油箱为长方体，仿真变压器油装满整个仿真变压器油箱。
其中，需要说明的是，本发明实施例中的步骤S200、步骤S210、步骤S220和步骤S230之间并没有逻辑顺序关系，可以按照任意顺序执行完成步骤S200、步骤S210、步骤S220和步骤S230，步骤S200、步骤S210、步骤S220和步骤S230的执行顺序并不影响本发明实施例中仿真变压器的建立。
可选的，图3示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器参数的方法流程图，参照图3，设置仿真变压器参数可以包括：
步骤S300：设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
仿真变压器铁芯的磁化曲线反映了铁芯的磁场强度与所感应的磁感应强度之间的关系，当仿真变压器的铁芯发生松动故障时，可以通过赋与铁芯非线性磁化曲线来判断铁芯是否松动。
步骤S310：设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
可选的，根据被仿真的实际变压器的铭牌上标出的高压绕组的电流大小来设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小。
可选的，可以设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的方向为逆时针方向。
步骤S320：设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
可选的，根据设置的仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小，和被仿真的实际变压器的铭牌上记载的变压器高压绕组数目与变压器低压绕组的数目的比例，来设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小。
可选的，可以设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的方向为顺时针方向。
步骤S330：设置仿真变压器油箱的临界条件；
可选的，可以设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
步骤S340：设置仿真变压器油的参数。
仿真变压器油的参数不同，所代表的变压器油的种类便不同，在本发明实施例获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的过程中，每一组数据所使用的变压器油应该相同，即在每一组数据的获取过程中，应该设置仿真变压器油的参数保持不变。
其中，步骤S300、步骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340之间并没有逻辑顺序关系，可以按照任意顺序执行完成该五个步骤，该五个步骤的执行完成均可完成仿真变压器参数的设置。
可选的，图4示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器绕组处于正常状态的方法流程图，参照图4，设置仿真变压器绕组处于正常状态可以包括：
步骤S400：设置所有第一类中心点坐标的纵坐标相同；
第一类中心坐标包括所有高压单匝线圈的中心坐标，设置所有第一类中心点坐标的纵坐标相同可以保证仿真变压器高压绕组无纵向位移故障。
步骤S410：设置所有第二类中心点坐标的纵坐标相同；
第二类中心坐标包括所有低压单匝线圈的中心坐标，设置所有第二类中心点坐标的纵坐标相同可以保证仿真变压器低压绕组无纵向位移故障。
步骤S420：设置所有第一类中心点坐标、所有第二类中心点坐标和仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标数值为相同；
设置所有第一类中心点坐标、所有第二类中心点坐标和仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标数值为相同可以保证仿真变压器绕组无轴向位移故障。
步骤S430：设置仿真变压器铁芯中心坐标的数值保持不变；
设置仿真变压器铁芯中心坐标的数值保持不变是为了保证仿真变压器铁芯无松动故障。
步骤S440：设置所有高压单匝线圈的通径和横截面形状相同；
步骤S450：设置所有低压单匝线圈的通径和横截面形状相同。
所有高压单匝线圈的通径均保持相同，且所有低压单匝线圈的通径均保持相同，可以保证仿真变压器绕组无鼓包故障。所有高压单匝线圈的横截面形状相同，且所有低压单匝线圈的横截面形状相同，可以保证仿真变压器绕组无翘曲故障。
同样的，此处步骤S400到步骤S450之间并没有逻辑顺序关系，可以按照任意顺序执行完成此几个步骤，此几个步骤的执行完成均可设置仿真变压器绕组处于正常状态。
可选的，图5示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中设置仿真变压器绕组处于故障状态的方法流程图，参照图5，设置仿真变压器绕组处于故障状态可以包括：
步骤S500：建立绕组处于正常状态的仿真变压器；
在绕组处于正常状态的仿真变压器上进行仿真变压器的数值的修改，以使得仿真变压器的绕组处于故障状态。
步骤S501：改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的纵坐标数值；
改变全部或部分第一类中心点坐标的纵坐标数值，可使仿真变压器高压绕组处于纵向位移故障状态，改变纵坐标的第一类中心坐标的数目越多，则仿真变压器高压绕组纵向位移故障越严重，当所有第一类中心坐标的纵坐标全部改变时仿真变压器高压绕组纵向位移故障最为严重；
改变全部或部分第二类中心点坐标的纵坐标数值，可使仿真变压器低压绕组处于纵向位移故障状态，改变纵坐标的第二类中心坐标的数目越多，则仿真变压器低压绕组纵向位移故障越严重，当所有第二类中心坐标的纵坐标全部改变时仿真变压器低压绕组纵向位移故障最为严重。
步骤S502：仿真变压器绕组处于纵向位移故障状态；
当仿真变压器高压绕组和仿真变压器低压绕组中任一或全部处于纵向位移故障状态时，均视为仿真变压器绕组处于纵向位移故障状态。
当仿真变压器高压绕组的所有第一类中心坐标的纵坐标全部改变，且仿真变压器低压绕组的所有第二类中心坐标的纵坐标全部改变时，仿真变压器绕组纵向位移故障最为严重。
步骤S503：改变仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标或改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的横坐标数值；
改变全部或部分第一类中心点坐标的横坐标数值，可使仿真变压器高压绕组处于轴向位移故障状态，改变横坐标的第一类中心坐标的数目越多，则仿真变压器高压绕组轴向位移故障越严重，当所有第一类中心坐标的横坐标全部改变时仿真变压器高压绕组纵向位移故障最为严重；
改变全部或部分第二类中心点坐标的横坐标数值，可使仿真变压器低压绕组处于轴向位移故障状态，改变横坐标的第二类中心坐标的数目越多，则仿真变压器低压绕组轴向位移故障越严重，当所有第二类中心坐标的横坐标全部改变时仿真变压器低压绕组纵向位移故障最为严重。
改变仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标，相当于同时将仿真变压器高压绕组的所有第一类中心坐标的横坐标，和仿真变压器低压绕组的所有第二类中心坐标的横坐标全部做了相同大小的改变。
需要说明的是，此处对仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标改变是指对仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标进行一次数值的改变，并非持续性的改变，当一次仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标的数值的改变结束，测得仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标改变后的仿真变压器的漏抗参数数值后，再对仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标进行下一次数值的改变。
步骤S504：仿真变压器绕组处于轴向位移故障状态；
当仿真变压器高压绕组和仿真变压器低压绕组中任一或全部处于轴向位移故障状态时，均视为仿真变压器绕组处于轴向位移故障状态。
当改变仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标，或当仿真变压器高压绕组的所有第一类中心坐标的横坐标全部改变，且仿真变压器低压绕组的所有第二类中心坐标的横坐标全部改变时，仿真变压器绕组轴向位移故障最为严重。
步骤S505：设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标和/或纵坐标的数值持续变化；
当变压器绕组中的铁芯松动时，仿真变压器铁芯中心点坐标将在运行过程中持续变化，设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标的数值持续变化，或设置仿真变压器铁芯中心点坐标的纵坐标的数值持续变化，或设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标的数值和纵坐标的数值均持续变化，都将模拟出变压器绕组中铁芯松动这一故障。
可选的，可以设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标和/或纵坐标的数值，按照预定的频率，预定的变动数值，即按照预先设定的规律来持续变化。当然，也可以设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标和/或纵坐标的数值发生随机的持续变化。
步骤S506：仿真变压器绕组处于绕组铁芯松动故障状态；
无论是为仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标的数值发生持续变化，还是仿真变压器铁芯中心点坐标的纵坐标的数值发生持续变化，还是仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标的数值和纵坐标的数值均发生持续变化，均将仿真变压器绕组视为处于绕组铁芯松动故障状态。
步骤S507：增大全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的通径；
增大全部或部分高压单匝线圈的通径，可使仿真变压器高压绕组处于鼓包故障状态，增大通径的高压单匝线圈的数目越多，则仿真变压器高压绕组的鼓包故障越严重，当所有高压单匝线圈的通径全部增大时仿真变压器高压绕组鼓包故障最为严重；
同样的，增大全部或部分低压单匝线圈的通径，可使仿真变压器低压绕组处于鼓包故障状态，增大通径的低压单匝线圈的数目越多，则仿真变压器低压绕组的鼓包故障越严重，当所有低压单匝线圈的通径全部增大时仿真变压器低压绕组鼓包故障最为严重。
步骤S508：仿真变压器绕组处于绕组鼓包故障状态；
无论仿真变压器高压绕组和仿真变压器低压绕组中任一或全部处于鼓包故障状态时，均视为仿真变压器绕组处于绕组鼓包故障状态。
当仿真变压器高压绕组的所有高压单匝线圈的通径全部增大，且仿真变压器低压绕组的所有低压单匝线圈的通径全部增大时，仿真变压器绕组鼓包故障最为严重。
步骤S509：使全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的横截面形状发生弯曲；
使全部或部分高压单匝线圈的横截面形状发生弯曲，可使仿真变压器高压绕组处于翘曲故障状态，横截面形状发生弯曲的高压单匝线圈的数目越多，则仿真变压器高压绕组的翘曲故障越严重，当所有高压单匝线圈的横截面形状全部发生弯曲时仿真变压器高压绕组翘曲故障最为严重；
同理，使全部或部分低压单匝线圈的横截面形状发生弯曲，可使仿真变压器低压绕组处于翘曲故障状态，横截面形状发生弯曲的低压单匝线圈的数目越多，则仿真变压器低压绕组的翘曲故障越严重，当所有低压单匝线圈的横截面形状全部发生弯曲时仿真变压器低压绕组翘曲故障最为严重。
步骤S510：仿真变压器绕组处于绕组翘曲故障状态。
无论仿真变压器高压绕组和仿真变压器低压绕组中任一或全部处于翘曲故障状态时，均视为仿真变压器绕组处于绕组翘曲故障状态。
当使仿真变压器高压绕组的所有高压单匝线圈的横截面形状全部发生弯曲，且仿真变压器低压绕组的所有低压单匝线圈的横截面形状全部发生弯曲时，仿真变压器绕组翘曲故障最为严重。
可选的，图6示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法中获取仿真变压器漏抗参数数值的方法流程图，参照图6，获取仿真变压器漏抗参数数值可以包括：
步骤S600：获取仿真变压器的磁能参数数值；
步骤S610：通过磁能参数数值计算得仿真变压器漏感参数数值；
可选的，通过磁能参数数值W计算得仿真变压器漏感参数数值L的计算公式为：
其中，Ig为第一电流密度的大小；
步骤S620：通过漏感参数数值计算得到仿真变压器漏抗参数数值；
可选的，通过漏感参数数值L计算得到仿真变压器漏抗参数数值XL的计算公式为：
XL＝2×π×f×L，
其中，π为圆周率，可选的，取值π的取值可以为3.14，f的取值可以值为50Hz。
本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，基于仿真软件来获取变压器绕组状态与其漏抗参数之间的关系，使用成本低，解决了现有技术中使用实际变压器来获取变压器绕组状态与变压器漏抗参数的关系而造成极大浪费的问题。
下面对本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统进行介绍，下文描述的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统与上文描述的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法可相互对应参照。
图7为本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统的系统框图，参照图7，该获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统可以包括：模型建立模块100、设置模块200、数值计算模块300和统计模块400；其中，
模型建立模块100，用于根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
设置模块200，用于设置仿真变压器参数，设置仿真变压器绕组处于预定状态；
数值计算模块300，用于获取预定数量的该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
统计模块400，用于统计所有该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该种状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该种状态时实际变压器漏抗参数的数值范围。
可选的，图8示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中模型建立模块100的一种可选结构，参照图8，模型建立模块100可以包括：铁芯建立单元110、高压绕组建立单元120、低压绕组建立单元130、油箱建立单元140和油建立单元150；其中，
铁芯建立单元110，用于建立仿真变压器铁芯，包括设置仿真变压器铁芯中心点坐标；
高压绕组建立单元120，用于建立仿真变压器高压绕组，包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状；
低压绕组建立单元130，用于建立仿真变压器低压绕组，包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状；
油箱建立单元140，用于建立仿真变压器油箱；
油建立单元150，用于建立仿真变压器油。
可选的，图9示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中设置模块200的一种可选结构，参照图9，设置模块200可以包括：铁芯设置单元210、高压绕组设置单元220、低压绕组设置单元230、油箱设置单元240和油设置单元250；其中，
铁芯设置单元210，用于设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
高压绕组设置单元220，用于设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
低压绕组设置单元230，用于设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
油箱设置单元240，用于设置仿真变压器油箱的临界条件，包括设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
油设置单元250，用于设置仿真变压器油的参数。
可选的，图10示出了本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统中数值计算模块300的一种可选结构，参照图10，数值计算模块300可以包括：磁能参数数值获取单元310、漏感参数数值计算单元320和漏抗参数数值计算单元330；其中，
磁能参数数值获取单元310，用于获取变压器的磁能参数数值W；
漏感参数数值计算单元320，用于通过磁能参数数值W计算得变压器漏感参数数值L，计算公式为：
其中Ig为第一电流密度的大小；
漏抗参数数值计算单元330，用于通过漏感参数数值L计算得到变压器漏抗参数数值XL，计算公式为：
XL＝2×π×f×L，
其中，π取值为3.14，f取值为50Hz。
本发明实施例提供的获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统，基于仿真软件来获取变压器绕组状态与其漏抗参数之间的关系，使用成本低，解决了现有技术中使用实际变压器来获取变压器绕组状态与变压器漏抗参数的关系而造成极大浪费的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的方法，其特征在于，基于仿真软件，包括：
根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
设置仿真变压器的参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；
获取预定数量的该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
统计所有该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该预定绕组状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该预定绕组状态时实际变压器漏抗参数的数值范围；
其中，所述根据实际变压器尺寸建立仿真变压器包括：
建立仿真变压器铁芯，包括设置仿真变压器铁芯中心点坐标；
建立仿真变压器高压绕组，包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状；
建立仿真变压器低压绕组，包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状；
建立仿真变压器油箱和仿真变压器油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置仿真变压器参数包括：
设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
设置仿真变压器油箱的临界条件，包括设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
设置仿真变压器油的参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向包括：根据实际变压器的铭牌上标出的高压绕组的电流大小来设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小；设置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的方向为逆时针方向；
所述设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向包括：根据设置的第一电流密度的大小，和实际变压器的铭牌上记载的变压器高压绕组数目与变压器低压绕组的数目的比例，来设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小；设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的方向为顺时针方向。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置仿真变压器绕组处于某种绕组状态包括：
设置所有第一类中心点坐标的纵坐标相同，设置所有第二类中心点坐标的纵坐标相同，设置所有第一类中心点坐标、所有第二类中心点坐标和仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标数值为相同，设置仿真变压器铁芯中心坐标的数值保持不变，设置所有高压单匝线圈的通径和横截面形状相同，且设置所有低压单匝线圈的通径和横截面形状相同，使仿真变压器绕组处于正常状态；
在仿真变压器绕组处于正常状态的基础上，
改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的纵坐标数值，使仿真变压器绕组处于纵向移动故障状态；
改变仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标或改变全部或部分第一类中心点坐标和/或第二类中心点坐标的横坐标数值，使仿真变压器绕组处于轴向移动故障状态；
设置仿真变压器铁芯中心点坐标的横坐标和/或纵坐标的数值持续变化，使仿真变压器绕组处于绕组铁芯松动故障状态；
增大全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的通径，使仿真变压器绕组处于绕组鼓包故障状态；
使全部或部分高压单匝线圈和/或低压单匝线圈的横截面形状发生弯曲，使仿真变压器绕组处于绕组翘曲故障状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预定数量的该种绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值包括：
获取仿真变压器的磁能参数数值W；
通过磁能参数数值W计算得仿真变压器漏感参数数值L；
通过漏感参数数值L计算得到仿真变压器漏抗参数数值XL；其中，
通过磁能参数数值W计算得变压器漏感参数数值L的计算公式为：
<mrow>
<mi>L</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>W</mi>
</mrow>
<mrow>
<msup>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>g</mi>
</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，Ig为第一电流密度的大小；
通过漏感参数数值L计算得到仿真变压器漏抗参数数值XL的计算公式为：
XL＝2×π×f×L，
其中，π取值为3.14，f取值为50Hz。
6.一种获取变压器绕组状态与漏抗参数关系的系统，其特征在于，包括：模型建立模块、设置模块、数值计算模块和统计模块；其中，
所述模型建立模块，用于根据实际变压器尺寸建立仿真变压器；
所述设置模块，用于设置仿真变压器参数，设置仿真变压器绕组处于预定绕组状态；
所述数值计算模块，用于获取预定数量的该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值；
所述统计模块，用于统计所有该预定绕组状态下仿真变压器的漏抗参数数值，得出仿真变压器绕组处于该预定绕组状态时仿真变压器漏抗参数的数值范围，该数值范围作为实际变压器绕组处于该预定绕组状态时实际变压器漏抗参数的数值范围；
其中，所述模型建立模块包括：铁芯建立单元、高压绕组建立单元、低压绕组建立单元、油箱建立单元和油建立单元；其中，
所述铁芯建立单元，用于建立仿真变压器铁芯，包括设置仿真变压器铁芯中心点坐标；
所述高压绕组建立单元，用于建立仿真变压器高压绕组，包括设置仿真变压器高压绕组各个高压单匝线圈的第一类中心点坐标和各个高压单匝线圈的通径与横截面形状；
所述低压绕组建立单元，用于建立仿真变压器低压绕组，包括设置仿真变压器低压绕组各个低压单匝线圈的第二类中心点坐标和各个低压单匝线圈的通径与横截面形状；
所述油箱建立单元，用于建立仿真变压器油箱；
所述油建立单元，用于建立仿真变压器油。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述设置模块包括：铁芯设置单元、高压绕组设置单元、低压绕组设置单元、油箱设置单元和油设置单元；其中，
所述铁芯设置单元，用于设置仿真变压器铁芯的磁化曲线；
所述高压绕组设置单元，用于置仿真变压器高压绕组上第一电流密度的大小和方向；
所述低压绕组设置单元，用于设置仿真变压器低压绕组上第二电流密度的大小和方向，其中，第二电流密度的方向与第一电流密度的方向为相反方向；
所述油箱设置单元，用于设置仿真变压器油箱的临界条件，包括设置仿真变压器油箱六个面的Z方向磁矢量为零；
所述油设置单元，用于设置仿真变压器油的参数。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数值计算模块包括：磁能参数数值获取单元、漏感参数数值计算单元和漏抗参数数值计算单元；其中，
所述磁能参数数值获取单元，用于获取变压器的磁能参数数值W；
所述漏感参数数值计算单元，用于通过磁能参数数值W计算得变压器漏感参数数值L，计算公式为：其中Ig为第一电流密度的大小；
所述漏抗参数数值计算单元，用于通过漏感参数数值L计算得到变压器漏抗参数数值XL，计算公式为：XL＝2×π×f×L，其中，π取值为3.14，f取值为50Hz。
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