CN106018995B - 一种变压器运行状态在线监控方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开的一种变压器运行状态的在线监控方法和装置，获取变压器的电压参数和电流参数，以及变压器的地理位置信息，并通过预设的变压器的数字模型，计算对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到变压器的运行状态，实现了变压器运行状态的在线监控，相比于监控人员定期巡检变压器的方式，便于监控人员及时了解变压器的运行状态，提高了监控效率，降低了监控成本。

Description

一种变压器运行状态在线监控方法和装置

技术领域

本申请涉及变压器技术领域，更具体地说，涉及一种变压器运行状态监控方法和装置。

背景技术

供电电网中的变压器是供电系统中的重要设备。为减少变压器发生故障停止工作，或者启动各种保护机制而停止工作，造成的重大经济损失，目前，人工对变压器进行定期巡检。但是，这种人工对变压器进行定期巡检方式，不能及时了解变压器的运行状态，并且，效率低，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本申请提出一种变压器运行状态在线监控方法和装置，欲通过在线监控变压器的运行状态，及时了解变压器的运行状态，实现提高对变压器的监控效率，降低监控成本目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种变压器运行状态的在线监控方法，包括：

获取变压器的参数信号和地理位置信息，所述参数信号包括电压参数和电流参数；

根据所述参数信号和预设的所述变压器的数字模型，进行所述变压器的物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；

根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态；

显示所述运行状态和所述地理位置信息。

优选的，所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算，包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。

优选的，所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。

优选的，所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。

优选的，所述根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态后，还包括：

判断所述运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。

一种变压器运行状态的在线监控装置，包括：

数据获取模块，用于获取变压器的参数信号和地理位置信息，所述参数信号包括电压参数和电流参数；

物理场计算模块，用于根据所述参数信号和预设的所述变压器的数字模型，进行所述变压器的物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；

运行状态模块，用于根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态；

显示模块，用于显示所述运行状态和所述地理位置信息。

优选的，所述物理场计算模块包括：

电磁场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。

优选的，所述物理场计算模块包括：

流体场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。

优选的，所述物理场计算模块包括：

结构场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。

优选的，还包括：

报警单元，用于判断所述运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的一种变压器运行状态的在线监控方法和装置，获取变压器的电压参数和电流参数，以及变压器的地理位置信息，并通过预设的变压器的数字模型，计算对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到变压器的运行状态，实现了变压器运行状态的在线监控，相比于监控人员定期巡检变压器的方式，便于监控人员及时了解变压器的运行状态，提高了监控效率，降低了监控成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例公开的一种变压器运行状态的在线监控方法的流程图；

图2为本实施例公开的一种变压器运行状态的在线监控装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本实施例公开了一种变压器运行状态的在线监控方法，参见图1所示，包括：

步骤S11：获取变压器的参数信号和地理位置信息，参数信号包括电压参数和电流参数。

在变压器的预设位置设置传感器采集变压器的电压参数和电流参数，以及变压器的地理位置信息。

步骤S12：根据参数信号和预设的变压器的数字模型，进行变压器的物理场的仿真计算，数字模型包括变压器的结构参数和材料参数。

将采集的电流参数和电压参数作为变压器的数字模型的输入量，变压器的数字模型根据输入的电流参数和电压参数进行物理场的仿真计算，得到变压器的运行状态。数字模型通过声、光、电、图像、三维动画以及计算机程控技术与实体模型相融合，可以充分体现展示内容的特点，达到一种惟妙惟肖、变化多姿的动态视觉效果。变压器的数字模型可以通过变压器的设计图纸或者现场测量等手段设置而成。

步骤S13：根据仿真计算结果得到变压器的运行状态。

得到仿真计算结果后将仿真计算结果的数字结果转化为仿真计算结果的文字描述即为得到了变压器的运行状态。

步骤S14：显示运行状态和地理位置信息。

本实施例公开一种变压器运行状态的在线监控方法，包括获取变压器的电压参数和电流参数，以及变压器的地理位置信息，并通过预设的变压器的数字模型，计算对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到变压器的运行状态，实现了变压器运行状态的在线监控，相比于监控人员定期巡检变压器的方式，便于监控人员及时了解变压器的运行状态，提高了监控效率，降低了监控成本。并且，根据变压器的运行状态，可以及时对变压器需要维护部分进行确定，减少了变压器的故障发生率，进而减少了经济损失。

在根据仿真计算结果得到变压器的运行状态后，还可以判断运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。即当变压器由于故障或启动保护机制而停止运行后，进行报警以提示监控人员进行定制运行后的变压器进行及时处理。

物理场的仿真计算包括电磁场、结构场和流体场的仿真计算。可以采用ANSYS前处理体系，对变压器的数字模型进行处理，得到电磁分析子模型、结构分析子模型和流体分析子模型。根据获取的电压参数和电流参数，以及数字模型的电磁分析子模型，进行变压器的电磁场的仿真计算，电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算等。具体的，利用ANSYS的Maxwell有限元分析功能，从电磁场的角度分析变压器的电场强度分布、绝缘安全性、磁场分布、结构件的杂散损耗、短路电动力和线圈中的不平衡电流分布等。在分析过程中用到的核心理论为麦克斯韦方程组。

根据参数信号和数字模型的结构分析子模型，进行变压器的结构场的仿真计算，结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。利用ANSYS建立变压器绝缘台瓷瓶、桁架、绕组、铁芯等组成的结构分析子模型，分析变压器的结构强度和变形程度等。对于一个线性静态结构分析，位移{x}由矩阵方程[K]{x}＝{F}解出，其中[K]是一个常量矩阵，{F}是静态加在结构分析子模型上的力、阻尼等。

根据参数信号和数字模型的流体分析子模型，进行变压器的流体场的仿真计算，流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。具体的，利用ANSYS分析变压器冷却油路油流流量分布、换热效率等。将计算域离散化控制体，在这些控制体上求解质量、动量、能量、组分等通用守恒方程，从而将偏微分方程组离散化为代数方程组，用数值方法求解代数方程组以获得流体场解。

上式为流体力学通式，为非稳态项，为对流项，为扩散项，为源项。

一种变压器运行状态的在线监控装置，参见图2所示，包括：

数据获取模块11，用于获取变压器的参数信号和地理位置信息，参数信号包括电压参数和电流参数。

物理场计算模块12，用于根据参数信号和预设的变压器的数字模型，进行变压器的物理场的仿真计算，数字模型包括变压器的结构参数和材料参数。

运行状态模块13，用于根据仿真计算结果得到变压器的运行状态。

显示模块14，用于显示运行状态和地理位置信息。

本实施例公开一种变压器运行状态的在线监控装置，获取变压器的电压参数和电流参数，以及变压器的地理位置信息，并通过预设的变压器的数字模型，计算对变压器的物理场进行仿真计算，进而得到变压器的运行状态，实现了变压器运行状态的在线监控，相比于监控人员定期巡检变压器的方式，便于监控人员及时了解变压器的运行状态，提高了监控效率，降低了监控成本。并且，根据变压器的运行状态，可以及时对变压器需要维护部分进行确定，减少了变压器的故障发生率，进而减少了经济损失。

变压器运行状态的在线监控装置还可以包括：报警单元，用于判断变压器的运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。

物理场计算模块包括：电磁场计算单元，流体场计算单元和结构场计算单元。电磁场计算单元，用于根据参数信号和数字模型的电磁分析子模型，进行变压器的电磁场的仿真计算，电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。流体场计算单元，用于根据参数信号和数字模型的流体分析子模型，进行变压器的流体场的仿真计算，流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。结构场计算单元，用于根据参数信号和数字模型的结构分析子模型，进行变压器的结构场的仿真计算，结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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)

1.一种变压器运行状态的在线监控方法，其特征在于，包括：

获取变压器的参数信号和地理位置信息，所述参数信号包括电压参数和电流参数；

根据所述参数信号和预设的所述变压器的数字模型，进行所述变压器的物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；

根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态；

显示所述运行状态和所述地理位置信息；

所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算，还包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数信号和预设的变压器数字模型，进行所述变压器物理场的仿真计算还包括：

根据所述参数信号和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态后，还包括：

判断所述运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。

5.一种变压器运行状态的在线监控装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取变压器的参数信号和地理位置信息，所述参数信号包括电压参数和电流参数；

物理场计算模块，用于根据所述参数信号和预设的所述变压器的数字模型，进行所述变压器的物理场的仿真计算，所述数字模型包括所述变压器的结构参数和材料参数；

运行状态模块，用于根据仿真计算结果得到所述变压器的运行状态；

显示模块，用于显示所述运行状态和所述地理位置信息；

所述物理场计算模块包括：

流体场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的流体分析子模型，进行所述变压器的流体场的仿真计算，所述流体场的仿真计算包括冷却油路油流的流量分布和换热效率的计算。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述物理场计算模块还包括：

电磁场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的电磁分析子模型，进行所述变压器的电磁场的仿真计算，所述电磁场的仿真计算包括电场强度分布、磁场分布和线圈中不平衡电流分布的计算。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述物理场计算模块还包括：

结构场计算单元，用于根据所述参数信号和所述数字模型的结构分析子模型，进行所述变压器的结构场的仿真计算，所述结构场的仿真计算包括结构强度和变形程度的计算。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

报警单元，用于判断所述运行状态是否为停止状态，若是，则进行报警操作。