[發(fā)明專利]基于流線和支持向量機(jī)的變壓器熱點(diǎn)溫度反演方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711271473.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN108038795B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮江軍;龔若涵;全妤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q50/06
• 分類號(hào): G06Q50/06;G06F30/27;G06F30/23;G06K9/62
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明公開了一種基于流線和支持向量機(jī)的變壓器熱點(diǎn)溫度反演方法及系統(tǒng)，包括：S1采用正交法設(shè)計(jì)多因素多水平的訓(xùn)練樣本集；S2在各訓(xùn)練樣本所對(duì)應(yīng)條件下，對(duì)變壓器進(jìn)行溫度場(chǎng)仿真獲得溫度場(chǎng)分布圖；S3從溫度場(chǎng)分布圖計(jì)算各訓(xùn)練樣本對(duì)應(yīng)的流線圖，從流線圖選取主流線，從主流線提取流線溫度變化曲線，根據(jù)流線溫度變化曲線選擇溫度測(cè)量點(diǎn)；S4構(gòu)建測(cè)試樣本集；S5根據(jù)溫度場(chǎng)分布圖預(yù)判熱點(diǎn)在變壓器的繞組的位置；S6以測(cè)試樣本集為輸入，采用支持向量機(jī)對(duì)預(yù)判熱點(diǎn)所在繞組同時(shí)進(jìn)行溫度分布反演。本發(fā)明計(jì)算簡(jiǎn)單，精度高，效率高，可以更好地應(yīng)用于工程實(shí)際。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變壓器熱點(diǎn)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于流線和支持向量機(jī)的變壓器熱點(diǎn)溫度反演方法。

背景技術(shù)

變壓器作為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直接關(guān)系到供電的可靠性和安全性。變壓器內(nèi)部各部件所達(dá)到的最高溫度即為熱點(diǎn)溫度，是影響變壓器運(yùn)行狀態(tài)、物理?xiàng)l件和絕緣壽命的重要因素之一。為了保證變壓器設(shè)備在運(yùn)行中的安全性和高效性，避免在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，對(duì)變壓器熱點(diǎn)的在線監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

國(guó)內(nèi)外變壓器熱點(diǎn)測(cè)量方法主要有直接測(cè)量法和熱模擬法。直接測(cè)量法通過將光纖傳感器埋設(shè)在繞組導(dǎo)線上直接得到熱點(diǎn)溫度，但對(duì)于實(shí)際運(yùn)行中的變壓器，傳感器的埋設(shè)會(huì)影響油流分布，且變壓器運(yùn)行工況不同時(shí)還需重復(fù)測(cè)量，測(cè)量成本高；同時(shí)由于熱點(diǎn)溫度的不確定性，測(cè)量結(jié)果不一定是熱點(diǎn)溫度。熱模擬法是由負(fù)載導(dǎo)則IEC 354推導(dǎo)得出的簡(jiǎn)化形式，由測(cè)量得到的頂層油溫和繞組相對(duì)于頂層油溫的溫升得到繞組熱點(diǎn)溫度，具有較大誤差。因此，為了對(duì)運(yùn)行中的變壓器實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)變壓器歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)在線運(yùn)行熱點(diǎn)溫度，及時(shí)根據(jù)工況調(diào)整動(dòng)態(tài)負(fù)荷，采用人工智能法對(duì)熱點(diǎn)溫度進(jìn)行反演成為了當(dāng)今研究的熱潮。但是智能法中，溫度特征量的選取缺少物理模型依據(jù)，熱點(diǎn)溫度反演的精度不高，且計(jì)算速度慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于流線和支持向量機(jī)的變壓器熱點(diǎn)溫度反演方法，該方法精度高、效率高、且切實(shí)可行。

本發(fā)明一種基于流線和支持向量機(jī)的變壓器熱點(diǎn)溫度反演方法，包括步驟：

S1以所考慮的變壓器環(huán)境因素為因素，根據(jù)變壓器所處的實(shí)際環(huán)境，采用正交法設(shè)計(jì)多因素多水平的訓(xùn)練樣本集；

S2在各訓(xùn)練樣本所對(duì)應(yīng)條件下，對(duì)變壓器進(jìn)行溫度場(chǎng)仿真，獲得反映變壓器內(nèi)部的熱點(diǎn)分布及油流溫度分布的溫度場(chǎng)分布圖；

S3從溫度場(chǎng)分布圖計(jì)算各訓(xùn)練樣本對(duì)應(yīng)的油介質(zhì)流動(dòng)曲線，即流線圖；從流線圖選取分布密集且流動(dòng)規(guī)律一致的流線為主流線；從主流線提取流線方向上油介質(zhì)的溫度變化曲線，即流線溫度變化曲線；根據(jù)流線溫度變化曲線選擇能表征流線溫度變化曲線變化趨勢(shì)的流線點(diǎn)，即流線溫度表征點(diǎn)；選取變壓器外殼上距離流線溫度表征點(diǎn)最近的1～3個(gè)點(diǎn)作為溫度測(cè)量點(diǎn)；

S4利用仿真法或試驗(yàn)測(cè)量法，獲得各預(yù)設(shè)工況下變壓器的外部環(huán)境參數(shù)、熱點(diǎn)溫度和溫度測(cè)量點(diǎn)溫度，預(yù)設(shè)工況以及預(yù)設(shè)工況所對(duì)應(yīng)的外部環(huán)境參數(shù)、熱點(diǎn)溫度、溫度測(cè)量點(diǎn)溫度構(gòu)成測(cè)試樣本集；

S5根據(jù)步驟S2獲得的溫度場(chǎng)分布圖預(yù)判熱點(diǎn)在變壓器的繞組的位置；

S6以測(cè)試樣本集中外部環(huán)境參數(shù)和溫度測(cè)量點(diǎn)溫度為輸入，采用支持向量機(jī)對(duì)預(yù)判熱點(diǎn)所在繞組同時(shí)進(jìn)行溫度分布反演，最大溫度即熱點(diǎn)溫度，最大溫度所在位置即熱點(diǎn)位置。

進(jìn)一步的，所述所考慮的變壓器環(huán)境因素包括低壓熱源、高壓熱源、環(huán)境溫度、上對(duì)流換熱系數(shù)、下對(duì)流換熱系數(shù)、側(cè)邊對(duì)流換熱系數(shù)中的多種。

進(jìn)一步的，所述變壓器三維模型包括鐵芯、繞組、結(jié)構(gòu)件、油道和散熱器。

進(jìn)一步的，步驟S2進(jìn)一步包括：

基于多物理場(chǎng)耦合的變壓器三維模型，利用有限元法計(jì)算或利用負(fù)載試驗(yàn)得到各訓(xùn)練樣本對(duì)應(yīng)條件下變壓器的損耗；