[發明專利]一種變壓器狀態分析方法、系統、設備和存儲介質

在審

• 申請號: 202210014397.4
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114492116A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 尹凱;金巖磊;王言國;陸鑫
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 何春暉;項榮

本申請提供一種變壓器狀態分析方法、系統、設備和存儲介質，涉及電力自動化領域。一種變壓器狀態分析方法，包括：獲取變壓器的已知數據，并根據所述已知數據實時計算得出缺失數據；將所述已知數據和所述缺失數據映射至三維模型以形成數字孿生體；通過可變周期的數據更新對所述數字孿生體與所述變壓器進行實時數據同步；獲取所述數字孿生體計算的所述變壓器的狀態數據，以用于提供控制決策提示。本申請的技術方案可解決數據來源、映射、計算的問題，能夠實現數字孿生體對物理模型映射，協助使用者實現對設備的智能運維。

技術領域

本申請涉及電力自動化領域，具體而言，涉及一種變壓器狀態分析方法、系統、設備和存儲介質。

背景技術

變壓器作為最重要的變電設備，其電流、電壓、功率及溫度等電網運行數據均有完備的監控措施，部分變電站還裝備了在線檢測裝置、聲音監測裝置，用于監測局部放電、油中氣體、噪音等。然而傳統的電網運行數據難以對變壓器運行狀態完整評估，具體地說，目前的實時監控系統可以收到變壓器過負荷告警、氣體異常告警等，但無法對變壓器狀態進行完整的評估。

影響變壓器穩定運行的因素包括電氣、溫度和磁場狀態。這些特征量往往來自于多個系統，部分無法直接計算。當電力系統運行方式改變或者變電站內另外一臺變壓器故障跳閘時，會造成當前變壓器過負荷，此時使用者迫切需要知道變壓器允許運行的具體時間以便安排處理；但目前變電站自動化系統無法提供變壓器允許運行的具體時間，僅能提供提示；當變電站運行人員通過電網運行數據或者在線監測數據發現變壓器運行異常時，此時再進行處理往往為時已晚，會影響變壓器的正常運行壽命。

發明內容

本申請提供一種變壓器狀態分析方法、系統、設備和存儲介質，可用于解決變壓器設備的數據來源、映射、計算的問題，能夠實現數字孿生體對物理模型映射，實現對變壓器設備的智能運維。

根據本申請的一方面，提供一種變壓器狀態分析方法，包括：獲取變壓器的已知數據，并根據所述已知數據實時計算得出缺失數據；將所述已知數據和所述缺失數據映射至三維模型以形成數字孿生體；通過可變周期的數據更新對所述數字孿生體與所述變壓器進行實時數據同步；獲取所述數字孿生體計算的所述變壓器的狀態數據，以用于提供控制決策提示。

根據一些實施例，所述已知數據通過外部系統采樣并獲取，包括所述變壓器的靜態數據、動態數據和業務數據，具體為采樣的電流值、采樣的油溫、環境溫度和變壓器結構數據等。

根據一些實施例，所述缺失數據包括電氣數據、溫度場數據和電磁場數據，具體為等效起始負荷系數、變壓器內的分層油溫和電磁場分布數據等。

根據一些實施例，根據所述已知數據實時計算得出缺失數據，包括：配置所述已知數據；根據所述采樣的電流值計算所述等效起始負荷系數；根據所述采樣的油溫、所述環境溫度和所述等效起始負荷系數，結合所述三維模型，通過有限元分析計算所述變壓器內的分層油溫；根據所述變壓器結構數據，結合所述三維模型，通過有限元分析計算所述電磁場分布數據。

根據一些實施例，所述等效起始負荷系數的計算公式為：其中，I_*(eqv0)表示所述等效起始負荷系數，I_*(i)表示已知的所述變壓器處于正常運行狀態時第i+1次采樣得出的變壓器采樣數據的標幺值，i取0至n，n為設定的自然數；Δt₀表示預設的數據采樣間隔數據的初始值，當i大于等于1時，Δt_i表示所述變壓器處于正常運行狀態時第i次采樣和第i-1次采樣之間的數據采樣間隔，t表示預設的初始負荷等效時間。

根據一些實施例，所述變壓器內的分層油溫的有限元計算公式為：其中，λ表示為已知的沿著各坐標的導熱系數，為已知的單位體積的生熱率，x、y、z為已知的空間坐標，T為所述變壓器內的分層油溫。

根據一些實施例，所述電磁場分布數據的有限元計算公式為：其中，A為軸向矢量磁位即所述電磁場分布數據，為已知的水平磁阻率，為已知的垂直磁阻率，J為已知的源電流密度，x、y為已知的空間坐標。