[發(fā)明專(zhuān)利]一種在多次短路沖擊下變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210687596.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114994577A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫路;張志剛;高樹(shù)國(guó);趙軍;邢超;劉振;劉浩宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/72
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/72;G01B11/16
• 代理公司: 北京和聯(lián)順知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11621
• 代理人: 黃偉銳

本發(fā)明公開(kāi)了一種在多次短路沖擊下變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量方法及系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)測(cè)量階段：在變壓器繞組上布置若干個(gè)光纖光柵傳感器，對(duì)變壓器繞組實(shí)施多次短路沖擊，獲取每個(gè)光纖光柵傳感器的中心波長(zhǎng)變化量及溫度變化值；數(shù)據(jù)處理階段：基于中心波長(zhǎng)變化量和溫度變化值，根據(jù)光?力理論轉(zhuǎn)換方程，生成變壓器繞組應(yīng)變；結(jié)果驗(yàn)證階段：構(gòu)建用于仿真變壓器繞組的磁?路?力等效模型，獲得理論電磁力以及理論應(yīng)變，通過(guò)計(jì)算變壓器繞組應(yīng)變與理論應(yīng)變的誤差，驗(yàn)證變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量準(zhǔn)確性；本發(fā)明通過(guò)將光纖光柵傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)變大小，監(jiān)測(cè)繞組變形情況，防止變壓器繞組在突發(fā)短路下發(fā)生繞組松動(dòng)、破損現(xiàn)象，保障變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空運(yùn)輸不正常航班管理領(lǐng)域，尤其涉及一種在多次短路沖擊下變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

短路故障是致使變壓器繞組形變的主要原因，并且在故障事故中所占比例較高，因此抗短路能力是變壓器的重要指標(biāo)之一。當(dāng)短路電流和漏磁場(chǎng)共同作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的短路電磁力，繞組在承受這種電磁力時(shí)，可能會(huì)發(fā)生變形、鼓包等問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)繞組松動(dòng)、絕緣性能下降、變壓器整體的抗短路能力降低等問(wèn)題。

目前現(xiàn)有的測(cè)量方法能夠判斷繞組是否在短路情況下發(fā)生形變，但也存在一些缺陷。比如短路阻抗法的橫向漏電抗和縱向漏電抗易受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素影響導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確度受影響。采用低壓脈沖法測(cè)量電路、電纜的連接方式會(huì)對(duì)測(cè)試線(xiàn)路的雜散耦合電容分布產(chǎn)生影響，從而影響實(shí)驗(yàn)精度。因此，急需一種合理、普適的變壓器繞組形變測(cè)量方法，具有較大的理論意義和工程價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種變壓器繞組在多次短路沖擊下應(yīng)變測(cè)量方法，用于解決變壓器繞組在短路沖擊下的應(yīng)變測(cè)量問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種在多次短路沖擊下變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量方法，包括以下步驟：

數(shù)據(jù)測(cè)量階段：在變壓器繞組上布置若干個(gè)光纖光柵傳感器，對(duì)變壓器繞組實(shí)施多次短路沖擊，獲取每個(gè)光纖光柵傳感器的中心波長(zhǎng)變化量及溫度變化值；

數(shù)據(jù)處理階段：基于中心波長(zhǎng)變化量和溫度變化值，根據(jù)光-力理論轉(zhuǎn)換方程，生成變壓器繞組應(yīng)變；

結(jié)果驗(yàn)證階段：構(gòu)建用于仿真變壓器繞組的磁-路-力等效模型，獲得理論電磁力以及理論應(yīng)變，通過(guò)計(jì)算變壓器繞組應(yīng)變與理論應(yīng)變的誤差，驗(yàn)證變壓器繞組應(yīng)變的測(cè)量準(zhǔn)確性。

優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)測(cè)量階段，將光纖光柵傳感器繞制于變壓器繞組的1/4處和/或1/2處，其中，光纖光柵傳感器的每根光纖搭配4組光柵傳感器，布置在繞組同一高度，相隔90°。

優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)處理階段，光-力理論轉(zhuǎn)換方程的表達(dá)式為：

其中，ε_{實(shí)測(cè)}為繞組實(shí)測(cè)輻向應(yīng)變，Δλ_B表示中心波長(zhǎng)試驗(yàn)前后的變化量；λ_B表示傳感器中心波長(zhǎng)參數(shù)，取值1550nm；P_e表示有效彈光系數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選用的光學(xué)材料，取值0.216；表示平均應(yīng)變傳遞率。ζ表示熱光系數(shù)，該參量只與光纖光柵本身材料有關(guān)，與環(huán)境變化無(wú)關(guān)，取值6.7*10^-6/℃；α表示熱膨脹系數(shù)，與環(huán)境變化無(wú)關(guān)，取值0.5*10^-6/℃。

優(yōu)選地，在結(jié)果驗(yàn)證階段，基于變壓器繞組，通過(guò)設(shè)置各部分材料及參數(shù)，按照短路沖擊試驗(yàn)接線(xiàn)圖設(shè)置電路模塊，并對(duì)模型進(jìn)行細(xì)化網(wǎng)格剖分，構(gòu)建磁-路-力等效模型。

優(yōu)選地，在結(jié)果驗(yàn)證階段，基于磁-路-力等效模型，通過(guò)獲取變壓器漏磁通分布規(guī)律，依次獲取不同時(shí)刻、不同位置處的輻向電磁力；

基于胡克定律，根據(jù)輻向電磁力，獲取輻向應(yīng)變，其中，輻向應(yīng)變用于表示理論應(yīng)變。