CN108872805B - 变压器抗短路能力综合管治方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器抗短路能力综合管治方法，基于对变压器可能遭受短路冲击的影响因素的研究，将影响变压器抗短路能力的参数进行搜集、归纳、整理和研究。建立了以变压器抗短路能力核算、评估、治理为核心的体系，通过对变压器出厂参数、变压器运行参数等数据的实时接入，制定了核算、评估、治理的规范操作，将电网设备从传统的计划检修维护方式，转变成更为科学的状态化检修方式，提升了电网设备安全运行的稳定性，降低了因突发事故造成的损失。

Description

变压器抗短路能力综合管治方法

技术领域

本发明涉及电力设备安全防护领域，特别涉及一种变压器抗短路能力综合管治方法。

背景技术

变压器在整个运行期间,不可避免地要受到各种不良或者极端运行条件的多次冲击，随着近年来变压器电压等级的不断提高,***容量和变压器单台容量的不断增大,在变压器短路阻抗一定的条件下,短路电磁力对变压器的威胁将更加严重，尤其是近区短路对变压器产生了极大的危害。为了确保变压器的安全可靠运行,必须设法提高变压器的抗短路能力。近几年来的运行实践表明,在短路电磁力的冲击下,有很多变压器因抗短路能力不够而导致的电力事故发生。因此变压器抗短路能力的提高,是一个值得深入研究和认真对待的技术难题，直接决定着电网的安全运行水平。

而目前变压器抗短路能力的研究多是从变压器材质、结构等自身特性出发进行应力分析，缺乏对于接线方式、运行环境及短路电流累积性冲击对于变压器抗短路能力影响的研究。同时，针对计算校核后的结果采取防御决策的并不多，理论研究与实际情况差异较大。因此，采取新的角度及方向进行变压器抗短路能力的研究对电网安全生产运行有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种变压器抗短路能力综合管治方法。将电网设备从传统的计划检修维护方式，转变成更为科学的状态化检修方式，提升了电网设备安全运行的稳定性，降低了因突发事故造成的损失。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该种变压器抗短路能力综合管治方法，包括以下步骤：

步骤1：归集影响变压器抗短路能力的各项参数，根据遭受抗短路冲击时的特征状态量，将变压器抗短路能力的数据进行总结，并整理各项数据之间的关系，依此建立数学模型；

步骤2：根据数学模型建立分析平台，导入标准数据；

步骤3：将侦测到的数据与标准数据进行比较，看数据是否有变化，如果有变化进入步骤4，如果没有变化则看是否存在新增故障记录，如果有，则进入步骤4，如果没有，则重新进行数据比较；

步骤4：对数据进行预处理，通过查询待处理的各运行单位下变压器出厂参数数据、变压器运行参数数据、对变压器母线进行重新编号、并根据母线编号进行合并，得出所需要的数据；

步骤5：进行抗短路能力计算；

步骤6：通过步骤5计算后的结果，进行初步判断，如果当前变压器的某一侧中数据大于出厂时的任意侧对应数据，则判断为不正常，不正常标记为红色字体，如果正常则返回步骤2；如果不正常则进入步骤7；

步骤7：进行状态评估，在确定了评估高压侧、中压侧、低压侧的三线短路绕组电流高压、低压和单相绕组电流高压、低压的值的情况下，依据计算出的短路电流限值为观测数据，与厂家提供的短路电流限值建立对应关系，如果结果中短路电流限值大于出厂则得预警，如果小于则正常两种情况；

步骤8：根据评估状态结果和变压器实际运行状况，由现场工作人员决定是否预警，如果需要，进入步骤9，如果不需要则结束流程；

步骤9：进入预警处理流程，完成后进入处理措施流程。

特别地，所述步骤2中，标准数据包括：变压器出厂参数和变压器运行参数，所述变压器出厂参数包括运行单位，变电站名称，变电站电压等级，运行编号，电压等级，是否在运，额定容量，绕组类型，变压器类型，联结方式，是否自耦变压器，额定电压，短路阻抗，制造厂家，出厂时间，型号，出厂编号，短路电流限值；

所述变压器运行参数包括运行单位，变电站名称，运行编号，中性点接地方式，母线编号，并联母线编号，单相短路电流，三项短路电流，限流电抗器阻值。

特别地，所述步骤5中，抗短路能力计算主要是计算变压器短路电流限值，根据双绕组三项变压器对称电流计算变压器短路电流计算公式:L＝I×k×√2；

式中，对称短路电流I为：U/√3×(Zt×Zs)；

k为计算试验电流初始偏移的系数，而以考虑了正弦波峰值对方均根值之比-系数k×√2与X/R有关，其中：

X—变压器的电抗与***电抗之和，以Q表示；

R—变压器电阻与***电阻之和(Rt+Rs)，以Q表示，其中Rt为参考温度下的电阻；

根据上式，推导出变压器短路电流限值公式：

I＝(100/Ukt％+Uks％)×In；

式中，Ukt％为短路阻抗值；

Uks％为***短路阻抗值；

In为绕组额定电流；

其中Uks按(变压器容量/(短路电流×***额定电压)×标称***电压)×100％，得出I为最终的变压器短路电流。

本发明的有益效果是：

本发明基于对变压器可能遭受短路冲击的影响因素的研究，将影响变压器抗短路能力的参数进行搜集、归纳、整理和研究，建立了以变压器抗短路能力核算、评估、治理为核心的体系，通过对变压器出厂参数、变压器运行参数等数据的实时接入，制定了核算、评估、治理的规范操作方法，将电网设备从传统的计划检修维护方式，转变成更为科学的状态化检修方式，提升了电网设备安全运行的稳定性，降低了因突发事故造成的损失；本发明建立了科学的计算方法，实现了变压器抗短路能力核算、评估、治理体系流程的规范化操作，加强了设备运行的安全稳定性，减少因突发事故造成的设备损坏。强化了运维团队间的故障处理能力，降低了相关部门之间的配合的复杂度，提升了工作效率，并能不断优化治理措施，改进评估治理模型，具备良好的推广和应用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

附图为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的变压器抗短路能力综合管治方法，包括以下步骤：

步骤1：归集影响变压器抗短路能力的各项参数，根据遭受抗短路冲击时的特征状态量，将变压器抗短路能力的数据进行总结，并整理各项数据之间的关系，依此建立数学模型；

步骤2：根据数学模型建立分析平台，导入标准数据；本实施例中，标准数据包括：变压器出厂参数和变压器运行参数，所述变压器出厂参数包括运行单位，变电站名称，变电站电压等级，运行编号，电压等级，是否在运，额定容量，绕组类型，变压器类型，联结方式，是否自耦变压器，额定电压，短路阻抗，制造厂家，出厂时间，型号，出厂编号，短路电流限值；

所述变压器运行参数包括运行单位，变电站名称，运行编号，中性点接地方式，母线编号，并联母线编号，单相短路电流，三项短路电流，限流电抗器阻值。

步骤3：将侦测到的数据与标准数据进行比较，看数据是否有变化，如果有变化进入步骤4，如果没有变化则看是否存在新增故障记录，如果有，则进入步骤4，如果没有，则重新进行数据比较；

步骤4：对数据进行预处理，通过查询待处理的各运行单位下变压器出厂参数数据、变压器运行参数数据、对变压器母线进行重新编号、并根据母线编号进行合并，得出所需要的数据；

步骤5：进行抗短路能力计算；

本实施例中，抗短路能力计算主要是计算变压器短路电流限值，根据双绕组三项变压器对称电流计算变压器短路电流计算公式:L＝I×k×√2，

式中，对称短路电流I为：U/√3×(Zt×Zs)；

k为计算试验电流初始偏移的系数，而以考虑了正弦波峰值对方均根值之比-系数k×√2(或称峰值因数)与X/R有关，其中：

X—一变压器的电抗与***电抗之和(X.+X.)，以Q表示；

R——变压器电阻与***电阻之和(Rt+Rs)，以Q表示，其中Rt为参考温度下的电阻；

根据上式，推导出变压器短路电流限值公式：

I＝(100/Ukt％+Uks％)×In；

式中，Ukt％为短路阻抗值

Uks％为***短路阻抗值；

In为绕组额定电流；

其中Uks按(变压器容量/(短路电流×***额定电压)×标称***电压)×100％；得出I为最终的变压器短路电流。

步骤6：通过步骤5计算后的结果，进行初步判断，如果当前变压器的某一侧中数据大于出厂时的任意侧对应数据，则判断为不正常，不正常标记为红色字体，如果正常则返回步骤2；如果不正常则进入步骤7；

步骤7：进行状态评估，在确定了评估高压侧、中压侧、低压侧的三线短路绕组电流高压、低压和单相绕组电流高压、低压的值的情况下，依据计算出的短路电流限值为观测数据，与厂家提供的短路电流限值建立对应关系，如果结果中短路电流限值大于出厂则预警，如果小于则为正常；

步骤8：根据评估状态结果和变压器实际运行状况，由现场工作人员决定是否预警，如果需要，进入步骤9，如果不需要则结束流程；

步骤9：进入预警处理流程，完成后进入处理措施流程。

本发明建立了一种基于变压器本身参数及运行参数的变压器抗短路能力核算、评估、治理方法。通过归集影响变压器抗短路能力的各项参数，深入的挖掘遭受抗短路冲击时的特征状态量，采用分析、归纳、多元对比等方法将变压器抗短路能力的数据进行总结，并整理各项数据之间的关系，依此建立数学模型。通过研究发现影响抗短路的能力核算模型的主要参数以下两项：

1)变压器可承受短路电流能力：依据实验数据及历史累计数据建模，计算单、多次短路冲击对设备的可靠性影响，在结合厂家提供的限值，计算变压器目前的可承受短路电流的能力。

2)变压器可能遭受的短路电流大小：计算变压器可以承受的短路电流大小，从而利用母线电流计算出阻抗和其他的变压器参数数据，依此获得变压器在不同情况下的短路电流能力，分析不同情况下的治理措施。

本发明整理了目前所使用的变压器抗短路能力核算、评估及治理方法，通过筛选典型故障案例的方式，得出评估结果，不断优化治理措施，构架了核算、评估、预警、治理、核算的循环体系，使用计算机和通讯技术整合并研发了变压器抗短路能力归集与核算治理平台，完成了数据采集的自动上报，数学模型的固化实现，核算评估治理体系的流程规范，并应用了多种框架技术支撑***的稳定运行以及后续功能的平滑升级。

本发明的技术成果应用于某供电局变压器抗短路能力规划信息数据采集及辅助决策技术项目，在此项目中应用了本发明中提及的变压器抗短路能力综合管治方法，并依据本发明的核算、评估、治理为核心设计并开发了一套计算机软件，依据项目要求完成了如下目标：实现变压器抗短路能力信息搜集；根据变压器抗短路能力参数的关联关系，完成了核算模型的数学应用；创新性的应用了新的状态检修方式代替人工检修方式；依托相关规程，通过专家分析和有针对性的总结治理措施，建立更加全面的治理措施专家库。

将本发明对于变压器的核算、评估、治理的核心过程，建立闭环体系：核算-》评估-》预警-》治理-》核算，并规范了过程内的各个阶段的操作步骤，提高变压器抗短路能力，避免变压器短路事故突发，提升电网安全、稳定、经济运行的能力。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.变压器抗短路能力综合管治方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：归集影响变压器抗短路能力的各项参数，根据遭受抗短路冲击时的特征状态量，将变压器抗短路能力的数据进行总结，并整理各项数据之间的关系，依此建立数学模型；

步骤2：根据数学模型建立分析平台，导入标准数据；标准数据包括：变压器出厂参数和变压器运行参数，所述变压器出厂参数包括运行单位，变电站名称，变电站电压等级，运行编号，电压等级，是否在运，额定容量，绕组类型，变压器类型，联结方式，是否自耦变压器，额定电压，短路阻抗，制造厂家，出厂时间，型号，出厂编号，短路电流限值；

所述变压器运行参数包括运行单位、变电站名称、运行编号、中性点接地方式、母线编号、并联母线编号、单相短路电流、三相短路电流、限流电抗器阻值；

步骤3：将侦测到的数据与标准数据进行比较，看数据是否有变化，如果有变化进入步骤4，如果没有变化则看是否存在新增故障记录，如果有，则进入步骤4，如果没有，则重新进行数据比较；

步骤4：对数据进行预处理，通过查询待处理的各运行单位下变压器出厂参数数据、变压器运行参数数据、对变压器母线进行重新编号、并根据母线编号进行合并，得出所需要的数据；

步骤5：进行抗短路能力计算；

步骤6：通过步骤5计算后的结果，进行初步判断，如果当前变压器的某一侧中数据大于出厂时的任意侧对应数据，则判断为不正常，不正常标记为红色字体，如果正常则返回步骤2；如果不正常则进入步骤7；

步骤7：进行状态评估，在确定了评估高压侧、中压侧、低压侧的三相短路绕组电流高压、低压和单相绕组电流高压、低压的值的情况下，依据计算出的短路电流限值为观测数据，与厂家提供的短路电流限值建立对应关系，如果结果中短路电流限值大于出厂则得预警，如果小于则属于正常情况；

步骤8：根据评估状态结果和变压器实际运行状况，由现场工作人员决定是否预警，如果需要，进入步骤9，如果不需要则结束流程；

步骤9：进入预警处理流程，完成后进入处理措施流程。

2.如权利要求1所述的变压器抗短路能力综合管治方法，其特征在于：所述步骤5中，抗短路能力计算主要是计算变压器短路电流限值，根据双绕组三相变压器对称电流计算变压器短路电流计算公式:L=I×k×√2；

式中，对称短路电流I为：U/√3×(Zt×Zs)；

L为变压器短路电流； Zs为高压***阻抗，Zt为变压器阻抗，k为计算试验电流初始偏移的系数，而以考虑了正弦波峰值对方均根值之比-系数k×√2与X/R有关，其中：

X—变压器的电抗与***电抗之和；

R—变压器电阻与***电阻之和(Rt+Rs)，以Q表示，其中Rt为参考温度下的电阻；

根据上式，推导出变压器短路电流限值公式：

I=(100/Ukt%+Uks%)×In；

式中，Ukt%为短路阻抗值；

Uks%为***短路阻抗值；

In为绕组额定电流；

其中Uks按（变压器容量/（短路电流×***额定电压）×标称***电压）×100%，

得出I为最终的变压器短路电流。

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