变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法及装置

技术领域

本发明涉及变压器抗短路试验技术领域，尤其一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法及装置。

背景技术

变压器短路时，绕组主要受到从绕组两端向中部挤压的幅向力和对内绕组有压缩作用、对外绕组有扩张作用的辐向力。绕组幅向受力稳定性是影响变压器抗短路能力的关键因素，其破坏主要分布在内绕组，其失效形式表现为绕组变形等。

目前，为研究220kV变压器的绕组幅向受力稳定性，考虑到绕组变形无法直接测量与量化对比，主要采用理论计算或仿真测试进行变压器短路时绕组幅向受力失效试验，通过绕组变形间接反映待试验变压器的绕组幅向受力情况，试验研究的深度和准确性有待提升，且220kV变压器的绕组幅向受力失效试验必须在特定的高电压强电流试验中心才能完成，无法采用1：1模型完成所有试验研究，难以准确反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况，无法保障绕组幅向受力稳定性研究的等效性和正确性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法及装置，能够针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型，有利于准确反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况，保障绕组幅向受力稳定性研究的等效性和正确性。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法，包括：

根据待试验变压器确定绕组原型和所述绕组原型的规格，结合所述绕组原型和所述绕组原型的规格，建立绕组等效模型；

基于预先定义的幅向受力失效模式，对所述绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；

基于所述幅向受力失效模式，对所述待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；

根据所述第一幅向受力失效特征值和所述第二幅向受力失效特征值，判断是否将所述绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

进一步地，所述根据待试验变压器确定绕组原型和所述绕组原型的规格，具体包括：

根据所述待试验变压器的绕组的结构，确定所述绕组原型；

基于预先定义的幅向受力失效试验条件，确定所述绕组原型的规格；其中，所述绕组原型的规格包括尺寸比例。

进一步地，所述基于预先定义的幅向受力失效模式，对所述绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值，具体包括：

按照所述待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于所述幅向受力失效模式，对所述绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到所述第一幅向受力失效特征值；其中，所述待试验变压器的幅向受力失效试验标准包括所述待试验变压器的标准运行参数和标准结构参数。

进一步地，所述根据所述第一幅向受力失效特征值和所述第二幅向受力失效特征值，判断是否将所述绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，具体为：

对于每一特征量，分别将所述特征量的第一取值和所述特征量的第二取值与所述特征量的预设控制范围进行比对；其中，所述第一幅向受力失效特征值包括若干个所述特征量的第一取值，所述第二幅向受力失效特征值包括若干个所述特征量的第二取值；

若各个所述特征量的第一取值和各个所述特征量的第二取值均对应在各个所述特征量的预设控制范围内，则判定将所述绕组等效模型作为所述绕组幅向受力失效试验模型；

若任一所述特征量的第一取值或任一所述特征量的第二取值对应在任一所述特征量的预设控制范围外，则判定不将所述绕组等效模型作为所述绕组幅向受力失效试验模型。

进一步地，所述对于每一特征量，分别将所述特征量的第一取值和所述特征量的第二取值与所述特征量的预设控制范围进行比对，具体为：

按照各个所述特征量的权重排序，依次选择一个所述特征量，分别将所述特征量的第一取值和所述特征量的第二取值与所述特征量的预设控制范围进行比对。

进一步地，所述变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法，还包括：

当判定不将所述绕组等效模型作为所述绕组幅向受力失效试验模型时，调整所述绕组等效模型，建立新的绕组等效模型。

第二方面，本发明一实施例提供一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效装置，包括：

绕组等效模型建立模块，用于根据待试验变压器确定绕组原型和所述绕组原型的规格，结合所述绕组原型和所述绕组原型的规格，建立绕组等效模型；

第一幅向受力失效试验模块，用于基于预先定义的幅向受力失效模式，对所述绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；

第二幅向受力失效试验模块，用于基于所述幅向受力失效模式，对所述待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；

绕组等效模型判断模块，用于根据所述第一幅向受力失效特征值和所述第二幅向受力失效特征值，判断是否将所述绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

进一步地，所述绕组等效模型建立模块，包括：

绕组原型确定单元，用于根据所述待试验变压器的绕组的结构，确定所述绕组原型；

绕组原型规格确定单元，用于基于预先定义的幅向受力失效试验条件，确定所述绕组原型的规格；其中，所述绕组原型的规格包括尺寸比例。

进一步地，所述第一幅向受力失效试验模块，具体用于按照所述待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于所述幅向受力失效模式，对所述绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到所述第一幅向受力失效特征值；其中，所述待试验变压器的幅向受力失效试验标准包括所述待试验变压器的标准运行参数和标准结构参数。

进一步地，所述绕组等效模型判断模块，包括：

比对单元，用于对于每一特征量，分别将所述特征量的第一取值和所述特征量的第二取值与所述特征量的预设控制范围进行比对；其中，所述第一幅向受力失效特征值包括若干个所述特征量的第一取值，所述第二幅向受力失效特征值包括若干个所述特征量的第二取值；

判断单元，用于若各个所述特征量的第一取值和各个所述特征量的第二取值均对应在各个所述特征量的预设控制范围内，则判定将所述绕组等效模型作为所述绕组幅向受力失效试验模型；

所述判断单元，还用于若任一所述特征量的第一取值或任一所述特征量的第二取值对应在任一所述特征量的预设控制范围外，则判定不将所述绕组等效模型作为所述绕组幅向受力失效试验模型。

相比于现有技术，本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型；基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；基于幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，能够针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型，有利于准确反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况，保障绕组幅向受力稳定性研究的等效性和正确性。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法的流程示意图；

图2为本发明第二实施例中的一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。本实施例提供的方法可以由相关的终端设备执行，且下文均以处理器作为执行主体为例进行说明。

如图1所示，第一实施例提供一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法，包括步骤S1～S4：

S1、根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型；

S2、基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；

S3、基于幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；

S4、根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

作为示例性地，在步骤S1中，针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型的过程中，考虑幅向受力的累积叠加问题，应先确定绕组原型和绕组原型的规格，确定的绕组原型需在工程中出现过幅向受力稳定性问题，其破坏形式和破坏现象与理论分析一致。结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型。

在步骤S2中，根据绕组幅向受力稳定性研究的实际研究目标，预先定义幅向受力失效模式，比如在研究幅向失稳机理或指导新制造变压器设计时，预先定义幅向受力失效模式为强制翘曲模式，强制翘曲模式可采用多支撑点和强支撑的方式模拟，在研究老旧变压器绕组特点及性能提升时，预先定义幅向受力失效模式为自由翘曲模式，自由翘曲模式可采用少支撑点和弱支撑的方式模拟，在研究幅向失稳机理等多种幅向受力机理时，可预先定义幅向受力失效模式为在三相绕组的同一位置设置强制翘曲模式、自由翘曲模式等多种幅向受力失效模式，也可在三相绕组的不同位置设置强制翘曲模式、自由翘曲模式等多种幅向受力失效模式。基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值。

在步骤S3中，同样地，根据绕组幅向受力稳定性研究的实际研究目标，预先定义幅向受力失效模式，基于预先定义的幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值。

在步骤S4中，根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，若判定将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，则将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，使得后续可直接应用绕组幅向受力失效试验模型来模拟待试验变压器的绕组幅向受力失效，反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况。

本实施例适用于不同电压等级的变压器，能够针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型，有利于准确反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况，保障绕组幅向受力稳定性研究的等效性和正确性。

在优选的实施例当中，所述根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，具体包括：根据待试验变压器的绕组的结构，确定绕组原型；基于预先定义的幅向受力失效试验条件，确定绕组原型的规格；其中，绕组原型的规格包括尺寸比例。

作为示例性地，根据待试验变压器的绕组的结构，确定绕组原型，比如针对电压等级在110kV以上的变压器，可选择具有普遍性和代表性的双绕组变压器或三绕组变压器作为待试验变压器，根据待试验变压器的绕组的结构，确定绕组原型。

根据绕组幅向受力稳定性研究的实际研究目标，预先定义幅向受力失效试验条件，基于预先定义的幅向受力失效试验条件，确定绕组原型的尺寸比例等规格，比如在幅向受力失效试验条件的允许范围内，可确定绕组原型的尺寸比例为1/8～1/4。

在确定绕组原型和绕组原型的规格后，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型。

在本实施例的一优选实施方式当中，所述根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，具体还包括：基于预先定义的绕组等效规则，确定绕组原型的规格。

作为示例性地，根据绕组的结构的幅向受力特点，预先定义绕组等效规则，基于预先定义的绕组等效规则确定绕组原型的规格。比如，绕组等效规则包括以下至少一条：

1、绕组等效模型的导线采用组合导线，绕组等效模型的安匝排列和待试验变压器的一致或接近；

2、绕组等效模型的垫块厚度与铜导线厚度之比和待试验变压器的接近；优选地，铜导线厚度范围为1.4～2.42mm；

3、绕组等效模型的垫块覆盖比例和待试验变压器的接近；

4、绕组等效模型的机械边界和磁场边界和待试验变压器的具有相似性；

5、绕组等效模型的绝缘材料为常规使用的材料。

在确定绕组原型和绕组原型的规格后，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型。

本实施例能够基于预先定义的幅向受力失效试验条件和绕组等效规则，建立绕组等效模型，有利于更好地针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，所述基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值，具体包括：按照待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；其中，待试验变压器的幅向受力失效试验标准包括待试验变压器的标准运行参数和标准结构参数。

作为示例性地，在对绕组等效模型进行幅向受力失效试验时，应考虑上述幅向受力失效试验条件和绕组等效规则，首先，确定待试验变压器的容量、电压和短路电流等标准运行参数，接着，确定待试验变压器的预压力单位作用力等标准结构参数，由于绕组等效模型的压紧系统、拉紧结构等边界结构与待试验变压器的相似，绕组等效模型的预压力单位作用力和待试验变压器的接近，可根据待试验变压器的预压力单位作用力确定绕组等效模型的预压力单位作用力，最后，整理待试验变压器的标准运行参数和标准结构参数，获取待试验变压器的幅向受力失效试验标准。

在获取待试验变压器的幅向受力失效试验标准后，按照待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值。

可以理解的是，在不影响绕组漏磁分布与整体受力的前提下，可采用局部更改，以便更好地模拟待试验变压器的绕组幅向受力失效。

同样地，按照待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于预先定义的幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值。

本实施例通过统一按照待试验变压器的幅向受力失效试验标准对绕组等效模型和待试验变压器进行幅向受力失效试验，能够保证第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值可作为后续有效判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型的数据基础，有利于更好地针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，所述根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，具体为：对于每一特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对；其中，第一幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第一取值，第二幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第二取值；若各个特征量的第一取值和各个特征量的第二取值均对应在各个特征量的预设控制范围内，则判定将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型；若任一特征量的第一取值或任一特征量的第二取值对应在任一特征量的预设控制范围外，则判定不将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，所述变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效方法，还包括步骤S5：

S5、当判定不将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型时，调整绕组等效模型，建立新的绕组等效模型。

作为示例性地，在得到第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值后，因为第一幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第一取值，第二幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第二取值，所以针对每一特征量，将该特征量的第一取值与该特征量的预设控制范围进行比对，以及将该特征量的第二取值与该特征量的预设控制范围进行比对，得到该特征值的第一取值与该特征值的预设控制范围的比对结果，以及该特征值的第二取值与该特征值的预设控制范围的比对结果，从而得到各个特征量的第一取值与对应各个特征量的预设控制范围的比对结果，以及各个特征量的第二取值与对应各个特征量的预设控制范围的比对结果，若各个特征量的第一取值和各个特征量的第二取值均对应在各个特征量的预设控制范围内，则认为本次建立的绕组等效模型的等效性和正确性满足要求，判定将本次建立的绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，若任一特征量的第一取值或任一特征量的第二取值对应在任一特征量的预设控制范围外，则认为本次建立的绕组等效模型的等效性和正确性不满足要求，判定不将本次建立的绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，应调整绕组等效模型，建立新的绕组等效模型，以便重新按照步骤S1～S4执行相应操作直至获取绕组幅向受力失效试验模型。

例如，所有特征量可分为若干个直接特征量和若干个间接特征量，各个直接特征量的第一取值与对应各个直接特征量的预设控制范围的比对结果，以及各个直接特征量的第二取值与对应各个直接特征量的预设控制范围的比对结果如表1所示，各个间接特征量的第一取值与对应各个间接特征量的预设控制范围的比对结果，以及各个间接特征量的第二取值与对应各个间接特征量的预设控制范围的比对结果如2所示。

表1

表2

在表2中，辐向变形比例的计算公式为：

δ＝Δx/R

式(1)中，Δx为沿幅向的最大变形，R

由表1、2可知，第一幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第一取值，第二幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第二取值，且各个特征量的第一取值和各个特征量的第二取值均对应在各个特征量的预设控制范围内，此时认为本次建立的绕组等效模型的等效性和正确性满足要求，判定将本次建立的绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

本实施例通过根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值与预设控制范围的比对结果，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，能够充分考虑绕组幅向受力失效试验的多维特征量，有利于更好地针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，所述对于每一特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对，具体为：按照各个特征量的权重排序，依次选择一个特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对。

作为示例性地，结合各个特征量对绕组幅向受力稳定性的影响程度，对各个特征量设置不同权重，根据权重从高到低的顺序对各个特征量进行排序，按序依次选择一个特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对，以便划分各个特征量进行逐层研究。

本实施例通过按照各个特征量的权重排序，依次选择一个特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对，能够实现绕组幅向受力稳定性的逐层研究。

基于与第一实施例相同的发明构思，第二实施例提供如图2所示的一种变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效装置，包括：绕组等效模型建立模块21，用于根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型；第一幅向受力失效试验模块22，用于基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；第二幅向受力失效试验模块23，用于基于幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；绕组等效模型判断模块24，用于根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，绕组等效模型建立模块21，包括：绕组原型确定单元，用于根据待试验变压器的绕组的结构，确定绕组原型；绕组原型规格确定单元，用于基于预先定义的幅向受力失效试验条件，确定绕组原型的规格；其中，绕组原型的规格包括尺寸比例。

在优选的实施例当中，第一幅向受力失效试验模块22，具体用于按照待试验变压器的幅向受力失效试验标准，基于幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；其中，待试验变压器的幅向受力失效试验标准包括待试验变压器的标准运行参数和标准结构参数。

在优选的实施例当中，绕组等效模型判断模块24，包括：比对单元，用于对于每一特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对；其中，第一幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第一取值，第二幅向受力失效特征值包括若干个特征量的第二取值；判断单元，用于若各个特征量的第一取值和各个特征量的第二取值均对应在各个特征量的预设控制范围内，则判定将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型；判断单元，还用于若任一特征量的第一取值或任一特征量的第二取值对应在任一特征量的预设控制范围外，则判定不将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型。

在优选的实施例当中，比对单元，具体用于按照各个特征量的权重排序，依次选择一个特征量，分别将特征量的第一取值和特征量的第二取值与特征量的预设控制范围进行比对。

在优选的实施例当中，所述变压器短路时绕组幅向受力失效试验模型等效装置，还包括：绕组等效模型调整模块，用于当判定不将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型时，调整绕组等效模型，建立新的绕组等效模型。

综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过根据待试验变压器确定绕组原型和绕组原型的规格，结合绕组原型和绕组原型的规格，建立绕组等效模型；基于预先定义的幅向受力失效模式，对绕组等效模型进行幅向受力失效试验，得到第一幅向受力失效特征值；基于幅向受力失效模式，对待试验变压器进行幅向受力失效试验，得到第二幅向受力失效特征值；根据第一幅向受力失效特征值和第二幅向受力失效特征值，判断是否将绕组等效模型作为绕组幅向受力失效试验模型，能够针对待试验变压器等效建立绕组幅向受力失效试验模型，有利于准确反映待试验变压器的绕组幅向受力失效情况，保障绕组幅向受力稳定性研究的等效性和正确性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。