本發(fā)明涉及變壓器直流偏磁，特別涉及一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其性能直接影響到電力傳輸和配電的效率與穩(wěn)定性。在實際運行中，變壓器面臨著多種影響因素，其中直流偏磁現(xiàn)象是一種較為嚴(yán)重的影響因素。直流偏磁是指在變壓器中受到外界直流電流后，磁芯內(nèi)產(chǎn)生的偏磁現(xiàn)象，可能導(dǎo)致鐵芯磁飽和、損耗增加、溫度升高，從而影響變壓器的運行效率和安全性。

2、傳統(tǒng)的變壓器檢測方法多依賴于人工巡檢和簡單的電氣參數(shù)測量，無法對變壓器的實時狀態(tài)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的評估。這種方法不僅效率低下，而且對變壓器的偏磁狀態(tài)判斷存在一定的主觀性，容易遺漏潛在的故障風(fēng)險。因此，亟需一種新的檢測方法和系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測變壓器的直流偏磁狀態(tài)，并及時預(yù)警，確保變壓器的安全可靠運行。

3、近年來，電磁反饋技術(shù)在電力設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。該技術(shù)通過實時獲取設(shè)備的電磁反饋信號，可以有效識別出設(shè)備在不同工作狀態(tài)下的特征信息。利用電磁反饋信號進(jìn)行偏磁特征的分析與建模，能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器在不同直流電流強度下的直流偏磁狀態(tài)及其工作效率的精確評估。

4、因此，本技術(shù)提出了一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法及系統(tǒng)，旨在通過實時獲取變壓器的電磁反饋信號，分析其直流偏磁特征，并構(gòu)建相應(yīng)的仿真模型，以提高變壓器的監(jiān)測精度和效率，降低潛在的故障風(fēng)險，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有力保障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法，包括：

3、對變壓器施加直流偏磁源進(jìn)行偏磁試驗，獲取偏磁試驗中變壓器的電磁反饋信號數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)所述電磁反饋信號數(shù)據(jù)確定變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征；

5、根據(jù)所述變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型；

6、實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中對變壓器進(jìn)行直流偏磁模擬，根據(jù)直流偏磁模擬評估變壓器的實時工作效率；

7、根據(jù)所述實時工作效率對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作。

8、本方案中，所述對變壓器施加直流偏磁源進(jìn)行偏磁試驗，獲取偏磁試驗中變壓器的電磁反饋信號數(shù)據(jù)，具體為：

9、獲取變壓器工作狀態(tài)的磁場分布數(shù)據(jù)，根據(jù)所述磁場分布數(shù)據(jù)確定變壓器的電磁反饋信號傳感器的布設(shè)位置；

10、通過直流電源設(shè)備對變壓器施加直流電流操作，并由低到高逐步調(diào)整直流電流強度，根據(jù)電磁反饋信號傳感器獲取變壓器在每個直流電流強度下的電磁反饋信號數(shù)據(jù)，所述電磁反饋信號數(shù)據(jù)包括變壓器勵磁電流信號、變壓器鐵芯的磁場強度和磁通密度信號。

11、本方案中，所述根據(jù)所述電磁反饋信號數(shù)據(jù)確定變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征，具體為：

12、對不同直流電流強度下電磁反饋信號數(shù)據(jù)中的變壓器勵磁電流信號進(jìn)行分析，確定勵磁電流信號的最高信號頻率，根據(jù)所述最高信號頻率確定勵磁電流信號的采樣率；

13、根據(jù)所述采樣率確定采樣間隔和采樣時長，根據(jù)所述采樣間隔和采樣時長生成采樣時刻的時間向量，根據(jù)所述時間向量對勵磁電流信號進(jìn)行采樣操作，得到勵磁電流信號的離散信號；

14、基于漢寧窗口函數(shù)對所述離散信號進(jìn)行加窗預(yù)處理，得到預(yù)處理離散信號，基于傅里葉變換方法對所述預(yù)處理離散信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到勵磁電流頻域信號；

15、計算所述勵磁電流頻域信號的頻譜幅值和頻譜相位，根據(jù)所述頻譜幅值和頻譜相位對勵磁電流頻域信號進(jìn)行頻率偏移檢測，得到頻率偏移情況，根據(jù)所述頻率偏移情況評估勵磁電流頻域信號的畸變情況；

16、根據(jù)所述畸變情況判斷變壓器的直流偏磁狀態(tài)，若出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象，提取出現(xiàn)直流偏磁現(xiàn)象的每個電流強度的直流偏磁特征，所述直流偏磁特征包括勵磁電流頻域信號的頻譜幅值特征、畸變程度特征、直流偏磁程度特征；

17、根據(jù)不同直流電流強度下電磁反饋信號數(shù)據(jù)中變壓器鐵芯的磁場強度和磁通密度信號判斷變壓器鐵芯的磁飽和程度，根據(jù)所處磁飽和程度評估變壓器在每個電流強度下的工作效率，得到工作效率特征。

18、本方案中，所述根據(jù)所述變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型，具體為：

19、基于狀態(tài)空間模型構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型，根據(jù)變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征定義所述直流偏磁仿真模型的狀態(tài)向量、輸入向量、輸出向量；

20、所述狀態(tài)向量包括不同電流強度下變壓器鐵芯磁通密度、磁場強度、勵磁電流強度，所述輸入向量為直流電流強度，所述輸出向量為直流偏磁特征和工作效率特征；

21、根據(jù)所述狀態(tài)向量、輸入向量、輸出向量構(gòu)建直流偏磁仿真模型的狀態(tài)方程和輸出方程，得到構(gòu)建完成的直流偏磁仿真模型，所述狀態(tài)方程包括狀態(tài)矩陣和輸入矩陣，所述輸出方程包括輸出矩陣和輸入輸出直接關(guān)系矩陣；

22、基于數(shù)值方法對所述構(gòu)建完成的直流偏磁仿真模型在不同直流電流強度下進(jìn)行求解，獲取直流偏磁仿真模型在不同直流電流強度下的試驗直流偏磁特征和試驗工作效率特征；

23、將所述試驗直流偏磁特征和試驗工作效率特征與所述直流偏磁特征和工作效率特征進(jìn)行對比驗證，評估直流偏磁仿真模型的仿真準(zhǔn)確性，若仿真準(zhǔn)確性低于預(yù)設(shè)值，調(diào)整模型參數(shù)，所述參數(shù)包括狀態(tài)矩陣和輸入矩陣、輸出矩陣和輸入輸出直接關(guān)系矩陣，直至直流偏磁仿真模型的仿真準(zhǔn)確性不小于預(yù)設(shè)值。

24、本方案中，所述實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中對變壓器進(jìn)行直流偏磁模擬，根據(jù)直流偏磁模擬評估變壓器的實時工作效率，具體為：

25、基于電流傳感器實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將所述當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中作為實時輸入向量進(jìn)行實時直流偏磁模擬；

26、基于數(shù)值方法對實時直流偏磁模擬的直流偏磁仿真模型的狀態(tài)方程進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果更新直流偏磁仿真模型的狀態(tài)向量；

27、根據(jù)更新的狀態(tài)向量計算變壓器的當(dāng)前直流偏磁特征和工作效率特征，根據(jù)所述當(dāng)前直流偏磁特征和工作效率特征評估變壓器的實時工作效率。

28、本方案中，所述根據(jù)所述實時工作效率對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作，具體為：

29、獲取變壓器的正常效率范圍數(shù)據(jù)，將所述實時工作效率與正常效率范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判斷直流偏磁對變壓器的實時工作效率的影響，得到影響數(shù)據(jù)；

30、根據(jù)所述影響數(shù)據(jù)判斷變壓器是否滿足當(dāng)前工作效率需求，若不滿足，對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作，生成直流偏磁預(yù)警信息，向運維人員發(fā)送所述直流偏磁預(yù)警信息。

31、本發(fā)明第二方面還提供了一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：存儲器、處理器，所述存儲器中包括基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法程序，所述基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如下步驟：

32、對變壓器施加直流偏磁源進(jìn)行偏磁試驗，獲取偏磁試驗中變壓器的電磁反饋信號數(shù)據(jù)；

33、根據(jù)所述電磁反饋信號數(shù)據(jù)確定變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征；

34、根據(jù)所述變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型；

35、實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中對變壓器進(jìn)行直流偏磁模擬，根據(jù)直流偏磁模擬評估變壓器的實時工作效率；

36、根據(jù)所述實時工作效率對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作。

37、本方案中，所述根據(jù)所述變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型，具體為：

38、基于狀態(tài)空間模型構(gòu)建變壓器的直流偏磁仿真模型，根據(jù)變壓器在不同強度直流電流下的直流偏磁特征和工作效率特征定義所述直流偏磁仿真模型的狀態(tài)向量、輸入向量、輸出向量；

39、所述狀態(tài)向量包括不同電流強度下變壓器鐵芯磁通密度、磁場強度、勵磁電流強度，所述輸入向量為直流電流強度，所述輸出向量為直流偏磁特征和工作效率特征；

40、根據(jù)所述狀態(tài)向量、輸入向量、輸出向量構(gòu)建直流偏磁仿真模型的狀態(tài)方程和輸出方程，得到構(gòu)建完成的直流偏磁仿真模型，所述狀態(tài)方程包括狀態(tài)矩陣和輸入矩陣，所述輸出方程包括輸出矩陣和輸入輸出直接關(guān)系矩陣；

41、基于數(shù)值方法對所述構(gòu)建完成的直流偏磁仿真模型在不同直流電流強度下進(jìn)行求解，獲取直流偏磁仿真模型在不同直流電流強度下的試驗直流偏磁特征和試驗工作效率特征；

42、將所述試驗直流偏磁特征和試驗工作效率特征與所述直流偏磁特征和工作效率特征進(jìn)行對比驗證，評估直流偏磁仿真模型的仿真準(zhǔn)確性，若仿真準(zhǔn)確性低于預(yù)設(shè)值，調(diào)整模型參數(shù)，所述參數(shù)包括狀態(tài)矩陣和輸入矩陣、輸出矩陣和輸入輸出直接關(guān)系矩陣，直至直流偏磁仿真模型的仿真準(zhǔn)確性不小于預(yù)設(shè)值。

43、本方案中，所述實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中對變壓器進(jìn)行直流偏磁模擬，根據(jù)直流偏磁模擬評估變壓器的實時工作效率，具體為：

44、基于電流傳感器實時獲取變壓器的當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)，將所述當(dāng)前直流電流強度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述直流偏磁仿真模型中作為實時輸入向量進(jìn)行實時直流偏磁模擬；

45、基于數(shù)值方法對實時直流偏磁模擬的直流偏磁仿真模型的狀態(tài)方程進(jìn)行求解，根據(jù)求解結(jié)果更新直流偏磁仿真模型的狀態(tài)向量；

46、根據(jù)更新的狀態(tài)向量計算變壓器的當(dāng)前直流偏磁特征和工作效率特征，根據(jù)所述當(dāng)前直流偏磁特征和工作效率特征評估變壓器的實時工作效率。

47、本方案中，所述根據(jù)所述實時工作效率對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作，具體為：

48、獲取變壓器的正常效率范圍數(shù)據(jù)，將所述實時工作效率與正常效率范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，判斷直流偏磁對變壓器的實時工作效率的影響，得到影響數(shù)據(jù)；

49、根據(jù)所述影響數(shù)據(jù)判斷變壓器是否滿足當(dāng)前工作效率需求，若不滿足，對變壓器進(jìn)行直流偏磁預(yù)警操作，生成直流偏磁預(yù)警信息，向運維人員發(fā)送所述直流偏磁預(yù)警信息。

50、本發(fā)明公開了一種基于電磁反饋的變壓器直流偏磁試驗方法及系統(tǒng)，旨在識別不同直流電流強度下變壓器的直流偏磁現(xiàn)象并評估其工作效率。該方法首先施加直流偏磁源，對變壓器進(jìn)行試驗，獲取電磁反饋信號數(shù)據(jù)并進(jìn)行干擾分析。接著，識別直流偏磁特征和工作特性，并構(gòu)建相應(yīng)的仿真模型。通過實時獲取變壓器的直流電流強度數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入仿真模型中進(jìn)行直流偏磁模擬，從而評估實時工作效率。最后，基于實時效率，實施直流偏磁預(yù)警操作。本發(fā)明提供了一種有效的實時監(jiān)測和預(yù)警機制，具有重要的實際應(yīng)用價值。