1.一种基于广义热阻分解的变压器异常风扇定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:建立变压器整体实验装置,包括油箱(1)、绕组(2)、超声波流量计(3)、热电偶(4)、油泵(5)、顶底层油道(6)、散热片(7)、风扇(8)和直流电源(9),记录变压器环境温度及负载系数的数据变化,改变风扇(8)运行状况,得到变压器顶层油温数据,建立变压器顶层油温热模型;
步骤2:根据不同的异常风扇(8)位置得到各类故障因子,引入到空气侧热电阻中形成广义热阻,基于顶层油温热模型及最小二乘法的参数估计,得到广义热阻分解的位置参数变化曲线,作为下一步判断异常风扇(8)位置的可视化指标;
步骤3:根据各类异常风扇(8)位置的参数变化,利用相对于正常运行时缩小倍数的平均值±2×标准差的准则,确定各类异常风扇(8)位置的标准范围;
步骤4:根据实际变压器风扇异常运行的相关数据,通过上述1~3步骤得到位置参数变化范围,判断其与标准曲线范围的重合度情况,且利用Pearson关联性系数,判断位置参数的缩小倍数值与标准数值之间的关联性,进而推断出该实际变压器风扇处于哪种异常状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于广义热阻分解的变压器异常风扇定位方法,其特征在于,步骤2中,利用异常风扇(8)与底部油道(6)的高度差及油流的运动规律,得到故障因子计算公式为:式中,ΦH为故障因子,W(H)为油在风扇全正常运行时做的功,W(h)为油在风扇异常运行时做的功,x为油流到底部油道的距离,H为散热器高度,hi为各个风扇到达底部油道的高度,i取1,2,···,m,m为风扇个数,hfan为风扇正常运行的范围。
3.根据权利要求1所述的一种基于广义热阻分解的变压器异常风扇定位方法,其特征在于,步骤2中,利用空气侧的对流传热关系,得到广义热阻和其分解的位置参数计算公式为:p q
Nuf=C·(Re·Pr)
式中,R’th‑air为空气侧的广义热阻,Rth‑air为空气侧的初始热电阻,Aair为空气侧的散热面积,h’n、h’f为自然对流和强迫对流下空气的传热系数,Nuf、Re、Pr分别为强迫对流下空气的努塞尔数、雷诺数、普朗特数,λ为空气的热导率,dh为流体流道长度,Vf为额定风速,C、u、p、q为位置参数,v为空气的运动粘度。
4.根据权利要求1所述的一种基于广义热阻分解的变压器异常风扇定位方法,其特征在于,步骤3中,利用异常风扇(8)的位置参数变化曲线得到位置参数缩小倍数的平均值和标准差,进而将该平均值±2×标准差作为判断异常风扇(8)位置的标准范围;其中,缩小倍数计算公式为:式中,γi为风扇(8)异常后u参数的缩小倍数,i取1,2,···,n,n为记录数据个数,ui为风扇(8)异常后的u参数值,i取1,2,···,n,n为记录数据个数, 为风扇(8)正常运行时u参数的平均值。
5.根据权利要求1所述的一种基于广义热阻分解的变压器异常风扇定位方法,其特征在于,步骤4中,利用实际风扇异常后位置参数缩小倍数的范围以及上述标准范围进行重合度分析,初步判断异常风扇位置;其中,所述的范围重合度计算公式为:式中,ζ为u参数缩小倍数范围的重合度, 表示异常风扇(8)后u参数缩小倍数的平均值,σγ表示异常风扇(8)后u参数缩小倍数的标准差, 为实际风扇异常后u参数缩小倍数的平均值,σ’γ表示实际风扇异常后u参数缩小倍数的标准差;
利用位置参数的缩小倍数以及Pearson关联性系数,分析实际变压器风扇位置参数缩小倍数与标准异常风扇(8)的关联性,进一步判断实际异常风扇位置;其中,所述的Pearson关联性系数计算公式为:式中,σγ‑type为各类异常风扇(8)位置下u参数缩小倍数的标准差,σ’γ表示实际风扇异常后u参数缩小倍数的标准差,σat为实际和标准状况下两者的协方差,γ’i为实际风扇异常后u参数的缩小倍数,i取1,2,···,n,n为记录数据个数, 为实际风扇异常后u参数缩小倍数的平均值,为各类风扇异常后u参数缩小倍数的平均值,η为标准缩小倍数与实际缩小倍数的关联性系数;
通过对实际位置参数的曲线变化进行分析比较,结合上述两种判断方法,能够定位实际变压器异常风扇位置。