【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力設備狀態評估，具體涉及一種電抗器故障診斷仿真方法、裝置、設備及存儲介質。
技術介紹
1、干式空心電抗器作為直流換流站中的重要設備之一，能防止由直流線路側或直流開關中產生的電壓陡波進入高壓閥廳，避免換流閥因遭受過電壓而導致損壞。對直流電流中的紋波具有平滑抑制作用，在傳輸負荷較小時能避免電流斷續，可以有效降低換相失敗率。目前，隨著國家電網特高壓直流輸電規模的不斷擴大，電抗器在電力系統中的使用數量逐年增加。
2、然而，干式空心電抗器的故障機理尚不明確，現有故障監測技術因性能無法滿足需求而未大規模推廣應用，難以實現對電抗器運行狀態進行的實時感知。此外，由于干式電抗器“穿衣戴帽”結構設計的特殊性，其部分監測數據難以獲得或存在監測誤差，亟需開展針對電抗器故障診斷仿真方法的改進。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術實施例提供了一種電抗器故障診斷仿真方法、裝置、設備及存儲介質，解決了現有電抗器故障監測技術中由于電抗器結構設計特殊性，導致監測困難，難以準確判斷電抗器故障的問題。
2、本專利技術實施例的第一方面提供了一種電抗器故障診斷仿真方法，方法包括：
3、獲取待檢測電抗器在故障時的錄波數據，根據錄波數據對電抗器施加激勵信號，其中，激勵信號為包括直流分量與交流分量；
4、基于待檢測電抗器的電抗器結構構建二維軸對稱電磁場模型，對二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的電阻矩陣和電感矩陣；
5、根據待檢
6、基于激勵信號確定運行主頻率，根據運行主頻率，對多導體傳輸線等效模型進行求解，得到待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波，對各個電抗波中的特征進行提取，得到特征量提取結果，將特征量與正常情況下的紋波水平進行對比，得到待檢測電抗器的故障診斷結果。
7、在第一方面的一種可能的實現方式中，基于待檢測電抗器的電抗器結構構建二維軸對稱電磁場模型，對二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的電阻矩陣和電感矩陣，包括：
8、基于待檢測電抗器的結構，基于有限元方法建立二維軸對稱電磁場模型；
9、設置材料屬性和電磁場邊界條件，并確定多段線圈的電氣參數，根據電氣參數對二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的磁場分布和電阻矩陣；
10、根據磁場分布，提取出每段線圈的自感、以及每段線圈與其他線圈的互感，基于自感和互感，得到電感矩陣。
11、在第一方面的一種可能的實現方式中，根據待檢測電抗器中的線圈繞組結構構建三維靜電場模型，對三維靜電場模型進行求解，得到麥克斯韋電容矩陣，包括：
12、根據待檢測電抗器中的線圈繞組結構構建三維靜電場模型，其中，三維靜電場模型的控制方程為：
13、
14、n·d＝0
15、其中，d為電通量密度，ρv為自由電荷體積密度，e為電場強度，v為電勢，ε0為真空介電常數，εr為相對介電常數，n·d表示在邊界法向方向上的電通量。
16、設置的靜電場材料參數和進行網格劃分，并設置線圈繞組的終端邊界條件與終端類型，將每段線圈分別作為穩態源，建立終端控制方程；
17、結合終端控制方程，對三維靜電場模型進行求解，得到麥克斯韋電容矩陣。
18、在第一方面的一種可能的實現方式中，根據電阻矩陣、電感矩陣和麥克斯韋電容矩陣構建多導體傳輸線等效模型，包括：
19、根據電阻矩陣、電感矩陣和麥克斯韋電容矩陣構建得到等效貝瑞隆模型；
20、基于等效貝瑞隆模型構建得到多導體傳輸線等效模型。
21、在第一方面的一種可能的實現方式中，基于激勵信號確定多導體傳輸線的運行主頻率，根據運行主頻率，對多導體傳輸線等效模型進行求解，得到待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波，包括：
22、基于激勵信號確定多導體傳輸線的運行主頻率，得到多導體傳輸線多個位置處兩端的電壓差和電流差為：
23、
24、式中，分別為多導體傳輸線兩端的電壓差和電流差，ri、lij與cij為分布電阻矩陣r、分布電感矩陣l與分布電容矩陣c中的元素；
25、對各個位置的電壓差和電流差分別進行微分，得到電壓微分方程和電流微分方程，對電壓微分方程和電流微分方程分別進行計算，得到電壓矩陣和電流矩陣，分別對電壓矩陣和電流矩陣進行還原，得到求解結果，其中，求解結果包括待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波。
26、在第一方面的一種可能的實現方式中，對各個電抗波中的特征進行提取，得到特征量提取結果，包括：
27、運用歐拉公式對待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波進行變換，得到不同位置的電壓結果和電流結果；
28、對不同位置的電壓結果和電流結果中的幅值與諧波含量進行提取，得到特征量提取結果。
29、本專利技術實施例的第二方面提供了一種電抗器故障診斷仿真裝置，包括：
30、獲取模塊，用于獲取待檢測電抗器在故障時的錄波數據，根據錄波數據對電抗器施加激勵信號，其中，激勵信號為包括直流分量與交流分量；
31、第一計算模塊，用于基于待檢測電抗器的電抗器結構構建二維軸對稱電磁場模型，對二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的電阻矩陣和電感矩陣；
32、第一計算模塊，用于根據待檢測電抗器中的線圈繞組結構構建三維靜電場模型，對三維靜電場模型進行求解，得到麥克斯韋電容矩陣，根據電阻矩陣、電感矩陣和麥克斯韋電容矩陣構建多導體傳輸線等效模型；
33、故障判斷模塊，用于基于激勵信號確定運行主頻率，根據運行主頻率，對多導體傳輸線等效模型進行求解，得到待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波，對各個電抗波中的特征進行提取，得到特征量提取結果，將特征量與正常情況下的紋波水平進行對比，得到待檢測電抗器的故障診斷結果。
34、在第二方面的一種可能的實現方式中，第一計算模塊包括構建單元、仿真單元和電感矩陣計算單元，其中，
35、構建單元用于基于待檢測電抗器的結構，基于有限元方法建立二維軸對稱電磁場模型；
36、仿真單元用于設置材料屬性和電磁場邊界條件，并確定多段線圈的電氣參數，根據電氣參數對二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的磁場分布和電阻矩陣；
37、電感矩陣計算單元用于根據磁場分布，提取出每段線圈的自感、以及每段線圈與其他線圈的互感，基于自感和互感，得到電感矩陣。
38、本專利技術實施例的第三方面提供了一種計算機設備，包括：
39、存儲器，用于存儲計算機程序；
40、處理器，用于執行所述計算機程序時實現如第一方面的電抗器故障診斷仿真方法。
41、本發本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述基于待檢測電抗器的電抗器結構構建二維軸對稱電磁場模型，對所述二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的電阻矩陣和電感矩陣，包括：
3.如權利要求2所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述根據所述待檢測電抗器中的線圈繞組結構構建三維靜電場模型，對所述三維靜電場模型進行求解，得到麥克斯韋電容矩陣，包括：
4.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述根據所述電阻矩陣、所述電感矩陣和所述麥克斯韋電容矩陣構建多導體傳輸線等效模型，包括：
5.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述基于所述激勵信號確定多導體傳輸線的運行主頻率，根據所述運行主頻率，對所述多導體傳輸線等效模型進行求解，得到所述待檢測電抗器中的線圈繞組不同位置的電抗波，包括：
6.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述對各個所述電抗波中的特征進行提取，得到特征量提取結果，包括：
8.如權利要求7所述的電抗器故障診斷仿真裝置，其特征在于，所述第一計算模塊包括構建單元、仿真單元和電感矩陣計算單元，其中，
9.一種計算機設備，其特征在于，包括：
10.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至6任一項所述的電抗器故障診斷仿真方法。
...【技術特征摘要】
1.一種電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述基于待檢測電抗器的電抗器結構構建二維軸對稱電磁場模型，對所述二維軸對稱電磁場模型進行計算，得到待檢測電抗器的電阻矩陣和電感矩陣，包括：
3.如權利要求2所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述根據所述待檢測電抗器中的線圈繞組結構構建三維靜電場模型，對所述三維靜電場模型進行求解，得到麥克斯韋電容矩陣，包括：
4.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述根據所述電阻矩陣、所述電感矩陣和所述麥克斯韋電容矩陣構建多導體傳輸線等效模型，包括：
5.如權利要求1所述的電抗器故障診斷仿真方法，其特征在于，所述基于所述激勵...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宗萬里，胡錦根，鄒暉，焦晨驊，賈軒濤，孫林濤，張波，朱貴池，胡俊華，魏華兵，邢佳磊，程興民，朱玉婷，葉可，張勇，王旋，衛林林，劉超，王亞鵬，沈正元，彭晨光，
申請(專利權)人：國網浙江省電力有限公司超高壓分公司，
類型：發明
國別省市：
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