网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

西北农林科技大学杨思莹、王松 等:基于优化算法的变压器绕组等效电路建模

0
分享至

阅读提示:本文约 2000 字

为提高基于变压器绕组等效电路计算的频率响应(Frequency response analysis,FRA)曲线与真实绕组测量FRA曲线的一致性,本研究团队针对一个变压器绕组实验室模型,在仿真及实测条件下,利用多种优化算法对其等效电路的参数进行优化,实现了变压器绕组等效电路的准确建模。此研究成果对于提高基于变压器绕组等效电路的FRA曲线计算准确性具有一定的指导意义。

研究背景

变压器是电力系统中必不可少的电力设备之一,它的正常运行关系着电力系统的稳定性与可靠性。然而,在实际工程应用中,电力变压器常常会遭受到外部短路电流的冲击,产生形变。而频率响应分析法能有效检测变压器绕组变形程度,所以提高基于变压器绕组等效电路计算的频率响应曲线与真实绕组测量FRA曲线的一致性十分关键。这对预防和降低变压器风险具有重要意义。

论文所解决的问题及意义

本文将蜉蝣算法(Mayfly Algorithm,MA)、基因算法(Genetic Algorithm,GA)、改进灰狼算法(Improved Grey Wolf Optimizer,IGWO)、改进帝国竞争算法(Imperialist Competitive Algorithm,GBICA)、哈里斯鹰算法(Harris Hawks Optimization,HHO)以及蝴蝶算法(Butterfly Optimization Algorithm, BOA)分别对变压器模型进行参数优化,通过多种优化性能对比分析的手段确定最优的优化算法,提高了变压绕组等效电路模型计算得到的FRA曲线与实测FRA曲线的一致性。

本研究有助于提高工程技术人员对FRA曲线的认识能力,为后续深入解释FRA曲线变化规律提供依据。

论文方法及创新点

1 变压器绕组集总参数等效电路模型与频率响应计算

图1 变压器绕组端对端开路接法

图2 变压器绕组集总参数等效电路模型

本研究选用的频率响应测试方法为端对端开路接法,如图1。并根据图2中绕组集总参数等效电路的节点与支路,基于节点电压矩阵算法可计算得到绕组等效电路频率响应曲线的计算公式。

2 基于仿真数据的优化算法选择

本文基于多种主流智能优化算法,研究了不同优化算法对于不同饼数情况下的变压器绕组等效电路计算FRA曲线的准确性,并以所有参数平均偏移百分量与适度函数值最小、曲线之间的相似度最大及偏差度最小为目标,比较各个优化算法的性能,预选了效果最好的三种优化算法,分别是GBICA、MA以及HHO。

3 基于实测曲线的绕组等效电路建模

本章节将筛选的三种优化算法运用到变压器绕组等效电路模型中,选择最佳的优化算法,并在该优化算法下,确定最优的绕组等效电路参数值。以FRA实测曲线为基准数据,利用三种算法MA、HHO以及GBICA对FRA实测曲线进行曲线拟合可得图3。

图3 三种优化算法拟合效果对比

从图3可以看出在低频段,三种优化算法的曲线基本重合,但与实测曲线存在一定偏移。在第一、三个波峰处,MA与GBICA算法优化的曲线与实测曲线拟合程度较高。在第二个波峰处,MA算法优化的曲线拟合程度更高,HHO与GBICA算法拟合的曲线与实测曲线相比差异较大,拟合效果较差。根据对比,选择出最优的算法——MA。并在迭代次数为200次的基础下得到最终的8饼变压器测试绕组集总参数等效电路模型,如图4。

图4 8饼的变压器测试绕组集总参数等效电路模型

结论

本文研究了多种算法对于变压器集总参数等效电路模型的适用性,通过算法间的性能对比分析,选择了最佳的优化算法,实现了等效电路的参数优化,构建了准确的等效电路模型。首先,通过仿真实验验证,实现了优化算法的预筛选,选择了表现效果较好的三种算法。然后,将优化算法与不同饼数的变压器测试绕组的FRA数据结合,通过曲线的适度函数值与参数偏移量、相似度与偏差度的比较,确定了MA算法的优越性。

本文的研究成果可帮助科研人员基于绕组等效电路模型获取与真实绕组更为一致的FRA曲线,构建更为准确的变压器绕组等效电路模型,为后续深入研究FRA曲线与绕组参数之间的关系,进而准确判别变压器绕组故障奠定基础。

团队介绍

研究人员隶属于西北农林科技大学绿色能源与智能控制科研团队,团队主要成员 16人,其中高级职称 8 人,中级职称 8 人。该团队近年已承担多项包括国家自然科学基金面上项目、国家科技支撑计划、国家电网总部科技项目、陕西省基础研究计划等在内的科技项目 30 余项。

项目组成员长期致力于新能源并网与运行、风电、光伏功率预测、农业光伏应用、光伏系统能效测评、电力设备监测与故障诊断、电能质量与安全等方面的研究和科研攻关工作,理论基础扎实,科研力量雄厚,拥有良好的学术梯队和先进的实验设备。

杨思莹

本科生,研究方向为变压器绕组建模与参数灵敏度分析。

邱晟璇

硕士研究生,研究方向为电力设备智能诊断。

谢飞

硕士研究生,研究方向为基于机器学习的变压器绕组故障检测。

王松

工学博士,讲师、硕士生导师,研究方向为电力设备故障诊断、电力设备电磁计算、生物电磁效应等。


本工作成果发表在2023年第8期《电气技术》,论文标题为“基于优化算法的变压器绕组等效电路建模”,作者为杨思莹、王松 等。本课题得到中央高校基本科研业务费资助项目、陕西省自然科学基础研究计划项目的支持。

引用本文

杨思莹, 王松, 陈志豪, 谢飞, 于克锐. 基于优化算法的变压器绕组等效电路建模[J]. 电气技术, 2023, 24(8): 29-36. YANG Siying, WANG Song, CHEN Zhihao, XIE Fei, YU Kerui. Equivalent circuit modeling of transformer winding based on optimization algorithms. Electrical Engineering, 2023, 24(8): 29-36.

阅读全文

中国电工技术学会

新媒体平台

学会官方微信

电工技术学报

CES电气

学会官方B站

CES TEMS

今日头条号

学会科普微信

抖音号

☎️ 《电工技术学报》:010-63256949/6981;邮箱:dgjsxb@vip.126.com ☎️ 《电气技术》:010-63256943;邮箱:dianqijishu@126.com ☎️ 《中国电工技术学会电机与系统学报(英文)》:电话:010-63256823;邮箱:cestems@126.com ☎️ 编务:010-63256994 ☎️ 订阅:010-63256817 ☎️ 商务合作:010-63256867/6838

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
泽连斯基彻底摊牌了:如果普京再打乌克兰,特朗普就动手打普京!

泽连斯基彻底摊牌了:如果普京再打乌克兰,特朗普就动手打普京!

介知
2026-10-19 05:46:46
国外发现“饿两天定律”,体重从138斤降到108斤,稳稳瘦下30斤

国外发现“饿两天定律”,体重从138斤降到108斤,稳稳瘦下30斤

健身狂人
2026-10-11 00:58:32
刘学义这哥们到底咋样?看老师、熟人和网友如何评价他

刘学义这哥们到底咋样?看老师、熟人和网友如何评价他

情感大头说说
2026-10-20 12:39:47
广西大学深夜发布情况通报

广西大学深夜发布情况通报

政知新媒体
2026-10-18 07:11:59
37年来首次无缘,中国男排缺席世界杯,帅位空悬,危机重重!

37年来首次无缘,中国男排缺席世界杯,帅位空悬,危机重重!

体坛侃侃球
2026-10-20 09:05:15
证监会主席吴清:将推出北证50ETF

证监会主席吴清:将推出北证50ETF

新京报
2026-10-19 17:19:24
厉害了!又见券商副总上岸地级市副市长

厉害了!又见券商副总上岸地级市副市长

金石随笔
2026-10-20 07:18:43
生涯最高分之夜效率谁最高?科比81分用了46次出手,杜兰特真实命中率超8成

生涯最高分之夜效率谁最高?科比81分用了46次出手,杜兰特真实命中率超8成

小禾的体育
2026-10-20 14:26:44
湖媒热议裁掉克内克特:努力一年没找到下家 更看重布朗尼 选他就是错误

湖媒热议裁掉克内克特:努力一年没找到下家 更看重布朗尼 选他就是错误

颜小白的篮球梦
2026-10-20 11:55:55
入职第一天因截图社死:他偷偷留个纪念,结果全公司都“看见”了

入职第一天因截图社死:他偷偷留个纪念,结果全公司都“看见”了

大稻网络科技
2026-10-16 00:02:41
罕见大火是日本人“点的”,蒙古国民众怒了!

罕见大火是日本人“点的”,蒙古国民众怒了!

环球时报国际
2026-10-20 07:43:23
不可思议!网传某互联网大厂招聘3-5年产品经理,月薪仅2-3K,求职者直呼天塌了

不可思议!网传某互联网大厂招聘3-5年产品经理,月薪仅2-3K,求职者直呼天塌了

火山詩话
2026-10-19 06:55:13
太恶劣!网传景德镇某百货大店将莫言和伟大的科学家们挂在一起, 网友:他没资格

太恶劣!网传景德镇某百货大店将莫言和伟大的科学家们挂在一起, 网友:他没资格

小徐讲八卦
2026-10-20 07:00:14
华为新品突然公布,采用新配色,即将上市

华为新品突然公布,采用新配色,即将上市

科技堡垒
2026-10-19 11:38:24
她亲生父亲是中共首任总司令,养父母均为正国级,哥哥还是中将

她亲生父亲是中共首任总司令,养父母均为正国级,哥哥还是中将

大运河时空
2026-10-20 08:50:05
米勒新合同比阿门多100万,亨德森成输家,火箭抽到4号签逃过一劫

米勒新合同比阿门多100万,亨德森成输家,火箭抽到4号签逃过一劫

春日筆記
2026-10-20 12:48:02
22岁蒯曼怎么也没想到,本以为赢下张本美和夺冠已够幸福,如今幸福又升级了,父亲一句话道出全家期盼!

22岁蒯曼怎么也没想到,本以为赢下张本美和夺冠已够幸福,如今幸福又升级了,父亲一句话道出全家期盼!

篮球热嗖
2026-10-20 10:11:09
APEC落地深圳,北上深格局坐实了

APEC落地深圳,北上深格局坐实了

城市财经
2026-10-20 12:07:04
A股:刚刚突发消息来了,股市不太对劲,或要迎来变盘行情?

A股:刚刚突发消息来了,股市不太对劲,或要迎来变盘行情?

财经大拿
2026-10-20 07:00:26
我国对盾构机实施出口管制,来得及时,印度盾构机,牛吹早了

我国对盾构机实施出口管制,来得及时,印度盾构机,牛吹早了

王新喜
2026-10-19 21:19:29
2026-10-20 15:51:00
新科技读客
新科技读客
驱动未来的科技新知
4607文章数 139关注度
往期回顾 全部

科技要闻

新版MiniMax,能和DeepSeek掰手腕吗?

头条要闻

男子高反身亡姐姐被传"不愿请马来救援" 曾躺帐篷三天

头条要闻

男子高反身亡姐姐被传"不愿请马来救援" 曾躺帐篷三天

体育要闻

30天30队·奇才:三状元一榜眼 35胜?

娱乐要闻

李连杰回应抛妻弃女传闻,透露四个女儿关系

财经要闻

这些科技股王,为什么总输给茅台?

汽车要闻

不知道二代海鸥多好玩? 上赛道跑两圈 很过瘾的

态度原创

亲子
游戏
艺术
本地
旅游

亲子要闻

老公要出去喝酒,媳妇和女儿俩都不让去,听听她俩是咋说的?

多人在线治愈生活向网飞新游《Spirit Crossing灵渡之境》中文试玩版亮相Steam十月新品节

艺术要闻

17家民企抱团,投资50亿建成广州第四高楼,每家分3层!

本地新闻

一场垂直登高赛跑出了"山城"的真正内核

旅游要闻

幸福村寨司莫拉 民族团结谱新歌

无障碍浏览 进入关怀版