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Reproducing Transformers’ Frequency Response from Finite Element Method (FEM) Simulation and Parameters Optimization

Suassuna de Andrade Ferreira Regelii, Picher Patrick, Meghnefi Fethi, Fofana Issouf, Ezzaidi Hassan, Volat Christophe et Behjat Vahid. (2023). Reproducing Transformers’ Frequency Response from Finite Element Method (FEM) Simulation and Parameters Optimization. Energies, 16, (11), e4364.

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URL officielle: http://dx.doi.org/10.3390/en16114364

Résumé

Frequency response analysis (FRA) is being employed worldwide as one of the main methods for the internal condition assessment of transformers due to its capability of detecting mechanical changes. Nonetheless, the objective interpretation of FRA measurements is still a challenge for the industry. This is mainly attributable to the lack of complete data from the same or similar units. A large database of FRA measurements can contribute to improving classification algorithms and lead to a more objective interpretation. Due to their destructive nature, mechanical deformations cannot be performed on real transformers to collect data from different scenarios. The use of simulation and laboratory transformer models is necessary. This research contribution is based on a new method using Finite Element Method simulation and a lumped element circuit to obtain FRA traces from a laboratory model at healthy and faulty states, along with an optimization method to improve capacitive parameters from estimated values. The results show that measured and simulated FRA traces are in good agreement. Furthermore, the faulty FRA traces were analyzed to obtain the characterization of faults based on the variation of the lumped element’s parameters. This supports the use of the proposed method in the generation of faulty frequency response traces and its further use in classifying and localizing faults in the transformer windings. The proposed approach is therefore tailored for generating a larger and unique database of FRA traces with industrial importance and academic significance.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
ISSN:1996-1073
Volume:16
Numéro:11
Pages:e4364
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:2023
Identifiant unique:10.3390/en16114364
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie électrique et génie électronique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Unités de recherche > Centre international de recherche sur le givrage atmosphérique et l’ingénierie des réseaux électriques (CENGIVRE) > Vieillissement de l’appareillage installé sur les lignes à haute tension (ViAHT)
Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Mots-clés:frequency response, transformer, condition monitoring, finite element method simulation, réponse en fréquence, transformateur, surveillance de l'état, simulation de la méthode des éléments finis
Déposé le:07 juin 2023 18:36
Dernière modification:07 juin 2023 18:36
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