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本发明公开了一种变压器保护与绕组变形在线监测一体化装置及其应用方法,该一体化装置具有在变压器故障时快速判别发出跳闸信号的继电保护功能及正常运行时变压器绕组变形在线监测功能,由参数辨识元件、绕组形变监测元件和保护元件构成。参数辨识元件在线辨识绕组漏电感,辨识结果用于实时更新保护参数及计算设定门槛值,同时绕组漏电感变化量作为绕组变形在线监测的指标;绕组变形监测元件利用实时计算的漏电感变化量判别绕组变形程度,发出告警信号及绕组形变结果报告;保护元件基于等值方程保护原理且综合利用变压器电压电流信息,能够彻底摆脱励磁涌流对判别结果的影响,正确识别变压器运行状态。本发明通过对三个元件的优化组合,使其在执行各自工作的同时相互配合实现变压器保护与绕组变形在线监测的一体化。