CN104407260A - 配电变压器潜在故障预警方法及装置 - Google Patents

配电变压器潜在故障预警方法及装置 Download PDF

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CN104407260A
CN104407260A CN201410784434.5A CN201410784434A CN104407260A CN 104407260 A CN104407260 A CN 104407260A CN 201410784434 A CN201410784434 A CN 201410784434A CN 104407260 A CN104407260 A CN 104407260A
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李鑫
徐晓刚
卢文华
彭发东
蔡伟
陈晓科
汪进锋
李丰攀
顾然
黄杨珏
余兆荣
曾杰
杨汾艳
李兰芳
黄嘉健
张弛
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Abstract

本发明公开一种配电变压器潜在故障预警方法及装置,是专用于配电变压器电流电压在线测量与数据处理,得出反映配电变压器绕组变形故障的短路阻抗计算值、反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值,再将所述计算值与配电变压器出厂值进行比较,评估配电变压器的运行状态,及时发现潜在故障并进行故障预警的方法及装置,可确保设备的安全运行。

Description

配电变压器潜在故障预警方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种配电变压器潜在故障预警方法及装置,具体为通过互感器及智能 监测终端对配电变压器运行过程中测量得到的电流、电压和油位信号进行数据处理,得出 绕组短路阻抗和空载损耗计算值,并与出厂值比较,确定是否远程预警的方法和装置,属于 配电网智能化运行技术领域。
背景技术
[0002] 配电变压器是电力网络中处于的末端核心设备,它直接面对最广泛的电力终端用 户,数量最多、位置分布十分广泛、安装与运行环境非常复杂,配电变压器运行状态正常与 否直接决定着电力系统的供电可靠性。由于现有的配电变压器在运行管理方面存在诸多问 题,比如季节性、时段性负荷率差别较大,当负荷率较高时,变压器处于过负荷运行状态,严 重影响配电变压器的运行寿命;另一方面,这些数量众多的配电变压器在安全运行过程中, 也是维护管理人员最需关注的重要设备,但由于地理位置及环境、安装条件等各不相同,对 维护人员数量、技术熟练程度及工作量等提出了更高的要求,困难较多,因此实际上绝大多 数配电变压器投运之后几乎是处于无人监管的状态。据统计,我国每年因配电变压器故障 造成的非计划停电占到配电网停电事故的70〜80%,而用于检修、预试的计划停电只占〜 20%。因此急需对配电变压器采用智能化运行技术,及时掌握配电变压器的运行情况,对其 潜在故障进行监测和预警,给电力生产运行部门提供合理的检修决策,减少非计划停电,保 证供电安全,提高供电可靠率。
[0003] 变电站等电力枢纽网络中的大型电力变压器的智能化运行得到广泛应用,包括利 用各种在线监测传感器实时检测出变压器的运行状态量,从而对电力变压器的实时运行状 态进行评估,及时发现潜在故障并进行故障预警,为电力系统的稳定运行和状态检修发挥 了重要的作用。然而针对配电变压器的智能化运行技术,目前尚处于开发阶段。
[0004] 中国实用新型专利《配电变压器台区智能监控系统》(申请号: CN201120278296. 5)和《一种智能配电变压器》(授权公告号:CN202839273)所公开的技术 方案是通过电流电压传感器等监控装置,实现配电变压器台区智能监控,包括负荷、电能质 量、故障位置、停电等实时信息监测,但没有提出对配电变压器的各类潜在故障状态进行预 警技术方案。
[0005] 发明专利《电力变压器绕组参数在线实时辨识装置及方法》(申请号: 200810011051.9)能够做到对变压器短路阻抗实时在线检测,利用最小二乘实现绕组故障 辨识,可实现对变压器的实时分析和故障预警;发明专利《变压器绕组在线监测系统》(申 请号:201210590995. 2)的监控功能包括输入输出电压电流的有效值、波形数据、电抗的趋 势图等,还有基于数据库设计,提供灵活的查询统计;发明专利《变压器短路损耗和开路损 耗的在线测量方法及系统》(申请号:201110273416.7)是对采集到的电压、电流信号与恒 压源信号进行一定的数值运算并利用线性拟合实现短路电阻的在线测量;发明专利《一种 变压器状态信息智能监控系统及方法》(申请号:201310493764. 4)将变压器的各种信号传 输至处理器进行分析、处理,处理器基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况 进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警;期刊《电力自动化设备》(2010年第3期,范 竞敏等)发表的"电力变压器绕组状态实时监测算法"提出了利用变压器原、次边的电压、 电流信号对变压器的短路阻抗进行在线辨识,应用小波变换及傅里叶变换方法,得到负载 状况下等效短路阻抗,并提出当短路阻抗变化值达到一定比例时,会出现绕组变形或匝间 短路故障。以上专利或文献公开的不足之处是:不能同时进行绕组和铁心故障预警,或者是 绕组故障计算方法较繁琐,或者是所阐述的方法简单,实际上可操作性不强。
[0006] 随着对于大批量运行中的配电变压器在线监测重要性提高、超前性故障预警需求 量增大,仅采用既有常规监测或保护方法(如测温、油位监控、过流过压保护等)显然难于 达到需求,另一方面,照搬枢纽大型电力变压器的监测保护方法又不适于数量多且单台相 对容量较小的配电变压器。因此,借鉴大型变压器监控与保护装置及方法,创造性的采用廉 价易得的传感器、结合简单易行算法,实现配电变压器绕组和铁心故障预警方法及装置成 为必需。
发明内容
[0007] 本发明的目的是针对背景技术提出的问题,公开一种配电变压器潜在故障预警方 法及装置,是专用于配电变压器电流电压在线测量与数据处理,得出反映配电变压器绕组 变形故障的短路阻抗计算值、反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值,再将所述计算 值与配电变压器出厂值进行比较,评估配电变压器的运行状态,及时发现潜在故障并进行 故障预警的方法及装置,可确保设备的安全运行。
[0008] 本发明的技术方案是:配电变压器潜在故障预警方法,包括如下方法和步骤:
[0009] ①在配电变压器的高、低压侧三相引出线上各安装一个电流互感器用以测量高、 低压侧相电流信号;在三相高压侧绕组上,增加用于采集高压侧相电压信号测量绕组;在 三相低压侧引出线上直接采集低压相电压信号;
[0010] ②同步采样步骤①中的各路电流、电压信号,并将所采集到的信号传送至配电变 压器智能监测终端;
[0011] 其特征在于:还包括如下方法和步骤:
[0012] ③所述智能监测终端对收到的电流、电压信号进行数据处理,得出反映配电变压 器绕组变形故障的短路阻抗计算值和反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值;
[0013] ④将短路阻抗计算值和空载损耗计算值与配电变压器出厂值进行比较,计算出短 路阻抗变化率和空载损耗变化率,分别判断:
[0014] 当所述短路阻抗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器绕组存在变形潜伏故 障;反之则配电变压器绕组运行正常;
[0015] 当所述空载损耗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器铁心存在故障,反之 则配电变压器绕组运行正常;
[0016] 当判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障或配电变压器铁心存在故障时,配电变 压器智能监测终端发出报警信号;
[0017] ⑤将报警信号通过无线传输方式上传给后台管理系统,提供工作人员查看现场, 进行处理。
[0018] 如上所述配电变压器潜在故障预警方法,其特征在于:所述步骤③中智能监测终 端进行数据处理,并按如下步骤计算出短路阻抗和短路阻抗变化率、空载损耗和空载损耗 变化率:
[0019] 步骤Sl :设定配电变压器三相高低压侧电流瞬时值分别为:ila,ilb,I1。和i la,ilb, ilc;;电压瞬时值分别为:ula,ulb,U1。和u 2a,u2b,u2。;所述电流瞬时值以及电压瞬时值由智能 监测终端同步采样得到;
[0020] 步骤S2 :利用如下公式分别求取A相高低压侧电流有效值Ila和电压有效值Ula :
Figure CN104407260AD00071
[0023] 上式中,n为一个工频周期内的采样点数,ila(m)为A相高压电流在采样点m处的 瞬时值,ula(m)为A相高压电压在采样点m处的瞬时值;
[0024] 利用相同的公式求出高压侧B相电流的有效值Ilb,高压侧C相电流的有效值I lc;, 低压侧A相电流的有效值I2a,低压侧B相电流的有效值I2b,低压侧C相电流的有效值1 2。; 高压侧A相电压的有效值Ula,高压侧B相电压的有效值Ulb,高压侧C相电压的有效值U lc;, 低压侧A相电压的有效值U2a,低压侧B相电压的有效值U2b,低压侧C相电压的有效值U 2。;
[0025] 步骤S3 :对步骤SI中得到的配电变压器高压侧A相电流的瞬时值进行傅立叶变 换,得到高压侧A相电流的初相位Ila ;同理可得高压侧B相电流的初相位Ilb,高压侧C 相电流的初相位$ n。,低压侧A相电流的初相位I2a,低压侧B相电流的初相位I2b,低压 侧C相电流的初相位小12。;高压侧A相电压的初相位(^uia,高压侧B相电压的初相位(t ulb, 高压侧C相电压的初相位。,低压侧A相电压的初相位4)U2a,低压侧B相电压的初相位 低压侧C相电压的初相位(J)u2c ;
[0026] 步骤S4 :根据步骤Sl和步骤S2计算的结果得到配电变压器高低压侧电流信号的 相量值,其中高压侧A相电流信号的相量值/la =/laZp/Ui,同理可得高压侧B相电流信号的 相量值4,高压侧C相电流信号的相量值4,高压侧A相电压信号的相量值.,高压侧B 相电压信号的相量值.,高压侧C相电压信号的相量值&lc:,低压侧A相电流信号的相量值 i2a,低压侧B相电流信号的相量值,低压侧C相电流信号的相量值/2(:,低压侧A相电压 信号的相量值Aa,低压侧B相电压信号的相量值,低压侧C相电压信号的相量值;
[0027] 步骤S5 :为方便进行计算,将低压侧A相电流信号和电压信号折算到高压侧,折算 公式如下:
Figure CN104407260AD00072
[0030] 同理将低压侧B相电流信号和电压信号折算到高压侧为/126和Ijm ;将低压侧C相 电流信号和电压信号折算到高压侧为和仏;
[0031] 步骤S6 :参照公知的单相变压器等效电路图,根据如下公式求取配电变压器A相 等值参数:
[0032] Ula -UVa - Zla X Ila + Z12u XIl2a ©
[0033] 其中Zla = Rla+jXla为高压侧A相绕组的等值阻抗,Rla和Xla分别是高压侧A相绕 组的等值电阻和等值电抗,Z12a为低压侧A相绕组折算后的等值阻抗,Z12a = R12a+jX12a,R12a和X12a分别是低压侧A相绕组折算的等值电阻和等值电抗;
[0034] 则配电变压器A相短路阻抗Zka = Rka+jXka,其中Rka和Xka分别为配电变压器A相 的短路电阻和短路电抗,Rka = Rla+R12a,Xka = Xla+X12a;
[0035] 同理求解出配电变压器B相短路阻抗Zkb = Rkb+jXkb和配电变压器C相短路阻抗 Zk。= Rkc;+jXk。,其中Rkb和Rk。分别为配电变压器B相和C相绕组的短路电阻,X kb和Xk。分别 为B相和C相绕组的短路电抗;
[0036] 步骤S7 :根据下式求出配电变压器的短路电抗Xk :
Figure CN104407260AD00081
[0038] 步骤S8 :根据下式求解配电变压器A相的输入有功功率Pal和A相的输出有功功 率 Pa2 :
Figure CN104407260AD00082
[0041] 同理可求配电变压器B相的输入有功功率Pbl, C相的输入有功功率Pel, B相的输 出有功功率Pb2, C相的输出有功功率Pe2 ;则配电变压器总的输入功率P1 = PaJPbJPca,总的 输出功率己=Pa2+Pb2+Pe2,配电变压器总的有功损耗P总¢5耗=P 1-P2 ;
[0042] 步骤S9 :忽略配电变压器运行时的杂散损耗,则配电变压器运行时的损耗由铁损 和铜损构成,利用公式:=杧xI +4« (9)
[0043] 求解配电变压器A相的铜损Pcu_a ;
[0044] 同理求出B相的铜损Peu_b和C相的铜损Peu_。,则配电变压器运行时总铜损P ra :
[0045] Pcu = Pcu-a+Pcu-b+Pcu_ c (1〇)
[0046] 步骤SlO :根据下式求解配电变压器运行时的空载损耗Ptl :
[0047] P0 = P 总损耗-Pcu (11)
[0048] 步骤Sll :根据下式计算短路电抗变化率A X% :
Figure CN104407260AD00083
[0050] 式中Xb为配电变压器额定短路电抗;
[0051] 步骤S12 :根据下式计算空载损耗变化率AP。% :
Figure CN104407260AD00091
[0053] 式中为配电变压器额定空载损耗。
[0054] 如上所述配电变压器潜在故障预警方法,其特征在于:所述步骤④中,短路阻抗变 化率设定阈值为a ;所述空载损耗变化率设定阈值为¢, a的取值为10%,0的取值为 15%。
[0055] -种实现如上所述配电变压器潜在故障预警方法的装置,其特征在于:包括3个 高压电流互感器,3个低压电流互感器,3个高压电压互感器,一个配电变压器智能监测终 端和一个后台管理系统;所述配电变压器智能监测终端包括数据采集单元、数据传输单元、 中央处理单元和故障报警单元。
[0056] 本发明可实现对配电变压器在线监测的数据进行处理分析,根据分析结果进行故 障预测和报警,有效的减少配电变压器事故发生的概率。
附图说明
[0057] 附图1是配电变压器潜伏故障预警装置结构示意图;
[0058] 附图2是单相变压器等值电路图;
[0059] 附图3是配电变压器潜伏故障预警算法流程图。
具体实施方式
[0060] 以下结合附图对本发明实施例作进一步说明:
[0061] 如附图3所示配电变压器潜在故障预警方法的装置包括3个高压电流互感器,3 个低压电流互感器,3个高压电压互感器,一个配电变压器智能监测终端和一个后台管理系 统;所述配电变压器智能监测终端包括数据采集单元、数据传输单元、中央处理单元和故障 报警单元。所述电流下互感器、电压互感器输出信号均是通过配电变压器上部的隔离防水 专用航空插座引出至配电变压器智能监测终端。
[0062] 上述装置在应用时,在配电变压器的三相高压侧引出线上各安装一个电流互感器 用以测量三相高压侧的相电流信号;三相低压引出线上分别安装一个电流互感器用于测量 三相低压侧的相电流信号;三相高压绕组上增加测量绕组,用于采集高压侧相电压信号; 三相低压引出铜线直接采集低压相电压信号。配电变压器智能监测终端对采集的数据进行 处理后,判别配电变压器运行过程中是否存在潜伏故障。若判别结果是存在潜伏故障,则配 电变压器智能监测终端发出报警信号,同时将报警信息通过无线传输方式上传给后台管理 系统。
[0063] 本发明配电变压器潜在故障预警方法,包括如下步骤:
[0064] ①在配电变压器的高、低压侧三相引出线上各安装一个电流互感器用以测量高、 低压侧相电流信号;在三相高压侧绕组上,增加用于采集高压侧相电压信号测量绕组;在 三相低压侧引出线上直接采集低压相电压信号。
[0065] ②同步采样步骤①中的各路电流、电压信号,并将所采集到的信号传送至配电变 压器智能监测终端。
[0066] ③所述智能监测终端对收到的电流、电压信号进行数据处理,得出反映配电变压 器绕组变形故障的短路阻抗计算值和反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值。
[0067] ④将短路阻抗计算值和空载损耗计算值与配电变压器出厂值进行比较,计算出短 路阻抗变化率和空载损耗变化率,分别判断:
[0068] 当所述短路阻抗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器绕组存在变形潜伏故 障;反之则配电变压器绕组运行正常;本实施例中,短路阻抗变化率设定阈值为a。当所述 空载损耗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器铁心存在故障,需进一步确认故障类 型,反之则配电变压器绕组运行正常;本实施例中,空载损耗变化率设定阈值为3。
[0069] 若判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障或配电变压器铁心存在故障时,配电变 压器智能监测终端发出报警信号。
[0070] ⑤将报警信号通过无线传输方式上传给后台管理系统,提供工作人员查看现场, 进行处理。
[0071] 上述步骤③中,智能监测终端对接收到电流电压信号进行数据处理,并按如下步 骤计算出短路阻抗和短路阻抗变化率、空载损耗和空载损耗变化率:
[0072] 步骤Sl :设定配电变压器三相高低压侧电流瞬时值分别为:ila,ilb,I1。和i la,ilb, ilc;;电压瞬时值分别为:ula,ulb,U1。和u 2a,u2b,u2。;所述电流瞬时值以及电压瞬时值由智能 监测终端同步采样得到。
[0073] 步骤S2 :利用如下公式分别求取A相高低压侧电流有效值Ila和电压有效值Ula :
Figure CN104407260AD00101
[0076] 上式中,n为一个工频周期内的采样点数,ila(m)为A相高压电流在采样点m处的 瞬时值,ula(m)为A相高压电压在采样点m处的瞬时值。
[0077] 利用相同的公式求出高压侧B相电流的有效值Ilb,高压侧C相电流的有效值Ilc;, 低压侧A相电流的有效值I2a,低压侧B相电流的有效值I2b,低压侧C相电流的有效值1 2。; 高压侧A相电压的有效值Ula,高压侧B相电压的有效值Ulb,高压侧C相电压的有效值U lc;, 低压侧A相电压的有效值U2a,低压侧B相电压的有效值U2b,低压侧C相电压的有效值U 2。。
[0078] 步骤S3 :对步骤一中得到的配电变压器高压侧A相电流的瞬时值进行傅立叶变 换,得到高压侧A相电流的初相位Ila ;同理可得高压侧B相电流的初相位Ilb,高压侧C 相电流的初相位$ n。,低压侧A相电流的初相位I2a,低压侧B相电流的初相位I2b,低压 侧C相电流的初相位小12。;高压侧A相电压的初相位(^uia,高压侧B相电压的初相位(t ulb, 高压侧C相电压的初相位。,低压侧A相电压的初相位4)U2a,低压侧B相电压的初相位 低压侧C相电压的初相位4>U2c;。
[0079] 步骤S4 :根据步骤一和步骤二计算的结果得到配电变压器高低压侧电流信号的 相量值,其中高压侧A相电流信号的相量值/la = ,同理可得高压侧B相电流信号的 相量值4,高压侧C相电流信号的相量值乙,高压侧A相电压信号的相量值[>la,高压侧B 相电压信号的相量值,高压侧C相电压信号的相量值,低压侧A相电流信号的相量值 ,低压侧B相电流信号的相量值/2i,低压侧C相电流信号的相量值/2f,低压侧A相电压 信号的相量值t>2a,低压侧B相电压信号的相量值,低压侧C相电压信号的相量值。
[0080] 步骤S5 :为方便进行计算,将低压侧A相电流信号和电压信号折算到高压侧,折算 公式如下:
Figure CN104407260AD00111
[0083] 同理将低压侧B相电流信号和电压信号折算到高压侧为/126和1> 12A ;将低压侧C相 电流信号和电压信号折算到高压侧为i12t.和以。
[0084] 步骤S6 :参照附图2所示的单相变压器等效电路图,根据如下公式求取配电变压 器A相等值参数:
[0085] Ula-Ul2a =Zla XIla+Zl2a XIna (5)
[0086] 其中Zla = Rla+jXla为高压侧A相绕组的等值阻抗,Rla和Xla分别是高压侧A相绕组 的等值电阻和等值电抗,Z12a = R12a+jX12a为低压侧A相绕组折算后的等值阻抗,R12a和X 12a分 别是低压侧A相绕组折算的等值电阻和等值电抗;配电变压器A相短路阻抗Zka = Rka+jXka, 其中Rka = Rla+R12a和Xka = Xla+X12a分别为配电变压器A相的短路电阻和短路电抗。
[0087] 同理求解出配电变压器B相短路阻抗Zkb = Rkb+jXkb和配电变压器C相短路阻抗 Zk。= Rkc;+jXk。,其中Rkb、Xkb、R k。和Xk。分别为配电变压器B相绕组的短路电阻、短路电抗和C 相绕组的短路电阻、短路电抗。
[0088] 步骤S7 :根据下式求出配电变压器的短路电抗Xk :
Figure CN104407260AD00112
[0090] 步骤S8 :根据下式求解配电变压器A相的输入有功功率Pal和A相的输出有功功 率 Pa2 :
Figure CN104407260AD00113
[0093] 同理可求配电变压器B相的输入有功功率Pbl, C相的输入有功功率Pel, B相的输 出有功功率Pb2, C相的输出有功功率Pe2 ;则配电变压器总的输入功率P1 = PaJPbJPca,总的 输出功率己=Pa2+Pb2+Pe2,配电变压器总的有功损耗耗=P 1-Py
[0094] 步骤S9 :忽略配电变压器运行时的杂散损耗,则配电变压器运行时的损耗由铁损 和铜损构成,利用公式:匕―(9)
[0095] 求解配电变压器A相的铜损Pcu_a ;
[0096] 同理求出B相的铜损Peu_b和C相的铜损Peu_。,则配电变压器运行时总铜损P ra :
[0097] Pcu = Pcu-a+Pcu-b+Pcu- c 00)
[0098] 步骤SlO :根据下式求解配电变压器运行时的空载损耗Ptl :
[0099] P0 = P 总损耗 _Pcu (11)
[0100] 步骤Sll :根据下式计算短路电抗变化率AX% :
Figure CN104407260AD00121
[0102] 式中Xb为配电变压器额定短路电抗。
[0103] 步骤S12 :根据下式计算空载损耗变化率APci^ :
Figure CN104407260AD00122
[0105] 式中Pm为配电变压器额定空载损耗。
[0106] 优选的:本发明是采用廉价易得的传感器、结合简单易行算法,采用上述技术方案 能够判别配电变压器运行过程中绕组和铁心存在的潜在故障。
[0107] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1. 配电变压器潜在故障预警方法,包括如下方法和步骤: ① 在配电变压器的高、低压侧三相引出线上各安装一个电流互感器用以测量高、低压 侧相电流信号;在三相高压侧绕组上,增加用于采集高压侧相电压信号测量绕组;在三相 低压侧引出线上直接采集低压相电压信号; ② 同步采样步骤①中的各路电流、电压信号,并将所采集到的信号传送至配电变压器 智能监测终端; 其特征在于:还包括如下方法和步骤: ③ 所述智能监测终端对收到的电流、电压信号进行数据处理,得出反映配电变压器绕 组变形故障的短路阻抗计算值和反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值; ④ 将短路阻抗计算值和空载损耗计算值与配电变压器出厂值进行比较,计算出短路阻 抗变化率和空载损耗变化率,分别判断: 当所述短路阻抗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障; 反之则配电变压器绕组运行正常; 当所述空载损耗变化率大于设定阈值时,则判定配电变压器铁心存在故障,反之则配 电变压器绕组运行正常; 当判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障或配电变压器铁心存在故障时,配电变压器 智能监测终端发出报警信号; ⑤ 将报警信号通过无线传输方式上传给后台管理系统,提供工作人员查看现场,进行 处理。
2. 如权利要求1所述的配电变压器潜在故障预警方法,其特征在于:所述步骤③中智 能监测终端进行数据处理,并按如下步骤计算出短路阻抗和短路阻抗变化率、空载损耗和 空载损耗变化率: 步骤S1 :设定配电变压器三相高低压侧电流瞬时值分别为:ila,ilb,h。和ila,ilb,ilc;; 电压瞬时值分别为:ula, Ulb, Ui。和u2a, u2b, u2。;所述电流瞬时值以及电压瞬时值由智能监测 终端同步采样得到; 步骤S2 :利用如下公式分别求取A相高低压侧电流有效值Ila和电压有效值Ula :
Figure CN104407260AC00021
上式中,n为一个工频周期内的采样点数,ila(m)为A相高压电流在采样点m处的瞬时 值,ula(m)为A相高压电压在采样点m处的瞬时值; 利用相同的公式求出高压侧B相电流的有效值Ilb,高压侧C相电流的有效值L。,低压 侦U相电流的有效值I2a,低压侧B相电流的有效值I2b,低压侧C相电流的有效值12。;高压 侦U相电压的有效值Ula,高压侧B相电压的有效值Ulb,高压侧C相电压的有效值仏。,低压 侦U相电压的有效值U2a,低压侧B相电压的有效值U2b,低压侧C相电压的有效值U2。; 步骤S3 :对步骤S1中得到的配电变压器高压侧A相电流的瞬时值进行傅立叶变换,得 到高压侧A相电流的初相位Mia;同理可得高压侧B相电流的初相位(pm,高压侧C相电流的 初相位911。,低压侧A相电流的初相位(pI2a,低压侧B相电流的初相位(pI2b,低压侧C相电流的 初相位高压侧A相电压的初相位(puia,高压侧B相电压的初相位(puib,高压侧C相电压的 初相位9U1。,低压侧A相电压的初相位(pU2a,低压侧B相电压的初相位(^215,低压侧C相电压 的初相位9U2C; 步骤S4 :根据步骤S1和步骤S2计算的结果得到配电变压器高低压侧电流信号的相量 值,其中高压侧A相电流信号的相量值/la =/luZpna,同理可得高压侧B相电流信号的相量 值4,高压侧C相电流信号的相量值/lf,高压侧A相电压信号的相量值,高压侧B相电 压信号的相量值,高压侧C相电压信号的相量值,低压侧A相电流信号的相量值/2a, 低压侧B相电流信号的相量值/2A,低压侧C相电流信号的相量值/2,,低压侧A相电压信号 的相量值,低压侧B相电压信号的相量值,低压侧C相电压信号的相量值& ; 步骤S5 :为方便进行计算,将低压侧A相电流信号和电压信号折算到高压侧,折算公式 如下:
Figure CN104407260AC00031
同理将低压侧B相电流信号和电压信号折算到高压侧为/126和;将低压侧C相电流 信号和电压信号折算到高压侧为|和; 步骤S6 :参照公知的单相变压器等效电路图,根据如下公式求取配电变压器A相等值 参数:
Figure CN104407260AC00032
其中Zla =Rla+jXla为高压侧A相绕组的等值阻抗,Rla和Xla分别是高压侧A相绕组的 等值电阻和等值电抗,Z12a为低压侧A相绕组折算后的等值阻抗,Z12a =R12a+jX12a,R12a和X12a 分别是低压侧A相绕组折算的等值电阻和等值电抗; 则配电变压器A相短路阻抗Zka =Rka+jXka,其中Rka和Xka分别为配电变压器A相的短 路电阻和短路电抗,Rka =Rla+R12a,Xka =Xla+X12a; 同理求解出配电变压器B相短路阻抗Zkb =Rkb+jXkb和配电变压器C相短路阻抗Zk。=Rkc;+jXk。,其中Rkb和Rk。分别为配电变压器B相和C相绕组的短路电阻、Xkb和Xk。 分别为配电变压器B相和C相绕组的短路电抗; 步骤S7 :根据下式求出配电变压器的短路电抗Xk:
Figure CN104407260AC00033
步骤S8 :根据下式求解配电变压器A相的输入有功功率Pal和A相的输出有功功率Pa2 :
Figure CN104407260AC00034
Figure CN104407260AC00041
同理可求配电变压器B相的输入有功功率Pbl,C相的输入有功功率P&B相的输出有 功功率Pb2,C相的输出有功功率Pe2 ;则配电变压器总的输入功率Pi=Pm+Pm+Pu,总的输出 功率P2 =Pa2+Pb2+Pc;2,配电变压器总的有功损耗P总损耗=Pi-P2 ; 步骤S9 :忽略配电变压器运行时的杂散损耗,则配电变压器运行时的损耗由铁损和铜 损构成,利用公式:
Figure CN104407260AC00042
求解配电变压器A相的铜损Pra_a ; 同理求出B相的铜损Pra_b和C相的铜损Pra_。,则配电变压器运行时总铜损: Pcu=Pcu-a+Pcu-b+Pcu-c _ 步骤S10 :根据下式求解配电变压器运行时的空载损耗匕: P〇 =P总损耗 _PCU (11) 步骤S11 :根据下式计算短路电抗变化率AX% :
Figure CN104407260AC00043
式中Xb为配电变压器额定短路电抗; 步骤S12 :根据下式计算空载损耗变化率:
Figure CN104407260AC00044
式中P#为配电变压器额定空载损耗。
3. 如权利要求1所述的配电变压器潜在故障预警方法,其特征在于:所述步骤④中,短 路阻抗变化率设定阈值为a;所述空载损耗变化率设定阈值为0,a的取值为10%,@的 取值为15%。
4. 一种实现如权利要求1所述配电变压器潜在故障预警方法的装置,其特征在于:包 括3个高压电流互感器,3个低压电流互感器,3个高压电压互感器,一个配电变压器智能监 测终端和一个后台管理系统;所述配电变压器智能监测终端包括数据采集单元、数据传输 单元、中央处理单元和故障报警单元。
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