CN105182126B - 一种改进型配电变压器能效计量检测方法 - Google Patents

一种改进型配电变压器能效计量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改进型配电变压器能效计量检测方法，所述方法包括步骤1：构建配电变压器的等效二端口网络模型；步骤2：依据等效二端口网络模型确定配电变压器的能源效率计算模型；步骤3：依据能源效率计算模型构建配电变压器在实际工况下的能效检测装置，从而测量配电变压器在实际工况下的能源效率值。与现有技术相比，本发明提供的一种改进型配电变压器能效计量检测方法，能够准确测量配电变压器在实际工况下的能源效率值，可以作为节能数据的重要参考依据，同时也可以应用于配电变压器对能效计量的精确分析、计算和能效等级的判断。

Description

一种改进型配电变压器能效计量检测方法
技术领域
本发明涉及变压器检测领域，具体涉及一种改进型配电变压器能效计量检测方法。
背景技术
电网中配电变压器的损耗占据了整个电网中损耗的很大一部分，并且配电变压器长期运行的过程中，有很多因素影响其效率，比如负载大小，谐波含量等等。而对于使用试验合格的变压器，在其运行过程中没有对其进行效率测量，而长期运行的变压器由于各种的因素的影响导致其带负载能力下降，由此损耗加大，这样就造成电能的巨大浪费。
由于配电变压器的损耗受负载大小和类型的影响，不是一个固定值，长期以来，国内外判断是否为高损耗配电变压器的方法一般通过空载试验和短路试验测量其铜耗和铁耗大小，进而与配电变压器标准比较，这种评估变压器静态能效的方式也只是在变压器出厂时进行试验，而后运行的过程中就没有进行能效试验。
因此需要提供一种实际工况下变压器能效计量的检测方法，以对实际运行的变压器的降损节能以及变压器的能效等级判定提供技术支撑。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种改进型配电变压器能效计量检测方法。
本发明的技术方案是：
所述方法包括：
步骤1：构建配电变压器的等效二端口网络模型；
步骤2：依据所述等效二端口网络模型确定所述配电变压器的能源效率计算模型；
步骤3：依据所述能源效率计算模型构建所述配电变压器在实际工况下的能效检测装置，从而测量配电变压器在实际工况下的能源效率值。
优选的，所述等效二端口网络模型包括配电变压器、虚拟电流源和虚拟电压源；
所述虚拟电流并联在配电变压器输出端的两端；
所述虚拟电压源串联在所述输出端上；
优选的，所述虚拟电流源的电流I*计算公式为：
I*＝I1/K2-I2 (1)
其中，I1为所述配电变压器的输入端电流，I2为配电变压器的输出端电流，K2为比例常数，I1/K2为所述等效二端口网络模型的输出电流；
所述虚拟电压源的电压V*计算公式为：
V*＝V1/K1-V2 (2)
其中，V1为配电变压器中两个输入端之间的电压，V2为配电变压器中两个输出端之间的电压，K1为比例常数，V1/K1为等效二端口网络模型的输出电压；
优选的，步骤2中能源效率计算模型包括配电变压器的能源效率值η和损耗值PLOSS；
能源效率值η的计算公式为：
Figure BDA0000797771230000021
损耗值PLOSS的计算公式为：
PLOSS＝P1-P2+P'+P” (4)
其中，P1为所述等效二端口网络模型的输入功率，P1＝V1×I1；
P2为等效二端口网络模型的输出功率，P2＝V1I1/(K1K2)；
P'为等效二端口网络模型中虚拟电流源提供的功率，P'＝(I1/K2-I2)×V2；
P”为等效二端口网络模型中虚拟电压源提供的功率，P”＝(V1/K1-V2)×I1/K2；
优选的，所述步骤3中所述能效检测装置包括电流检测单元、电压检测单元、功率测试仪和上位机；
所述电流检测单元，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电流信号，并将该电压信号发送到功率测试仪；
所述电压检测单元，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电压信号，并将该电压信号发送到功率测试仪；
所述功率测试仪，依据所述电压信号和电流信号计算配电变压器的能源效率值η和损耗值PLOSS；
所述上位机，用于记录、显示和存储所述能源效率值，以及输出配电变压器能效计量检测的试验报告；
优选的，所述电流检测单元包括第一电流互感器和第二电流互感器；第一电流互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输出电流；第二电流互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电流；
所述第一电流互感器的一次绕组串联接入配电变压器一次绕组中，第一电流互感器的二次绕组串联接入配电变压器二次绕组的高压端；
所述第二电流互感器的一次绕组串联于第一电流互感器的一次绕组与所述高压端的连接点，以及所述高压端之间；第二电流互感器的二次绕组与功率测试仪连接；
优选的，所述电压检测单元包括第一电压互感器和第二电压互感器；第一电压互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电压；第二电压互感器用于测量实际工况下配电变压器的输出电压；
所述第一电压互感器的一次绕组与配电变压器的输入端连接，二次绕组的低压端与配电变压器二次绕组的低压端短接，二次绕组的高压端分别与配电变压器二次绕组的高压端和功率测试仪连接；
所述第二电压互感器的一次绕组与配电变压器的输出端连接，二次绕组的低压端与功率测试仪连接；
优选的，所述第一电流互感器的变比为K2：1；
所述第二电流互感器的变比为1:1，其二次绕组的电流设定为等效二端口网络模型中虚拟电流源的电流值；
所述第一电压互感器的变比为K1：1，其二次绕组的高压端与配电变压器二次绕组的高压端之间的电压设定为等效二端口网络模型中虚拟电压源的电压值；
所述第二电压互感器的变比为1:1；
其中，K1和K2均为比例常数。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明提供的一种改进型配电变压器能效计量检测方法，采用电流互感器检测配电变压器的一、二次电流的差值信号，采用电压互感器测量配电变压器的一、二次电压的差值信号，可以测量并计算出实际运行情况下配电变压器的总的有功功率损耗值，从而得到配电变压器的能效值；
2、本发明提供的一种改进型配电变压器能效计量检测方法，能够准确测量配电变压器在实际工况下的能源效率值，互感器等测量仪表引入的不确定度小，适应性强，实际应用价值高，可以作为节能数据的重要参考依据，同时也可以应用于配电变压器对能效计量的精确分析、计算和能效等级的判断。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1：本发明实施例中配电变压器的等效二端口网络模型示意图；
图2：本发明实施例中配电变压器的能效检测装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的一种改进型配电变压器能效计量检测方法，能够对实际运行的配电变压器的降损节能和能效等级判断提供技术支撑。
本发明中改进型配电变压器能效计量检测方法的实施例如图1所示，具体为：
1、构建配电变压器的等效二端口网络模型。
如图1所示，等效二端口网络模型包括配电变压器、虚拟电流源和虚拟电压源，其中，
虚拟电流并联在配电变压器的输出端两端，虚拟电压源串联在所述输出端上。
虚拟电流源的电流I*计算公式为：
I*＝I1/K2-I2 (1)
虚拟电压源的电压V*计算公式为：
V*＝V1/K1-V2 (2)
其中，I1为配电变压器的输入端电流，I2为配电变压器的输出端电流，V1为配电变压器中两个输入端之间的电压，V2为配电变压器中两个输出端之间的电压，K1和K2为比例常数。
本实施例中，等效二端口网络模型的输入电压为配电变压器中两个输入端之间的电压V1，等效二端口网络模型的输入电流为配电变压器的输入端电流I1，等效二端口网络模型的输出电流为I1/K2，等效二端口网络模型的输出电压为V1/K1。
2、依据等效二端口网络模型确定配电变压器的能源效率计算模型。
本实施例中能源效率计算模型包括配电变压器的能源效率值η和损耗值PLOSS，其中，
能源效率值η的计算公式为：
Figure BDA0000797771230000051
损耗值PLOSS的计算公式为：
PLOSS＝P1-P2+P'+P” (4)
其中，P1为等效二端口网络模型的输入功率，P1＝V1×I1；
P2为等效二端口网络模型的输出功率，P2＝V1I1/(K1K2)；
P'为等效二端口网络模型中虚拟电流源提供的功率，P'＝(I1/K2-I2)×V2；
P”为等效二端口网络模型中虚拟电压源提供的功率，P”＝(V1/K1-V2)×I1/K2。
本实施例中由配电变压器、虚拟电压源和虚拟电流源组成的等效二端口网络模型的输入功率与输出功率之差，等于配电变压器内部的损耗值、虚拟电压源吸收的功率和虚拟电流源吸收的功率三者的和。
3、依据能源效率计算模型构建配电变压器在实际工况下的能效检测装置，利用该能效检测装置测量配电变压器的能源效率的实际值。
本实施例中能效检测装置包括电流检测单元、电压检测单元、功率测试仪和上位机：
(1)电流检测单元包括第一电流互感器和第二电流互感器，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电压信号，并将该电压信号发送到功率测试仪。如图2所示，电流检测单元包括第一电流互感器CT1和第二电流互感器CT2。
①：第一电流互感器
电流互感器CT1用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输出电流。
第一电流互感器CT1的一次绕组串联接入配电变压器一次绕组中，第一电流互感器CT1的二次绕组串联接入配电变压器二次绕组的高压端。
本实施例中第一电流互感器CT1的变比为K2：1。
②：第二电流互感器
该电压互感器CT2用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电流。
第二电流互感器CT2的一次绕组串联于配电变压器二次绕组的高压端，以及第一电流互感器CT1的一次绕组与该高压端的连接点之间；
第二电流互感器CT2的二次绕组与功率测试仪连接。
本实施例中第二电流互感器CT2的变比为1:1，第二电流互感器CT2的二次绕组的电流设定为等效二端口网络模型中虚拟电流源的电流值。
(2)电压检测单元包括第一电压互感器和第二电压互感器，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电压信号，并将该电压信号发送到功率测试仪。如图2所示，电压检测单元包括第一电压互感器VT1和第二压流互感器VT2。
①：第一电压互感器
该互感器VT1用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电压。
第一电压互感器VT1的一次绕组与配电变压器的输入端连接；
第一电压互感器VT1的二次绕组的低压端与配电变压器二次绕组的低压端短接；
第一电压互感器VT1的二次绕组的高压端分别与配电变压器二次绕组的高压端和功率测试仪连接。
本实施例中第一电压互感器VT1的变比为K1：1，第一电压互感器VT1的二次绕组的高压端与配电变压器二次绕组的高压端之间的电压设定为等效二端口网络模型中虚拟电压源的电压值。
②：第二电压互感器
该互感器VT2用于测量实际工况下配电变压器的输出电压。
第二电压互感器VT2的一次绕组与配电变压器的输出端连接，二次绕组的低压端与功率测试仪连接。
本实施例中第二电压互感器VT2的变比为1:1。
(3)功率测试仪，依据电压信号和电流信号计算配电变压器的能源效率值。
本实施例中功率测试仪接收第一电流互感器CT1输出的电流信号I1/K2、第二电流互感器CT2输出的电流信号I1/K2-I2、第一电压互感器VT1输出的电压信号V1/K1、第二电压互感器VT2输出的电压信号V2，以及电压信号V1/K1-V2。
功率测试仪依据公式(3)计算配电变压器的能源效率值η，依据公式(4)计算配电变压器的损耗值PLOSS。
(4)上位机，用于记录、显示和存储能源效率值，以及输出配电变压器能效计量检测的试验报告。
本实施例中上位机接收功率测试仪发送的能源效率值η和损耗值PLOSS，对上述数据进行实时波形显示和谐波分析。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (1)

1.一种改进型配电变压器能效计量检测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：构建配电变压器的等效二端口网络模型；
步骤2：依据所述等效二端口网络模型确定所述配电变压器的能源效率计算模型；
步骤3：依据所述能源效率计算模型构建所述配电变压器在实际工况下的能效检测装置，从而测量配电变压器在实际工况下的能源效率值；
所述步骤3中所述能效检测装置包括电流检测单元、电压检测单元、功率测试仪和上位机；
所述电流检测单元，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电流信号，并将该电压信号发送到功率测试仪；
所述电压检测单元，用于采集配电变压器在实际工况下的所有电压信号，并将该电压信号发送到功率测试仪；
所述功率测试仪，依据所述电压信号和电流信号计算配电变压器的能源效率值η和损耗值PLOSS；
所述上位机，用于记录、显示和存储所述能源效率值，以及输出配电变压器能效计量检测的试验报告；
所述电流检测单元包括第一电流互感器和第二电流互感器；第一电流互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输出电流；第二电流互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电流；
所述第一电流互感器的一次绕组串联接入配电变压器一次绕组中，第一电流互感器的二次绕组串联接入配电变压器二次绕组的高压端；
所述第二电流互感器的一次绕组串联于第一电流互感器的一次绕组与所述高压端的连接点，以及所述高压端之间；第二电流互感器的二次绕组与功率测试仪连接；
所述电压检测单元包括第一电压互感器和第二电压互感器；第一电压互感器用于测量配电变压器在实际工况下等效二端口网络模型的输入电压；第二电压互感器用于测量实际工况下配电变压器的输出电压；
所述第一电压互感器的一次绕组与配电变压器的输入端连接，二次绕组的低压端与配电变压器二次绕组的低压端短接，二次绕组的高压端分别与配电变压器二次绕组的高压端和功率测试仪连接；
所述第二电压互感器的一次绕组与配电变压器的输出端连接，二次绕组的低压端与功率测试仪连接；
所述等效二端口网络模型包括配电变压器、虚拟电流源和虚拟电压源；
所述虚拟电流源并联在配电变压器输出端的两端；
所述虚拟电压源串联在所述输出端上；
所述虚拟电流源的电流I*计算公式为：
I*＝I1/K2-I2 (1)
其中，I1为所述配电变压器的输入端电流，I2为配电变压器的输出端电流，K2为比例常数，I1/K2为所述等效二端口网络模型的输出电流；
所述虚拟电压源的电压V*计算公式为：
V*＝V1/K1-V2 (2)
其中，V1为配电变压器中两个输入端之间的电压，V2为配电变压器中两个输出端之间的电压，K1为比例常数，V1/K1为等效二端口网络模型的输出电压；
步骤2中能源效率计算模型包括配电变压器的能源效率值η和损耗值PLOSS；能源效率值η的计算公式为：
Figure FDA0002232056960000021
损耗值PLOSS的计算公式为：
PLOSS＝P1-P2+P'+P” (4)
其中，P1为所述等效二端口网络模型的输入功率，P1＝V1×I1；
P2为等效二端口网络模型的输出功率，P2＝V1I1/(K1K2)；
P'为等效二端口网络模型中虚拟电流源提供的功率，P'＝(I1/K2-I2)×V2；
P”为等效二端口网络模型中虚拟电压源提供的功率，P”＝(V1/K1-V2)×I1/K2；
所述第一电流互感器的变比为K2：1；
所述第二电流互感器的变比为1:1，其二次绕组的电流设定为等效二端口网络模型中虚拟电流源的电流值；
所述第一电压互感器的变比为K1：1，其二次绕组的高压端与配电变压器二次绕组的高压端之间的电压设定为等效二端口网络模型中虚拟电压源的电压值；
所述第二电压互感器的变比为1:1；
其中，K1和K2均为比例常数。
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