CN106953299A - 一种基于实时电能质量的变压器预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实时电能质量的变压器预警方法，属于电力电子技术领域。所述变压器预警方法包括：确定变压器的额定损耗；实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。本发明还公开了一种基于实时电能质量的变压器预警系统。本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警方法，确保了变压器能够安全可靠的运行。

Description

一种基于实时电能质量的变压器预警方法及系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于实时电能质量的变压器预警方法及一种基于实时电能质量的变压器预警系统。

背景技术

在电力系统中，电能质量现象是一种低频传导干扰，劣质的电能质量不仅给用户生产工艺过程造成严重危害甚至产生次品，同时也对主要供电设备例如变压器产生严重影响，影响供电设备的安全可靠运行。

而谐波作为电能质量的主要污染源之一，其对变压器的危害主要表现为导致变压器过负荷，引起变压器温升增大，危及变压器的安全可靠运行。

因此，如何保证变压器安全可靠地运行成为本发明亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于实时电能质量的变压器预警方法及基于实时电能质量的变压器预警系统，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种基于实时电能质量的变压器预警方法，其中，所述变压器预警方法包括：

所述变压器预警方法包括：

确定变压器的额定损耗；

实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。

优选地，所述确定变压器的额定损耗包括：

设定所述变压器基波额定电流为I_R；

将所述基波额定电流设定为所述变压器的基准电流；

确定所述变压器的额定绕组损耗为基准功率P_基准＝I_R ²R；

根据所述变压器的额定绕组损耗以及所述变压器的额定涡流损耗计算所述变压器的额定损耗：

P_LL-R＝P_基波+P_EC-R；

其中，所述R为所述变压器绕组等效电阻，所述I_R为所述变压器基波额定电流，所述P_基波为所述变压器的额定绕组损耗，所述P_EC-R为所述变压器的额定涡流损耗，所述变压器的额定损耗的公式除以所述基准功率P_基准＝I_R ²R得到以标么值表示的所述变压器额定损耗标么值公式P_LL-R(pu)＝P_基波(pu)+P_EC-R(pu)，其中所述P_基波(pu)为所述变压器的额定绕组损耗标么值，且所述P_基波(pu)＝1，所述P_EC-R(pu)为所述变压器的额定涡流损耗标么值，所述P_LL-R(pu)为所述变压器的额定损耗标么值。

优选地，所述实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标包括：

实时在线监测所述变压器的三相各次谐波电流值；

选取所述三相各次谐波电流值中的最大相电流值作为各次谐波电流标么值。

优选地，所述根据所述电能质量环境指标计算所述变压器的实际损耗包括：

其中，所述I_h(pu)为所述各次谐波电流标么值，h为谐波次数。

优选地，当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值包括：

当P_LL(pu)＞P_LL-R(pu)时，设定所述变压器的电流限值：

其中，所述I_limit为所述变压器的电流限值。

作为本发明的第二个方面，提供一种基于实时电能质量的变压器预警系统，其中，所述变压器预警系统包括：

确定额定损耗单元，所述确定额定损耗单元用于确定变压器的额定损耗；

监测单元，所述监测单元与所述确定额定损耗单元连接，所述监测单元用于实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

计算单元，所述计算单元与所述监测单元连接，所述计算单元用于根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

判断单元，所述判断单元与所述计算单元连接，所述判断单元用于判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

设定电流限值单元，所述设定电流限值单元与所述判断单元连接，所述设定电流限值单元用于当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。

本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警方法，通过实时在线监测变压器的电能质量环境指标对所述变压器是否在该电能质量环境指标下超负荷运行进行判断，同时当所述变压器在该电能质量环境指标下超负荷运行时，设定所述变压器的电流限值，从而确保了变压器能够安全可靠的运行。

本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警系统，通过监测单元实时在线监测变压器的电能质量环境指标，并通过计算单元以及判断单元对所述变压器是否在该电能质量环境指标下超负荷运行进行判断，在当所述变压器超负荷运行时，设定电流限值单元设定所述变压器的电流限值，从而确保了变压器能够安全可靠的运行。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警方法的流程图。

图2为本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警系统的结构示意图。

图3为本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警系统进行变压器预警的场景示意图。

图4为本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警实时曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的第一个方面，如图1所示，提供一种基于实时电能质量的变压器预警方法，其中，所述变压器预警方法包括：

S110、确定变压器的额定损耗；

具体地，在判断所述变压器的损耗是否达到预警门限时，需要先确定所述变压器的额定损耗。

S120、实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

具体地，所述变压器的电能质量环境指标能够影响所述变压器的损耗，所以在判断所述变压器的损耗时，需要实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标。

S130、根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

具体地，根据实时监测到的所述电能质量环境指标对所述变压器在该电能质量环境指标下的实际损耗进行计算，以便根据所述变压器的实际损耗判断所述变压器是否损耗过大，即超负荷。

S140、判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

S150、当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。

具体地，当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，将调整所述变压器使其降容运行，且给所述变压器设定电流限值，即所述变压器的运行不能够超过该电流限值，否则将超负荷运行。

本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警方法，通过实时在线监测变压器的电能质量环境指标对所述变压器是否超负荷运行进行判断，同时当所述变压器超负荷运行时，设定所述变压器的电流限值，从而确保了变压器能够安全可靠的运行。

作为所述变压器的额定损耗确定的具体实施方式，具体地，所述确定变压器的额定损耗包括：

设定所述变压器基波额定电流为I_R；

将所述基波额定电流设定为所述变压器的基准电流；

确定所述变压器的额定绕组损耗为基准功率P_基准＝I_R ²R；

根据所述变压器的额定绕组损耗以及所述变压器的额定涡流损耗计算所述变压器的额定损耗：

P_LL-R＝P_基波+P_EC-R；

其中，所述R为所述变压器绕组等效电阻，所述I_R为所述变压器基波额定电流，所述P_基波为所述变压器的额定绕组损耗，所述P_EC-R为所述变压器的额定涡流损耗，所述变压器的额定损耗的公式除以所述基准功率P_基准＝I_R ²R得到以标么值表示的所述变压器额定损耗标么值公式P_LL-R(pu)＝P_基波(pu)+P_EC-R(pu)，其中所述P_基波(pu)为所述变压器的额定绕组损耗标么值，且所述P_基波(pu)＝1，所述P_EC-R(pu)为所述变压器的额定涡流损耗标么值，所述P_LL-R(pu)为所述变压器的额定损耗标么值。

具体地，所述实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标包括：

实时在线监测所述变压器的三相各次谐波电流值；

选取所述三相各次谐波电流值中的最大相电流值作为各次谐波电流标么值。

具体地，所述根据所述电能质量环境指标计算所述变压器的实际损耗包括：

其中，所述I_h(pu)为所述各次谐波电流标么值，h为谐波次数。

具体地，当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值包括：

当P_LL(pu)＞P_LL-R(pu)时，设定所述变压器的电流限值：

其中，所述I_limit为所述变压器的电流限值。

可以理解的是，当P_LL(pu)≤P_LL-R(pu)时，则判断所述变压器没有过负荷，可以继续正常工作。

因此，本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警方法，通过实时在线监测变压器运行的电能质量环境指标，计算在该电能质量环境指标下变压器的实时损耗水平，并于额定损耗比较，从而判断所述变压器是否存在因为电能质量问题导致的过负荷现象发生，当有过负荷现象发生时，则给出变压器降容运行的电流限值，通过该变压器预警方法有效解决了变压器在恶劣电磁环境下的过负荷预警问题，保证了变压器及电网的安全可靠运行。

作为本发明的第二个方面，如图2所示，提供一种基于实时电能质量的变压器预警系统10，其中，所述变压器预警系统10包括：

确定额定损耗单元100，所述确定额定损耗单元用于确定变压器的额定损耗；

监测单元200，所述监测单元200与所述确定额定损耗单元100连接，所述监测单元200用于实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

计算单元300，所述计算单元300与所述监测单元200连接，所述计算单元300用于根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

判断单元400，所述判断单元400与所述计算单元300连接，所述判断单元400用于判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

设定电流限值单元500，所述设定电流限值单元500与所述判断单元400连接，所述设定电流限值单元500用于当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。

本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警系统，通过监测单元实时在线监测变压器的电能质量环境指标，并通过计算单元以及判断单元对所述变压器是否超负荷运行进行判断，在当所述变压器超负荷运行时，设定电流限值单元设定所述变压器的电流限值，从而确保了变压器能够安全可靠的运行。

所述基于实时电能质量的变压器预警系统10的工作原理为：所述确定额定损耗单元100确定了所述变压器的额定损耗，所述监测单元200实时在线监测变压器运行的电能质量环境指标，所述计算单元300则计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实时损耗水平，并于基准损耗(即额定损耗)比较，从而所述判断单元400判断所述变压器是否存在因为电能质量问题导致的过负荷现象发生，当有过负荷现象发生时，所述设定电流限值单元500则给出变压器降容运行的电流限值。因此，所述基于实时电能质量的变压器预警系统10通过利用所述电能质量环境指标对所述变压器的损耗产生影响对所述电能质量环境指标进行实时在线监测实现了对所述变压器是否超负荷的预警，有效的保证了所述变压器安全可靠的运行。

可以理解的是，此处所述电能质量环境指标主要是谐波。

结合图3所示，对所述基于实时电能质量的变压器预警系统进行的实际变压器预警进行描述。

图3所示的变压器为供电变压器，通过VT(Voltage Transformer，电压互感器)及CT(Current Transformer，电流互感器)取电压电流信号进行电能质量在线监测，并依据本发明进行变压器运行预警判断。通过公式计算所述变压器的实际损耗公式：

计算等效热负荷率然后通过电流限值计算公式：

计算电流热效应限值，最终得到图4所示的预警曲线。

关于本发明提供的基于实时电能质量的变压器预警系统的工作过程可以参照前文关于所述基于实时电能质量的变压器预警方法的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于实时电能质量的变压器预警方法，其特征在于，所述变压器预警方法包括：

确定变压器的额定损耗；

实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。

2.根据权利要求1所述的基于实时电能质量的的变压器预警方法，其特征在于，所述确定变压器的额定损耗包括：

设定所述变压器基波额定电流为I_R；

将所述基波额定电流设定为所述变压器的基准电流；

确定所述变压器的额定绕组损耗为基准功率P_基准＝I_R ²R；

根据所述变压器的额定绕组损耗以及所述变压器的额定涡流损耗计算所述变压器的额定损耗：

P_LL-R＝P_基波+P_EC-R；

其中，所述R为所述变压器绕组等效电阻，所述I_R为所述变压器基波额定电流，所述P_基波为所述变压器的额定绕组损耗，所述P_EC-R为所述变压器的额定涡流损耗，所述变压器的额定损耗的公式除以所述基准功率P_基准＝I_R ²R得到以标么值表示的所述变压器额定损耗标么值公式P_LL-R(pu)＝P_基波(pu)+P_EC-R(pu)，其中所述P_基波(pu)为所述变压器的额定绕组损耗标么值，且所述P_基波(pu)＝1，所述P_EC-R(pu)为所述变压器的额定涡流损耗标么值，所述P_LL-R(pu)为所述变压器的额定损耗标么值。

3.根据权利要求1所述的基于实时电能质量的变压器预警方法，其特征在于，所述实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标包括：

实时在线监测所述变压器的三相各次谐波电流值；

选取所述三相各次谐波电流值中的最大相电流值作为各次谐波电流标么值。

4.根据权利要求3所述的基于实时电能质量的变压器预警方法，其特征在于，所述根据所述电能质量环境指标计算所述变压器的实际损耗包括：

$P_{LL\left(pu\right)}=\left(\underset{h=1}{\overset{n}{\Σ}}\right({I_{h\left(pu\right)}}^2\left)\right)\×(1+P_{EC-R\left(pu\right)}\×\frac{\underset{h=1}{\overset{n}{\Σ}}\left(\right({I_{h\left(pu\right)}}^2)\×h^2)}{\underset{h=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({I_{h\left(pu\right)}}^2\right)}),$

其中，所述I_h(pu)为所述各次谐波电流标么值，h为谐波次数。

5.根据权利要求4所述的基于实时电能质量的变压器预警方法，其特征在于，当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值包括：

当P_LL(pu)＞P_LL-R(pu)时，设定所述变压器的电流限值：

$I_{\lim it}=\frac{P_{LL-R\left(pu\right)}}{1+P_{EC-R\left(pu\right)}\×\frac{\underset{h=1}{\overset{n}{\Σ}}\left(\right({I_{h\left(pu\right)}}^2)\×h^2)}{\underset{h=1}{\overset{n}{\Σ}}\left({I_{h\left(pu\right)}}^2\right)}},$

其中，所述I_{lim it}为所述变压器的电流限值。

6.一种基于实时电能质量的变压器预警系统，其特征在于，所述变压器预警系统包括：

确定额定损耗单元，所述确定额定损耗单元用于确定变压器的额定损耗；

监测单元，所述监测单元与所述确定额定损耗单元连接，所述监测单元用于实时在线监测所述变压器运行的电能质量环境指标；

计算单元，所述计算单元与所述监测单元连接，所述计算单元用于根据所述电能质量环境指标计算在该电能质量环境指标下所述变压器的实际损耗；

判断单元，所述判断单元与所述计算单元连接，所述判断单元用于判断所述变压器的实际损耗是否大于所述变压器的额定损耗；

设定电流限值单元，所述设定电流限值单元与所述判断单元连接，所述设定电流限值单元用于当所述变压器的实际损耗大于所述变压器的额定损耗时，设定所述变压器的电流限值。