CN110333409B - 配电变压器额定容量的在线检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电变压器额定容量的在线检测方法，涉及配电变压器技术领域，通过输入信号采集系统和输出信号采集系统在线采集配电变压器输入输出电压和电流数据，再进行数据拟合计算。本发明的在线检测方法大大简化了配电变压器的测量过程，降低了测量成本，不断电在线测量也为电力部门征收电费提供了很大便利；通过大量数据拟合得出的结果更具有说服力，精度更能得到保障；另外空载损耗作为变压器的重要参数之一，对判断变压器运行状态以及预测变压器故障的类型等具有重要意义。

Description

配电变压器额定容量的在线检测方法
技术领域
本发明属于配电变压器技术领域，尤其涉及一种配电变压器额定容量的在线检测方法。
背景技术
随着国民经济的不断发展，企业与个人用电量的不断增加，我国电力事业得到了迅速发展，电网容量随之增加，变压器是电网电力运输中十分重要的输配电设备，担负着电压、电流转换以及功率运输的任务由于这部分配电直接面向终端用户，其性能的好坏直接影响着电力系统的安全稳定运行，因此确保其安全、可靠、经济运行是一个至关重要的问题。然而目前很多企业为了达到少交电费的目的从而私自更换其配电变压器的出厂铭牌，上报虚假容量，给电力系统的安全经济运行造成很大影响，所以对电力公司来说很有必要检测其上报的容量是否属实，但目前大多数变压器厂都需要在变压器停电的情况下检测其性能参数，这对于企业来说将配电变压器停电将造成很大的经济损失，也会浪费大量的人力物力。
在这种背景下有人提出一种在线测量方法，即通过在线测量配电变压器的输出输出电压和电流，依据变压器等效模型和基尔霍夫定律建立电气方程，解得其短路阻抗，然后找到短路阻抗、阻抗电压百分数、额定容量三者的关系，再结合国家标准即可得到配电变压器的额定容量。然而这种方法虽然给出了对配电变压器在线检测这一新思路，但是该方法仍然存在些许不足之处，例如该方法中向量和矩阵的计算大大增加了计算量和复杂程度，另外其简单的解析方法也会影响到计算的精确度，从而影响对其容量的判断。所以为了确保对配电变压器额定容量判断的准确性，本发明提出一种在线检测其空载损耗的方法，为变压器额定容量的判断提供更精确的参数依据。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提出一种配电变压器额定容量的在线检测方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种配电变压器额定容量的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对于单相变压器，通过电压和电流互感器在线采集配电变压器输入输出电压(u1(t)、u2(t))和电流(i1(t)、i2(t))数据；
2)计算出若干个时间段内二次侧电流有效值I2以及对应的变压器总损耗ΔP：
Figure GDA0002936644570000021
二次侧电流有效值
Figure GDA0002936644570000022
对于目前电网中常见的三相三柱式配电变压器，需要测出每一相的电压电流数据，根据式(2)分别得出三相二次侧电流有效值
Figure GDA0002936644570000031
取平均值
I2＝(Ia+Ib+Ic)/3 (4)
根据式(1)计算出每一相的损耗
Figure GDA0002936644570000032
其中，PA为变压器高压侧A相有功功率，PB为变压器高压侧B相有功功率，PC为变压器高压侧C相有功功率，uA为变压器高压侧A相电压瞬时值，iA为变压器高压侧A相电流瞬时值，uB为变压器高压侧B相电压瞬时值，iB为变压器高压侧B相电流瞬时值，uC为变压器高压侧C相电压瞬时值，iC为变压器高压侧C相电流瞬时值；
相加得出三相总损耗
ΔP＝ΔPA+ΔPB+ΔPC (6)
变压器总损耗包括负载损耗、空载损耗，配电变压器在运行过程中损耗必定满足公式(7)
ΔP＝β2PK+P0 (7)
式中β＝I2/I2N为负载系数，PK为额定下的负载损耗，P0为变压器正常工况下的空载损耗，I2N为二次侧额定电流，I2为二次侧负载电流有效值，所以总损耗即为二次负载电流的函数；
3)依据变压器总损耗与二次侧电流之间的数学关系将所计算得到的大量数据进行数据拟合，最终得出变压器空载损耗的精确拟合值；
4)对照变压器国家标准，即可得到该空载损耗下对应的额定容量。
所述的一种配电变压器额定容量的在线检测方法，其特征在于，所述输入信号采集系统和输出信号采集系统均采用的是电压互感器和电流互感器。
本发明的有益效果在于：
1)变压器空载损耗在线检测方法大大简化了配电变压器的测量过程，降低了测量成本，不断电在线测量也为电力部门征收电费提供了很大便利；
2)通过大量数据拟合得出的结果更具有说服力，精度更能得到保障；另外空载损耗作为变压器的重要参数之一，对判断变压器运行状态以及预测变压器故障的类型等具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是2015年油浸式电力变压器最新国家规定技术参数标准。
图3是本发明方法中的数据拟合结果，(a)、(b)、(c)、(d)分别是额定容量为30kVA、100kVA、200kVA、500kVA四种油浸式配电变压器的数据拟合结果。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
(举例说明(相当于论据)，包括方法步骤和实验数据)
实施例
一种配电变压器额定容量的在线检测方法，包括以下步骤：
1)对于单相变压器，通过电压和电流互感器在线采集配电变压器输入输出电压(u1(t)、u2(t))和电流(i1(t)、i2(t))数据，如图1所示；
2)计算出若干个时间段内二次侧电流有效值I2以及对应的变压器总损耗ΔP：
Figure GDA0002936644570000051
二次侧电流有效值
Figure GDA0002936644570000052
对于目前电网中常见的三相三柱式配电变压器，需要测出每一相的电压电流数据，根据式(2)分别得出三相二次侧电流有效值
Figure GDA0002936644570000053
取平均值
I2＝(Ia+Ib+Ic)/3 (4)
根据式(1)计算出每一相的损耗
Figure GDA0002936644570000061
其中，PA为变压器高压侧A相有功功率，PB为变压器高压侧B相有功功率，PC为变压器高压侧C相有功功率，uA为变压器高压侧A相电压瞬时值，iA为变压器高压侧A相电流瞬时值，uB为变压器高压侧B相电压瞬时值，iB为变压器高压侧B相电流瞬时值，uC为变压器高压侧C相电压瞬时值，iC为变压器高压侧C相电流瞬时值；
相加得出三相总损耗
ΔP＝ΔPA+ΔPB+ΔPC (6)
变压器总损耗包括负载损耗、空载损耗，配电变压器在运行过程中损耗必定满足公式(7)
ΔP＝β2PK+P0 (7)
式中β＝I2/I2N为负载系数，PK为额定下的负载损耗，P0为变压器正常工况下的空载损耗，I2N为二次侧额定电流，I2为二次侧负载电流有效值，所以总损耗即为二次负载电流的函数；
3)依据变压器总损耗与二次侧电流之间的数学关系将所计算得到的大量数据进行数据拟合，最终得出变压器空载损耗的精确拟合值；
4)对照变压器国家标准，即可得到该空载损耗下对应的额定容量。
如图2、3所示，根据上述所得空载损耗计算的数学模型，构建空载损耗在线检测系统，以三相三柱式配电变压器为例，采用Yn,d11联结，额定容量SN＝100kVA,电压比U1N/U2N＝10kV/0.4kV,额定频率50HZ。在不同负载下，取任意时间段T内的一二次侧电压电流波形，按式(3)～式(6)分别计算每一相的负载电流有效值和损耗，三相电流相加取平均值作为二次侧电流I2，三相损耗相加即为变压器总损耗ΔP，测得部分数据如表1所示。
表1 100kVA配电变压器在线测量数据
Figure GDA0002936644570000071
Figure GDA0002936644570000081
将二次侧负载电流I2作为自变量，总损耗△P作因变量。根据公式(7)，以y＝A+Bx2的形式取表1中的100kVA配电变压器测量出的20个数据点进行拟合，拟合结果如图3(b)所示，可以看出数据点拟合度较高，曲线截距A即为空载损耗计算值，从而得出100kVA额定容量配电变压器的空载损耗为202.143W，误差仅为0.991％。
不同额定容量的配电变压器用同样的方法，只需要测量出其在线运行的数据，都可以精确得出其空载损耗值，从而进一步确定其额定容量，
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种配电变压器额定容量的在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对于单相变压器，通过输入信号采集系统和输出信号采集系统在线采集配电变压器输入输出电压(u1(t)、u2(t))和电流(i1(t)、i2(t))数据；
2)计算出若干个时间段内二次侧电流有效值I2以及对应的变压器总损耗ΔP：
Figure FDA0002936644560000011
二次侧电流有效值：
Figure FDA0002936644560000012
对于目前电网中常见的三相三柱式配电变压器，需要测出每一相的电压电流数据，根据式(2)分别得出三相二次侧电流有效值：
Figure FDA0002936644560000013
取平均值
I2＝(Ia+Ib+Ic)/3 (4)
根据式(1)计算出每一相的损耗：
Figure FDA0002936644560000021
其中，PA为变压器高压侧A相有功功率，PB为变压器高压侧B相有功功率，PC为变压器高压侧C相有功功率，uA为变压器高压侧A相电压瞬时值，iA为变压器高压侧A相电流瞬时值，uB为变压器高压侧B相电压瞬时值，iB为变压器高压侧B相电流瞬时值，uC为变压器高压侧C相电压瞬时值，iC为变压器高压侧C相电流瞬时值；
相加得出三相总损耗：
ΔP＝ΔPA+ΔPB+ΔPC (6)
变压器总损耗包括负载损耗、空载损耗，配电变压器在运行过程中损耗必定满足公式(7)：
ΔP＝β2PK+P0 (7)
式中β＝I2/I2N为负载系数，PK为额定下的负载损耗，P0为变压器正常工况下的空载损耗，I2N为二次侧额定电流，I2为二次侧负载电流有效值，所以总损耗即为二次负载电流的函数；
3)依据变压器总损耗与二次侧电流之间的数学关系将所计算得到的大量数据进行数据拟合，最终得出变压器空载损耗的精确拟合值；
4)对照变压器国家标准，即可得到该空载损耗下对应的额定容量。
2.根据权利要求1所述的一种配电变压器额定容量的在线检测方法，其特征在于，所述输入信号采集系统和输出信号采集系统均采用的是电压互感器和电流互感器。
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