CN110850172B - 一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，包括如下步骤：获取调匝式消弧线圈直流电阻向量；判断各分接头档位下直流电阻是否满足相关标准；获取调匝式消弧线圈补偿电流向量；对电流向量和直流电阻向量进行自然对数变换；计算变换后的电流向量和直流电阻向量的方差、协方差和相关系数；计算调匝式消弧线圈直流电阻合格度并分级量化。本发明所公开的评价方法考虑调匝式消弧线圈各档位下的直流电阻试验值与出厂值的差值，同时兼顾不同档位下的直流电阻与补偿电流之间的内在关系，是一种可行、易于操作的评价方法，该评价方法可以更加准确、全面、有效的评价调匝式消弧线圈直流电阻状况。

Description

一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法

技术领域

本发明涉及一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法。

背景技术

为提高配电网供电可靠性，当发生单相接地故障时系统仍能够运行一定的时间，并限制接地电流，配电网常采用中性点经消弧线圈接地方式。消弧线圈的作用是补偿单相接地电容电流，促进电弧熄灭，防止故障扩大。消弧线圈直流电阻试验，可以有效检查绕组内部导线焊接质量，引线与绕组的焊接质量，绕组所用导线规格是否满足要求，分接开关、引线与套管等载流部件的接触是否良好等。调匝式消弧线圈由于结构简单、响应速度快而得到了广泛的应用。国家标准《GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准》对消弧线圈直流电阻值有以下规定：消弧线圈绕组测量应在各分接的所有位置上进行，与相同部位、相同温度下的出厂值比较，其变化不应大于2％。

但是，国家标准仅对消弧线圈同一档位下直流电阻试验值与出厂值的差值进行了规定，忽视了消弧线圈在不同档位下的直流电阻应满足的关系，从而无法准确、全面、有效的评价消弧线圈的直流电阻状况。因此，有必要对消弧线圈直流电阻的评价标准进一步完善。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，虑调匝式消弧线圈各档位下的直流电阻试验值与出厂值的差值，同时兼顾不同档位下的直流电阻变化规律，从而更加准确、全面、有效的评价调匝式消弧线圈的直流电阻状况，是一种可行、易于操作的评价方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，包括如下步骤：

S1、获取调匝式消弧线圈直流电阻向量；

S2、判断各分接头档位下直流电阻是否满足相关标准，若存在某一档位直流电阻大小不满足标准，则调匝式消弧线圈直流电阻的合格度为0，评价过程结束；若所有档位直流电阻均满足标准，则进行下一步；

S3、获取调匝式消弧线圈补偿电流向量；

S4、对电流向量和直流电阻向量进行自然对数变换；

S5、计算变换后的电流向量和直流电阻向量的方差；

S6、计算变换后的电流向量和直流电阻向量的协方差；

S7、计算变换后的电流向量和直流电阻向量的相关系数；

S6、计算调匝式消弧线圈直流电阻合格度并分级量化。

上述方案中，所述步骤S1获取调匝式消弧线圈直流电阻向量R的具体方法如下：

通过高压试验获得调调匝式消弧线圈绕组在不同档位下的直流电阻向量R＝{R₁,R₂,····R_i…R_n}，式中，R_i(i＝1,2,…n)表示分接头处于i档位时，调匝式消弧线圈的直流电阻。

上述方案中，所述步骤S3获取调匝式消弧线圈补偿电流向量I的具体方法如下：

根据调匝式消弧线圈铭牌，获得调匝式消弧线圈的补偿电流向量I＝{I₁,I₂····I_i····I_n}，式中，I_i表示调匝式消弧线圈分接头处于i档位时，消弧器的补偿电流。

上述方案中，所述步骤S4的具体方法如下：

对电流向量I和直流电阻向量R同时取自然对数，得到

式中，I′_i＝lnI_i,R′_i＝lnR_i(i＝1,2,…n)。

上述方案中，所述步骤S5计算变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的方差的具体方法如下：

变换后的电流向量I′的平均值

和直流电阻向量R′的平均值

的计算公式为：

变换后的电流向量I′的方差D(I′)和直流电阻向量R′的方差D(R′)的计算公式为：

上述方案中，所述步骤S6的具体方法如下：

变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的协方差计算公式为：

上述方案中，所述步骤S7的具体方法如下：

变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数计算公式为：

由于向量I′和向量R′呈负相关，所以二者相关系数小于零。

上述方案中，所述步骤S8的具体方法如下：

由于变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数小于零，定义调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ的计算公式为：

利用调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ大小对消弧线圈直流电阻状况进行评价，合格度ρ越小，说明消弧线圈直流电阻状况越坏，合格度ρ越大，说明消弧线圈直流电阻状况越好

通过上述技术方案，本发明提供的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法是一种可行、易于操作的评价方法，考虑调匝式消弧线圈各档位下的直流电阻试验值与出厂值的差值，同时兼顾不同档位下的直流电阻与补偿电流之间的内在关系。将不同档位下的直流电阻与补偿电流经过自然对数变换，并分析变换后的相关系数，根据该相关系数定义了调匝式消弧线圈直流电阻合格度，并进行分级量化。该评价方法可以更加准确、全面、有效的评价调匝式消弧线圈直流电阻状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法流程图；

图2为调匝式消弧线圈的工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

消弧线圈可以通过改变分接头档位的方法改变其补偿电流，消弧线圈在不同档位下的直流电阻值与该档位下补偿电流值之间必然存在密切的关系。因此，可以通过分析不同档位下直流电阻值与不同档位下补偿电流值之间的线性相关系数，来分析调匝式消弧线圈不同档位下直流电阻值是否合格以及合格程度。

调匝式消弧线圈工作原理图如图2所示。

其补偿电流I的大小为：

U_AX是消弧线圈端电压，X_L是消弧线圈电抗，L是消弧线圈电感，I是消弧线圈的补偿电流，ω是电网角频率。

理想状态下，分接开关、引线与套管等接触良好且各项参数均匀分布，此时绕组电感(L)与绕组的匝数(N)呈正比关系，假设其关系为：

L＝αN (8)

同时，绕组直流电阻(R)大小也与绕组的匝数(N)呈正比关系，假设其关系为：

R＝βN (9)

将公式(8)和公式(9)的代入公式(7)得：

定义

则

对公式(11)两边同时取自然对数得：

lnI＝lnk-lnR (12)

也即，理想状态下，不同档位下补偿电流I与直流电阻R同时取自然对数后线性相关，且相关系数为-1。因此可利用该线性相关关系对调匝式消弧线圈的直流电阻是否合格以及合格程度进行评价。

本发明的调匝式消弧线圈直流电阻合格度评价方法的流程图如图1所示。

S1、获得调匝式消弧线圈直流电阻向量R

通过高压试验获得调调匝式消弧线圈绕组在不同档位下的直流电阻向量R＝{R₁,R₂,····R_i…R_n}，式中，R_i(i＝1,2,…n)表示分接头处于i档位时，调匝式消弧线圈的直流电阻。

S2、判断各分接头档位下直流电阻是否满足相关标准

依据相关国家标准，判断R_i(i＝1,2,…n)的大小是否均满足标准。若存在某一档位直流电阻大小不满足标准，则调匝式消弧线圈直流电阻的合格度ρ＝0，评价过程结束；若所有档位直流电阻均满足标准，则进行下一步。

S3、获得调匝式消弧线圈补偿电流向量I

根据调匝式消弧线圈铭牌，获得调匝式消弧线圈的补偿电流向量I＝{I₁,I₂····I_i····I_n}，式中，I_i表示调匝式消弧线圈分接头处于i档位时，消弧器的补偿电流。

S4、对电流向量I和直流电阻向量R进行自然对数变换

对电流向量I和直流电阻向量R同时进行自然对数变换，得到

式中，I′_i＝lnI_i,R′_i＝lnR_i(i＝1,2,…n)。

S5、计算变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的方差

变换后的电流向量I′的平均值

和直流电阻向量R′的平均值

的计算公式为：

变换后的电流向量I′的方差D(I′)和直流电阻向量R′的方差D(R′)的计算公式为：

S6、计算变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的协方差

变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的协方差计算公式为：

S7、计算变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数

变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数的计算公式为：

由于变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′呈负相关，所以二者相关系数小于零。

S8、计算调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ并分级量化

由于变换后的电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数小于零，定义调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ的计算公式为：

利用调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ大小对消弧线圈直流电阻状况进行评价，合格度ρ越小，说明消弧线圈直流电阻状况越坏，合格度ρ越大，说明消弧线圈直流电阻状况越好。

同时，也可以根据合格度ρ所在的区间对消弧线圈直流电阻状况进行分级，分级区间的选择需要对大量消弧线圈的工作性能进行统计和比较，本发明专利不对分级区间的阈值做出说明，仅取例子做进一步解释。依据调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ大小对消弧线圈直流电阻性能进行分级量化区间如表1所示。

表1调匝式消弧线圈直流电阻合格度分级量化区间

级别	I级	II级	III级	---
					ρ	ρ≥ρ<sub>1</sub>	ρ<sub>1</sub>＞ρ≥ρ<sub>2</sub>	ρ<sub>2</sub>＞ρ≥ρ<sub>3</sub>	---

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取调匝式消弧线圈直流电阻向量；

S2、判断各分接头档位下直流电阻是否满足国家标准，若存在某一档位直流电阻大小不满足标准，则调匝式消弧线圈直流电阻的合格度为0，评价过程结束；若所有档位直流电阻均满足标准，则进行下一步；

S3、获取调匝式消弧线圈补偿电流向量；

S4、对补偿电流向量和直流电阻向量进行自然对数变换；

S5、计算变换后的补偿电流向量和直流电阻向量的方差；

S6、计算变换后的补偿电流向量和直流电阻向量的协方差；

S7、计算变换后的补偿电流向量和直流电阻向量的相关系数；

S8、计算调匝式消弧线圈直流电阻合格度并分级量化；

由于变换后的补偿电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数小于零，定义调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ的计算公式为：

利用调匝式消弧线圈直流电阻合格度ρ大小对调匝式消弧线圈直流电阻状况进行评价，合格度ρ越小，说明调匝式消弧线圈直流电阻状况越坏，合格度ρ越大，说明调匝式消弧线圈直流电阻状况越好。

2.根据权利要求1所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S1获取调匝式消弧线圈直流电阻向量R的具体方法如下：

通过高压试验获得调匝式消弧线圈绕组在不同档位下的直流电阻向量R＝{R₁,R₂,····R_i…R_n}，式中，R_i(i＝1,2,…n)表示分接头处于i档位时，调匝式消弧线圈的直流电阻。

3.根据权利要求2所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S3获取调匝式消弧线圈补偿电流向量I的具体方法如下：

根据调匝式消弧线圈铭牌，获得调匝式消弧线圈的补偿电流向量I＝{I₁,I₂····I_i····I_n}，式中，I_i表示调匝式消弧线圈分接头处于i档位时，调匝式消弧线圈的补偿电流。

4.根据权利要求3所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S4的具体方法如下：

对补偿电流向量I和直流电阻向量R同时取自然对数，得到

式中，I′_i＝lnI_i,R′_i＝lnR_i(i＝1,2,…n)。

5.根据权利要求4所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S5计算变换后的补偿电流向量I′和直流电阻向量R′的方差的具体方法如下：

变换后的补偿电流向量I′的平均值

和直流电阻向量R′的平均值

的计算公式为：

变换后的补偿电流向量I′的方差D(I′)和直流电阻向量R′的方差D(R′)的计算公式为：

6.根据权利要求5所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S6的具体方法如下：

变换后的补偿电流向量I′和直流电阻向量R′的协方差计算公式为：

7.根据权利要求6所述的一种调匝式消弧线圈直流电阻合格程度的评价方法，其特征在于，所述步骤S7的具体方法如下：

变换后的补偿电流向量I′和直流电阻向量R′的相关系数计算公式为：

由于向量I′和向量R′呈负相关，所以二者相关系数小于零。

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