CN111487486B - 配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN111487486B CN202010149589.7A CN202010149589A CN111487486B CN 111487486 B CN111487486 B CN 111487486B CN 202010149589 A CN202010149589 A CN 202010149589A CN 111487486 B CN111487486 B CN 111487486B
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Abstract

本申请涉及一种配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质，所述配电变压器在线监测方法通过获取所述配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，然后结合简单的数理计算和统计学分析即可确定所述配电变压器的电抗系数，通过所述电抗系数即可判断所述配电变压器的工作状态。在整个过程中，只需对所述配电变压器低压侧三相线中每相线的所述电压波形信号和所述电流波形信号进行实时监测和获取即可，操作方法简单易行，解决了目前存在的配电变压器监测方法无法对配电变压器的工作状态进行在线监测的技术问题，达到了提高对所述配电变压器状态的监测性能的技术效果。

Description

配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
变压器是根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器，配电变压器是运行在配电网中电压等级为10或35kV，容量为6300kVA及以下直接向终端用户供电的变压器。由于配电变压器所处的气候条件或电气环境往往较为恶劣，易受到各种外力或短路电流的冲击，损害绕组的绝缘状况或机械强度，可能会导致配电变压器绕组变形、损坏甚至是烧毁事故，影响配电变压器运行的安全性和经济性。因此，需要对配电变压器进行实时监测，以判断配电变压器的运行状况。
目前对配电变压器的监测主要包括阻抗法和频响法两种监测方式。阻抗法是通过测量工频电压下变压器绕组的短路阻抗或漏抗来反映绕组的变形和移位及匝间开路和短路等缺陷。频响法是从绕组一端对地注入扫频信号源，测量绕组两端的端口特性参数，如输入阻抗、输出阻抗、电压传输比和电流传输比的频域函数，通过分析端口参数的频域图谱特性，判断绕组的结构特征。阻抗法和频响法均需要在配电变压器离线状态下进行参数获取，因此，目前的配电变压器监测方法无法对配电变压器的工作状态进行在线监测。
发明内容
基于此，有必要针对目前的配电变压器监测方法无法对配电变压器的工作状态进行在线监测的问题，提供一种配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质。
一种配电变压器在线监测方法，包括：
分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗；
获取所述配电变压器的原始电抗；
根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
在其中一个实施例中，所述根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗，包括：
根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；
根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；
根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到基波电抗数组；
对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。
在其中一个实施例中，所述根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组，包括：
基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组；
所述根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组，包括：
基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
在其中一个实施例中，所述基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组，包括：
根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；
根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；
根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；
对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
在其中一个实施例中，所述基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组，包括：
根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；
根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；
根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；
对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
在其中一个实施例中，所述根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组，包括：
根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组；
根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。
在其中一个实施例中，所述根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数，包括：
确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
在其中一个实施例中，所述获取所述配电变压器的原始电抗，包括：
获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压和阻抗电压；
根据所述标准参数确定所述原始电抗。
一种配电变压器电抗在线监测装置，包括：
波形信号获取模块，用于分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
第一数组确定模块，用于根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
第二数组确定模块，用于根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
基波电抗确定模块，用于根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗；
原始电抗获取模块，用于获取所述配电变压器的原始电抗；
电抗系数确定模块，用于根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
配电变压器监控模块，用于根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
一种计算机设备，包括：包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本申请实施例提供了一种配电变压器在线监测方法，通过获取所述配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，然后通过简单的数理计算和统计学分析即可确定所述配电变压器的基波电抗。最后利用所述基波电抗和获取的所述配电变压器的原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数，最后只需要通过所述电抗系数即可判断所述配电变压器的工作状态。在整个过程中，只需对所述配电变压器低压侧三相线中每相线的所述电压波形信号和所述电流波形信号进行实时监控和获取即可，操作方法简单易行，无需离线对所述配电变压器进行参数获取。本申请实施例所述配电变压器在线监测方法解决了目前存在的配电变压器监测方法无法对配电变压器的工作状态进行在线监测的技术问题，达到了提高对所述配电变压器状态的监测性能的技术效果。
附图说明
图1为本申请一个实施例配电变压器电气连接图；
图2为本申请一个实施例配电变压器电路图；
图3为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法应用场景示意图；
图4为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图5为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图6为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图7为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图8为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图9为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法流程图；
图10为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法三次谐波的电压零序相量数据图；
图11为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法三次谐波的电流零序相量数据图；
图12为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法三次谐波的基波电抗数据图；
图13为本申请一个实施例配电变压器在线监测方法基波电抗误差分析数据图；
图14为本申请一个实施例配电变压器电抗在线监测装置结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的一种配电变压器在线监测方法、装置、计算机设备及存储介质进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
请参见图1和图2，所述配电变压器一般采用Dyn11接法接入配电网中，所述配电变压器包括输入端和输出端，所述配电变压器的输入端接入高压电网中，即所述配电变压器的输入端为高压侧，所述配电变压器的输出端接入用户端，所述配电变压器的输出端为低压侧。需要指出的是，本申请实施例中所指高压侧仅指所述配电变压器的输入端，而非高压配电网。所述配电变压器的输入端包括三相绕组，分别为A相、B相和C相，所述配电变压器的输出端包括三相绕组，分别为a相、b相和c相。本申请实施例提供的配电变压器在线监测方法适用于对所述配电变压器的工作状态进行在线监测。以下实施例以基于所述配电变压器电抗系数进行在线监测为例进行具体阐述。
请参见图3，本申请实施例提供的配电变压器在线监测方法，该计算机设备的内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种配电变压器在线监测方法。
请参见图4，本申请一个实施例提供了一种配电变压器在线监测方法，包括如下步骤：
S100、分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号。
所述配电变压器低压侧是指所述配电变压器的输出端，也就是与用户端连接的一侧，所述配电变压器低压侧三相线包括a相线、b相线和c相线。所述电压波形信号包括电压的幅值、频率和初相位等信息，根据幅值、频率和初相位等信息即可确定一个标准的所述电压波形信号。同理，所述电流波形信号也包括幅值、频率和初相位。
每次同时获取所述配电变压器三相线的所述电压波形信号和所述电流波形信号，得到第一组数据。所述第一组数据中包括了a相的所述电压波形信号和所述电流波形信号、b相的所述电压波形信号和所述电流波形信号以及c相的所述电压波形信号和所述电流波形信号。所述按周期获取是指按照一定的频率或者时间间隔获取，例如获取了N次，也就是说得到N组所述第一数据，在N组所述第一数据中包含了多个所述电压波形信号和多个所述电流波形信号。
S200、根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组。
根据步骤S100中获得的所述电压波形信号，然后利用傅里叶变换、快速傅里叶变换或者其他任意算法进行计算处理，得到各相线的所述三次谐波的幅值和相位，也就是a相的所述三次谐波的幅值和相位，b相的所述三次谐波的幅值和相位，以及c相的所述三次谐波的幅值和相位。每个所述电压波形信号均包括a相、b相和c相三个电压波形信号，也就是说，每个所述电压波形信号中包括三个幅值和三个相位。例如上述获取了N次所述电压波形信号，也就是说每相线中均包含了N个电压幅值和N个相位数值。每相线中所述第一幅值数组中包括了N个电压幅值，每相线中所述第一相位数组中包括了N个相位数组。三相线的电压幅值总计3N个，三相线的相位总计3N个。
S300、根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组。
同上，根据步骤S100中获得的所述电流波形信号，然后利用傅里叶变换、快速傅里叶变换或者其他任意算法进行计算处理，得到各相线的所述三次谐波的幅值和相位，也就是a相的所述三次谐波的幅值和相位，b相的所述三次谐波的幅值和相位，以及c相的所述三次谐波的幅值和相位。每个所述电流波形信号均包括a相、b相和c相三个电流波形信号，也就是说，每个所述电流波形信号中包括三个幅值和三个相位。例如上述获取了N次所述电流波形信号，也就是说每相线中均包含了N个电流幅值和N个相位数值。每相线中所述第二幅值数组中包括了N个电流幅值，每相线中所述第二相位数组中包括了N个相位数组。三相线的电流幅值总计3N个，三相线的相位总计3N个。
S400、根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗。
在配电网中包含基波和谐波，所述基波是指振荡最长周期相等的正弦波分量的波。基于步骤S200和S300所获得的各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组进行简单的数理计算和统计学分析即可获得所述配电变压器的所述基波电抗。
S500、获取所述配电变压器的原始电抗。
所述原始电抗是指所述配电变压器出厂时的标准电抗值，所述原始电抗可以通过历史经验或者行业标准等直接获取，也可以通过所述配电变压器器的出厂数据通过计算获取。本实施例对于所述原始电抗的获取方法和途径等均不作具体限定，可根据实际条件或需求具体选择。
S600、根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数。
在本实施例中，所述配电变压器的电抗系数是指所述基波电抗与所述原始电抗的比值。
S700、根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
当所述电抗系数处于预设阈值范围内时，则证明所述配电变压器处于工作正常状态；当所述电抗系数超过预设阈值时即可判断出所述配电变压器出现了故障或者异常，需要及时进行检修和处理。
本实施例提供了一种配电变压器在线监测方法，通过获取所述配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，然后通过简单的数理计算和统计学分析即可确定所述配电变压器的基波电抗。最后利用所述基波电抗和获取的所述配电变压器的原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数，最后只需要通过所述电抗系数即可判断所述配电变压器的工作状态。在整个过程中，只需对所述配电变压器低压侧三相线中每相线的所述电压波形信号和所述电流波形信号进行实时监测和获取即可，操作方法简单易行，无需离线对所述配电变压器进行参数获取。本实施例所述配电变压器在线监测方法解决了目前存在的配电变压器监测方法无法对配电变压器的工作状态进行在线监测的技术问题，达到了提高对所述配电变压器状态的监测性能的技术效果。
请参见图5，在一个实施例中，所述步骤S400可以包括：
S410、根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组。所述步骤S410包括：
基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组。
请一并参见图6，在一个实施例中，所述步骤S410可以包括如下步骤：
S411、根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；
S412、根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；
S413、根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；
S414、对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
在一个实施例中，所述步骤S410可以通过公式(1)确定所述电压零序相量数组：
UA_30[N]＝(UA_3[N]∠PUA_3[N]+UB_3[N]∠PUB_3[N]+UC_3[N]∠PUC_3[N])/3 (1)
其中，UA_30[N]表示所述电压零序相量数组，UA_3[N]、UB_3[N]、UC_3[N]分别表示所述配电变压器a相、b相和c相的所述第一幅值数组，PUA_3[N]、PUB_3[N]、PUC_3[N]分别表示所述配电变压器a相、b相和c相的所述第一相位数组。
请参见图7，S420、根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组。
在一个实施例中，所述步骤S420包括：基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，所述步骤S420可以包括：
S421、根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；
S422、根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；
S423、根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；
S424、对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，所述步骤S420可以通过公式(2)确定所述电流零序相量数组：
IA_30[N]＝(IA_3[N]∠PIA_3[N]+IB_3[N]∠PIB_3[N]+IC_3[N]∠PIC_3[N])/3 (2)
其中，IA_30[N]所述电流零序相量数组，IA_3[N]、IB_3[N]、IC_3[N]分别表示所述配电变压器a相、b相和c相的所述第二幅值数组，PIA_3[N]、PIB_3[N]、PIC_3[N]分别表示所述配电变压器a相、b相和c相的所述第二相位数组。
请参见图8，S430、根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组。所述步骤S430可以包括：
S431、根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组。可以通过公式(3)确定所述三次谐波电抗值数组：
Figure BDA0002401947590000131
其中，XT_30[N]表示所述三次谐波电抗值数组，UA_30[N]表示所述电压零序相量数组，IA_30[N]所述电流零序相量数组。
S432、根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。所述步骤S432可以通过公式(4)确定所述基波电抗数组：
Figure BDA0002401947590000132
XT[N]表示所述基波电抗数组，XT_30[N]表示所述三次谐波电抗值数组。
S440、对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。所述步骤S440可以通过公式(5)确定所述基波电抗：
Figure BDA0002401947590000133
其中，XT表示所述基波电抗，XT,n为所述配电变压器的基波电抗数组中的每个基波电抗，N表示所述配电变压器的基波电抗的数量。
请参见图9，在一个实施例中，所述步骤S500包括：
S510、获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压、阻抗电压；
S520、根据所述标准参数确定所述原始电抗。
在一个实施例中，所述S520可以通过公式(6)确定所述原始电抗：
Figure BDA0002401947590000141
其中，XT,B表示所述原始电抗，ST表示所述配电变压器的额定容量，UN所述配电变压器的二次侧额定电压，Ud％表示所述配电变压器的阻抗电压。
在一个实施例中，所述步骤S600包括：
确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
在一个实施例中，所述步骤S600通过公式(7)确定所述电抗系数：
Figure BDA0002401947590000142
其中，KX表示所述电抗系数，XT,B表示所述原始电抗，XT表示所述基波电抗。
在一个实施例中，为进一步阐述所述配电变压器在线监测方法，以低压居民用电负荷配电变压器为例进行具体阐述。例如，所述低压居民用电负荷配电变压器额定容量ST为1.6MVA、二次侧额定电压UN为0.4kV、阻抗电压Ud％为6.58％。
S100、分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中a相、b相和c相的电压波形信号uA(t)、uB(t)、uC(t)，和a相、b相和c相的电流波形信号iA(t)、iB(t)、iC(t)，得到a相、b相和c相的多个电压波形信号和多个电流波形信号，采样频率可以为12.8KHz。
S200、根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组。
S300、根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组。
利用快速傅里叶变换(FFT)对采集的各相线的多个所述电压波形信号和所述三相电流波形信号进行实时计算，FFT窗口宽度取10个周波，FFT计算间隔可以取0.2秒，统计时间为1分钟，则统计时间内分别得到的三次谐波的a相、b相和c相的所述第一幅值分别为300个，形成各相线的所述第一幅值数组；a相、b相和c相的所述第二幅值分别为300个，形成各相线的所述第二幅值数组；a相、b相和c相的所述第一相位分别为300个，形成各相线的所述第一相位数组；a相、b相和c相的所述第二相位分别为300个，形成各相线的所述第二相位数组。
S410、根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组。
S420、根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组。
请一并参见图10-11，基于对称分量法，分别计算统计时间内所述配电变压器a相三次谐波的所述电压零序相量数组UA_30[N]和所述配电变压器a相三次谐波的电流零序相量数组IA_30[N]。
S430、根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组。
请参见图12，基于得到的三次谐波电压和三次谐波的所述电流零序相量数组，根据公式(3)计算所述三次谐波电抗值数组XT_30[N]。根据公式(4)计算所述基波电抗数组XT[N]。
S440、对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。
对1分钟统计时间内计算的300个所述配电变压器的所述基波电抗值进行统计分析，统计方法按均方根统计方法，获取1分钟统计时间内的所述配电变压器的所述基波电抗为：
Figure BDA0002401947590000161
S510、获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压、阻抗电压。
所述配电变压器的额定容量ST为1.6MVA、所述配电变压器的二次侧额定电压UN为0.4kV、所述配电变压器的阻抗电压Ud％为6.58％。
S520、根据所述标准参数确定所述原始电抗
Figure BDA0002401947590000162
S600、根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数
Figure BDA0002401947590000163
S700、根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。根据GB1094.1-2013《电力变压器第1部分：总则》表1中给出的配电变压器短路阻抗偏差：1)主分接时，允许偏差为±10％；2)其他分接时，允许偏差为±15％。若设定KX的阈值均为0.9～1.1时，则KX＝1.074处于阈值范围，说明监测的配电变压器电抗值处在正常的运行区间内，所述配电变压器的工作状态正常。
同时，本实施例所述三次谐波的谐波阻抗角可以为-94°～-96°。
请一并参见图13，当所述三次谐波的谐波阻抗角分别为-94°、-95°和-96°时，且相位测量误差在±1°范围时，所述基波电抗XT的最大测量误差仅为-0.14％～0.1％，即所述基波电抗XT的测量精度对相位测量误差具有较强的鲁棒性。由于幅值测量误差可控制在±1％范围内，因此配电变压器的所述基波电抗XT测量精度主要受幅值测量误差的影响，且可控制在±1％范围内。
应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请参见图14，本申请一个实施例提供了一种配电变压器电抗在线监测装置10，包括：波形信号获取模块100、第一数组确定模块200、第二数组确定模块300、基波电抗确定模块400、原始电抗获取模块500、电抗系数确定模块600和配电变压器监控模块700。
所述波形信号获取模块100用于分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
所述第一数组确定模块200用于根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
所述第二数组确定模块300用于根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
所述基波电抗确定模块400用于根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗；
所述原始电抗获取模块500用于获取所述配电变压器的原始电抗；
所述电抗系数确定模块600用于根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
所述配电变压器监控模块700用于根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
在一个实施例中，所述基波电抗确定模块400具体用于根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组；对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。
在一个实施例中，所述基波电抗确定模块400具体用于基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组；基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，所述基波电抗确定模块400具体用于根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
在一个实施例中，所述基波电抗确定模块400具体用于根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，所述基波电抗确定模块400具体用于根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组；根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。
所述电抗系数确定模块600具体用于确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
所述原始电抗获取模块500具体用于获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压和阻抗电压；根据所述标准参数确定所述原始电抗。
关于所述配电变压器在线监测装置10的具体限定可以参见上文中对于所述配电变压器在线监测装置10的限定，在此不再赘述。上述所述所述配电变压器在线监测装置10装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括：包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗；
获取所述配电变压器的原始电抗；
根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组；对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组；基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组；根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现：获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压和阻抗电压；根据所述标准参数确定所述原始电抗。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗；
获取所述配电变压器的原始电抗；
根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组；对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组；基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组；根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现：获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压和阻抗电压；根据所述标准参数确定所述原始电抗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种配电变压器在线监测方法，其特征在于，包括：
分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗，包括：
根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；
根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；
根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到基波电抗数组；
对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗；
获取所述配电变压器的原始电抗；
根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
2.根据权利要求1所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组，包括：
基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组；
所述根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组，包括：
基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组。
3.根据权利要求2所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述基于对称分量法，根据各相线所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到所述电压零序相量数组，包括：
根据所述配电变压器a相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第一相量数组；
根据所述配电变压器b相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第二相量数组；
根据所述配电变压器c相的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定第三相量数组；
对所述第一相量数组、所述第二相量数组和所述第三相量数组求和，得到所述电压零序相量数组。
4.根据权利要求2所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述基于对称分量法，根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到所述电流零序相量数组，包括：
根据所述配电变压器a相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第四相量数组；
根据所述配电变压器b相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第五相量数组；
根据所述配电变压器c相的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定第六相量数组；
对所述第四相量数组、所述第五相量数组和所述第六相量数组求和，得到所述电流零序相量数组。
5.根据权利要求1所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗值，得到基波电抗数组，包括：
根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个三次谐波电抗值，得到所述配电变压器的三次谐波电抗值数组；
根据所述三次谐波电抗值数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到所述基波电抗数组。
6.根据权利要求1所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数，包括：
确定所述原始电抗和所述基波电抗的比值，得到所述配电变压器的所述电抗系数。
7.根据权利要求6所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述电抗系数根据如下公式确定：
Figure FDA0003002201870000031
其中，KX表示所述电抗系数，XT,B表示所述原始电抗，XT表示所述基波电抗。
8.根据权利要求1所述的配电变压器在线监测方法，其特征在于，所述获取所述配电变压器的原始电抗，包括：
获取所述配电变压器的标准参数，其中，所述标准参数包括：所述配电变压器的额定容量、二次侧额定电压和阻抗电压；
根据所述标准参数确定所述原始电抗。
9.一种配电变压器电抗在线监测装置，其特征在于，包括：
波形信号获取模块，用于分别按周期获取配电变压器低压侧三相线中每相线的电压波形信号和电流波形信号，得到各相线的多个电压波形信号和各相线的多个电流波形信号；
第一数组确定模块，用于根据各相线的所述多个电压波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第一幅值数组和第一相位数组；
第二数组确定模块，用于根据各相线的所述多个电流波形信号分别确定各相线的三次谐波的幅值和相位，得到各相线的第二幅值数组和第二相位数组；
基波电抗确定模块，用于根据各相线的所述第一幅值数组、所述第一相位数组、所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器的基波电抗，包括：根据各相线的所述第一幅值数组和所述第一相位数组确定所述配电变压器a相的三次谐波的多个电压零序相量，得到电压零序相量数组；根据各相线的所述第二幅值数组和所述第二相位数组确定所述配电变压器a相三次谐波的多个电流零序相量，得到电流零序相量数组；根据所述电压零序相量数组和所述电流零序相量数组确定所述配电变压器的多个基波电抗，得到基波电抗数组；对所述基波电抗数组中的基波电抗值进行统计分析，确定所述基波电抗；
原始电抗获取模块，用于获取所述配电变压器的原始电抗；
电抗系数确定模块，用于根据所述基波电抗和所述原始电抗确定所述配电变压器的电抗系数；
配电变压器监控模块，用于根据所述电抗系数判断所述配电变压器的工作状态。
10.一种计算机设备，包括：包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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