CN111751645B - 一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供了一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统。所述方法包括通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；根据第一预设方式，计算磁密增量；根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。利用本说明书实施例可以准确测量直流偏磁电流值的同时，实现全面评估变压器受到直流偏磁的响应及影响。

Description

一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统
技术领域
本申请涉及变压器直流偏磁电流监测技术领域，特别涉及一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统。
背景技术
近五六年来，随着国内特高压高压直流换流站及其直流输电工程项目和城市轨道交通系统建设投运数量的逐渐增多，由于直流输电系统单极大地运行导致了接地极附近以及城市轨道交通直流供电系统导致的轨道线路附近的交流变电站的变压器发生了相当普遍的直流偏磁问题。
偏磁引起的变压器噪声及温升问题主要是由偏磁引起的励磁电流畸变后产生的谐波所致。因此，准确测量流入中性点直流量的大小以及由此产生的畸变励磁电流谐波频谱数据是评估变压器偏磁影响的主要依据。
目前，直流监测方法均是通过霍尔传感器采样，然后简单计算一定时间内波形采样均值作为直流量大小来评估直流偏磁的影响程度。然而，实际监测数据表明，这种通过霍尔传感器均值计算直流偏磁电流的方法获得的计算结果不准确。
因此，业内亟需一种可以准确测量直流偏磁电流的解决方案。
发明内容
本说明书实施例提供了一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统，可以准确测量直流偏磁电流值，从而实现全面评估变压器直流偏磁影响。
本说明书提供的变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统是包括以下方式实现的：
一种变压器直流偏磁监测方法，包括：
通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；
根据第一预设方式，计算磁密增量；
根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
一种变压器直流偏磁监测装置，包括：
全波电流信号采集模块，用于通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
交流电流信号采集模块，用于通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
直流偏磁电流值获得模块，用于对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；
磁密增量计算模块，用于根据第一预设方式，计算磁密增量；
监测结果确定模块，用于根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
一种变压器直流偏磁监测设备，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；
根据第一预设方式，计算磁密增量；
根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
一种变压器直流偏磁监测系统，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现本说明书实施例中任意一个方法实施例方法的步骤。
本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统。一些实施例中通过利用小气隙零序互感器与霍尔元件传变特性的差异，不仅可以简单可靠的实现测量中性点处直流偏磁电流值，提高测量准确度，而且可以解决单独用霍尔元件进行直流测量不能准确同步计算问题。通过根据直流偏磁电流值、磁密增量或谐波电流增量共同评估偏磁严重程度，可以有效避免由于单一通过直流偏磁电流值评估偏磁严重程度不全面的问题。采用本说明书提供的实施方案，不仅可以准确测量直流偏磁电流值，而且可以全面评估变压器受到直流偏磁的影响。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，并不构成对本说明书的限定。在附图中：
图1是本说明书提供的一种y/d接线绕组的换流变压器中性点偏磁响应后典型波形的示意图；
图2是本说明书提供的一种自耦变压器采用差值计算实施例的直流曲线图；
图3是本说明书提供的常规变压器直流在线监测装置记录的一种典型曲线示意图；
图4是本说明书提供的变压器直流偏磁监测方法的一个实施例的流程示意图；
图5是本说明书提供的一种三圈变压器采用差值计算实施例的直流曲线图；
图6是本说明书提供的变压器直流偏磁在线监测装置的一个实施例的接线示意图；
图7是本说明书提供的一种采用三侧电流进行励磁电流畸变计算实施例的原理接线示意图；
图8是本说明书提供的变压器直流偏磁监测方法的一个具体实施例的流程示意图；
图9是本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测装置的一个实施例的模块结构示意图；
图10是本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测服务器的一个实施例的硬件结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书实施例保护的范围。
直流偏磁直接导致铁芯磁密增大，引起励磁电流的严重畸变，以及变压器振动、噪声加剧等现象，严重时会导致变压器结构及部件松动，甚至出现放电、短路等严重后果。因此对变压器直流偏磁的准确监测和对于偏磁影响程度监测至关重要。
直流偏磁电流会在变压器的线圈中产生直流安匝磁通，并导致变压器铁芯磁密显著加大以及磁通正负半波的显著不对称，由此造成磁滞伸缩回线严重扭曲变形，这是产生振动加剧、噪声增大的直接原因，同时由于励磁电流畸变后的谐波电流会造成线圈的局部过热，以及对电力系统产生严重的谐波污染。
一些实施例中，受到直流偏磁影响后，y/d接线绕组的换流变压器中性点偏磁响应后典型波形可以表示为图1所示的波形，自耦变压器中性点偏磁后典型波形可以表示为图2中第35通道霍尔元件测的电流波形。其中，图1、图2中典型波形是由a、b、c三相直流偏磁直流电流分量，a、b、c三相励磁畸变交流电流分量，以及a、b、c三相负载不平衡交流电流分量在中性点相加后合成值的综合波形组成，即变压器中性点侧出现的电流，其通常用3I0表示，其表示公式如下：
3I0＝∑Iabc偏磁直流+∑Iabc相励磁畸变电流+∑Iabc相电流     (1)
其中，Iabc偏磁直流可以理解为是a、b、c三相各自直流偏磁直流电流分量，Iabc相励磁畸变电流可以理解为是a、b、c三相各自励磁畸变交流电流分量，Iabc相电流可以理解为是a、b、c三相各自负载交流电流分量。
需要说明的是，由于变压器受到直流偏磁后，铁心饱和，励磁电流会产生畸变，因此在中性点侧的合成值在时间轴上为在一个工频周期内三相相差120度的且偏向时间轴一侧的电流波形，其中含有偏磁直流电流值、相电流中三相工频电流不平衡值以及相励磁畸变交流电流中的3、6、9、12次为主的零序性质谐波电流值组成。
一些实施例中，通过对比监测，发现目前市场广泛应用的变压器直流在线监测装置记录的典型曲线可以表示为如图3所示的波形。由图可见，其显示的直流值是一个随时间剧烈波动，甚至出现极性急速翻转的过程。上述是假定中性点电流由理想基波电流加直流电流构成，采用简单的平均值算法获得直流值。由于对中性点的监测、检测对象的组成成分或波形的认知不全面以及不准确，以及计算直流平均值的周期基本无法与实际波形周期同步，实际的非同步以及较低的采样率使得面对如图1、图2中第35道波形所进行的直流偏磁分量计算时，就必然产生如图3所示的某个直流偏磁监测实际现场记录到的趋势变化一致。因此对变压器直流偏磁的准确监测和对于偏磁影响程度监测至关重要。
本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测方法、装置、设备及系统，不仅可以准确测量直流偏磁电流值，而且可以全面评估变压器直流偏磁影响。
下面以一个具体的应用场景为例对本说明书实施方案进行说明。具体的，图4是本说明书提供的变压器直流偏磁监测方法的一个实施例的流程示意图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本说明书实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置、服务器或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理、服务器集群的实施环境)。
需要说明的是，下述实施例描述并不对基于本说明书的其他可扩展到的应用场景中的技术方案构成限制。具体的一种实施例如图4所示，本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测方法的一种实施例中，所述方法可以包括以下步骤。
S0：通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流。
其中，中性点又可以称为“零点”，可以理解为是三相或多相交流系统中星形接线的公共点。按运行需要，中性点可以分为接地或不接地等工作方式。霍尔元件也可以称为霍尔闭环电流元件或者闭环霍尔元件、霍尔传感器等，其是一种基于霍尔效应的磁传感器，可以用于检测磁场及其变化，可在各种与磁场测量有关的场合中使用。其中，霍尔元件可以传变(感应)及反映包括直流分量在内的所有电流分量。也就是说，霍尔闭环电流元件的传变特性在二次侧全部反映一次电流中的直流、交流工频周期分量以及谐波分量。一些实施场景中，直流偏磁电流可以理解为是直流，偏磁响应电流可以理解为是谐波分量，工频不平衡电流可以理解为是交流工频周期不平衡分量或零序工频电流。直流偏磁电流可以理解为公式1中∑Iabc偏磁直流，偏磁响应电流可以理解为是公式(1)中∑Iabc相励磁畸变电流，工频不平衡电流可以理解为是公式(1)中∑Iabc相电流。
需要说明的是，直流偏磁现象是指有直流电流经过中性点流入到电力变压器的绕组中，从而使变压器处于非正常工作状态。引起直流偏磁现象的原因有三种，第一种是在高压直流输电系统中，当采用单极大地回线运行方式或双极不对称运行方式时，大地中回流的直流电流就会流入到中性点接地的变压器绕组；第二种是由于地磁场与太阳等离子风的动态变化相互作用，产生地磁风暴，使地磁场发生变化，这种变化在地球表面产生了电位梯度，就会有低频感应电流流入变压器绕组，由于其频率非常低，可近似认为是直流电流；第三种是城市轨道交通的列车直流供电系统负极轨道流入大地的杂散电流，会流入沿途城市变电站的接地变压器中性点。直流偏磁电流是指在变压器绕组中出现的直流分量。当变压器绕组中出现直流分量时，变压器铁芯中含有直流磁通，直流磁通的产生将会造成变压器的铁芯达到严重饱和，从而使励磁电流发生畸变，产生大量谐波。偏磁响应电流可以理解为是励磁电流发生畸变，产生的励磁畸变电流。工频不平衡电流是指由于各相负载电流不平衡导致的中性线(零线)上产生的电流。
本说明书一个实施例中，可以利用安装在主变压器接地的中性点处的霍尔元件，采集中性点全波电流信号，以便为后续准确测量中性点处直流偏磁电流提供保障。
S2：通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号。
其中，小气隙电流互感器的铁芯中带有小气隙。小气隙电流互感器也可以称为带小气隙的零序互感器或者小气隙零序互感器、小气隙零序电流互感器等。由于铁芯中带有小气隙，使得小气隙电流互感器具有一种固有的硬件特性，该固有的硬件特性可以使得小气隙电流互感器不对直流电流产生的磁通进行传变，二次电流中不反映一次电流中的直流分量，仅仅反映交变特性的交流分量。也就是说，小气隙电流互感器的二次传变(感应)电流不反映一次电流中的直流分量。需要说明的是，对于互感器或传感器，一次电流是指主回路流过互感器或传感器的电流，二次电流是指互感器或传感器二次绕组引出的电流。
本说明书一个实施例中，由于带小气隙的零序互感器基本不传变、不反映直流分量，利用安装在主变压器接地的中性点处的小气隙电流互感器采集中性点处的除直流电流外的交流电流信号，可以为后续准确测量中性点处直流偏磁电流提供保障。
S4：对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值。
其中，差分处理可以包括差值计算、对差值计算后的结果进行采样并均值计算等。
本说明书一个实施例中，所述对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值，可以包括：计算所述全波电流信号与所述交流电流信号的差值，获得中性点处的直流电流信号；利用预设采样率对所述直流电流信号进行采样，获得采样后的直流电流信号；对所述采样后的直流电流信号进行均值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值。
一些实施场景中，可以利用在中性点增加的一个带小气隙的零序互感器与同时安装的霍尔传感器测的二次电流信号直接进行差值计算，获得中性点处的直流电流信号。由于带小气隙的零序互感器基本不传变、不反映直流分量，而霍尔元件能够传变及反映包括直流分量在内的所有分量，因此差值后的信号基本为带一点纹波系数的直流电流分量。另一些实施场景中，利用带小气隙的零序互感器与霍尔传感器测的二次电流信号进行差值计算过程中，可以先将二者实时测量的二次电流信号乘以变比后归算到相同一次电流，再进行相减获得直流电流分量(也可以称为直流偏磁电流波形)。如图2所示，图2是本说明书提供的一种自耦变压器采用差值计算实施例的直流曲线图，其中，横坐标表示时间，单位为mS，纵坐标表示电流，单位为A，35:idc表示霍尔元件测的电流波形，34:iac和36:iac1表示小气隙零序电流互感器测的电流波形，37:id表示35通道与36通道差值电流波形，其为带有一定纹波的直流电流波形，T1、T2分别表示光标对应的时间。需要说明的是，由于本实施例中使用的是输出为电压的霍尔元件，所以图2中35通道、37通道中数值以电压为单位显示，其中，1A＝1V。如图5所示，图5是本说明书提供的一种三圈变压器采用差值计算实施例的直流曲线图，其中，横坐标表示时间，单位为mS，纵坐标表示电流，单位为A，最上部15通道Idc波形为霍尔元件测的电流波形，其含有明显直流分量，中间16通道iac波形为小气隙零序电流互感器测的电流波形，最下部17通道id波形为15通道波形和16通道波形的差值电流波形，其为带有一定纹波的直流电流，T1、T2分别表示光标对应的时间。
一些实施场景中，在获得直流分量波形后，可以对直流分量波形进行预设时间的平均值计算，获得比较理想的直流电流值。其中，一些实施场景中，预设时间通常大于一秒，具体可根据实际场景确定，本说明书对此不作限定。例如一些实施场景中，在获得直流分量波形后，可以对该波形进行1秒或更长时间的平均值计算，获得比较准确的直流偏磁电流值。以图5所示为例，在获得id后，可以对id进行1秒的均值计算，获得非常准确并且真实的流入中性点的偏磁输入直流值，即变压器直流偏磁电流值。
本说明书一个实施例中，可以根据下述公式计算直流偏磁电流值：
Idc＝1/T∫(I(t)霍尔元件-I(t)小气隙零序互感器)dt  (2)
其中，Idc表示直流偏磁电流值，T表示预设时间，I(t)霍尔元件表示利用霍尔元件采集的全波电流信号，I(t)小气隙零序互感器表示利用小气隙零序互感器采集的交流电流信号。
本说明书实施例中，由于获得的直流电流值可以非常直观地反映出直流偏磁电流的大小及极性，不存在计算周期与实际波形不同步问题，即对带有一点纹波系数的直流电流分量进行平均值计算时不需要进行同步周期处理，从而可以克服计算周期及实际波形不能准确同步造成的计算精度问题，提高中性点处直流偏磁电流值的测量精度。
如图6所示，图6是本说明书提供的变压器直流偏磁在线监测装置的一个实施例的接线示意图。其中，标号“1”表示霍尔传感器，标号“2”表示小气隙零序互感器，标号“3”表示监测装置，标号“4”表示中性点接地刀闸。其中，霍尔传感器测的电流和小气隙零序互感器测的电流通过相应变比(图中K1、K2)归算到一次电流后，进行差分处理，并进行相应滤波(平均值计算)获得直流偏磁电流(图中Idc)，小气隙零序互感器测的电流通过FFT变化获得谐波电流值(图中In)。一些实施例中，可以利用如图6所示的装置准确测量中性点处的直流偏磁电流。例如一些实施场景中，可以先在中性点安装加装小气隙电流互感器以及闭环霍尔电流元件，然后分别对小气隙电流互感器和闭环霍尔电流元件测量的二次电流输出进行采样处理，并对采样处理后的二采样值乘以相应变比后进行实时差分计算，获得的差分波形就可以理解为是直流分量的波形，最后对直流波形进行预设周期的平均值计算，就可以获得准确的中性点处的直流偏磁电流值。
本说明书一个实施例中，为了精确还原一次电流波形中的多次谐波信号，对采样率有较高要求。其中，一些实施场景中，较高要求的采样率通常基本能够证实反映3、6、9、12(主要为3、6、9次，其中3次最大，6次次之，9次最小，12次可以不计)次的真实谐波波形。
考虑到采样信号中可能包括9次及以上的谐波电流波形，而过小采样率可能会造成计算误差加大，过大可能导致硬件及软件成本加重，计算复杂。一些实施场景中，经过计算，工频周期采样点数64或128最合理。因此，本说明书实施例中，采样率优选每工频周期采样点数为64或128。例如一些实施场景中，可以实时利用每工频周波64或128点采样值，精确还原一次电流波形中的2-9次谐波信号，然后进行差值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值。其中，每工频指50Hz。需要说明的是，一般对工频电流波形，采用16点计算可以满足精度要求，对于8、9次谐波电流波形采用128点即可以反映波形真实性，也可以满足精度要求。其它实施场景中，采样值可以根据实际需求合理选择。
本说明书实施例中，利用带小气隙的零序互感器与霍尔元件传变特性的差异，可以解决单独用霍尔元件进行直流测量不能准确同步计算问题的同时，简单可靠的测量中性点处直流偏磁电流值，提高测量准确度。
本说明书一个实施例中，在获得直流偏磁电流值后，可以将直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值进行比较，从而可以根据直流偏磁电流值直观反映偏磁严重程度。一些实施场景中，将直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值进行比较，当直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值时，可以确定变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警或其他动作命令，以便工作人员进行相应处理。其中，预先设置的直流阈值可以根据实际经验预先获得，本说明书对此不作限定，例如，南网《电容型直流偏磁抑制装置技术规范》中预先设置的直流阈值为10A，国网《油浸式变压器(电抗器)状态评价导则》中预先设置的直流阈值为3A等。
另一些实施场景中，将直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值进行比较，当直流偏磁电流值小于等于预先设置的直流阈值时，可以确定变压器直流偏磁监测结果为正常。
本说明书实施例中，在获得直流偏磁电流值后，可以基于获得直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值的关系，确定变压器直流偏磁监测结果，从而可以对偏磁严重程度进行评估。
S6：根据第一预设方式，计算磁密增量。
偏磁引起的变压器噪声及温升问题主要是由偏磁引起铁芯饱和，导致励磁电流畸变产生大量非特征谐波所致。监测中性点直流偏磁是为了确定直流偏磁电流值大小和方向，从而直观反映偏磁的影响程度。然而，单一通过获得直流偏磁电流数值评估偏磁严重程度并不全面。由于直流偏磁电流、励磁电流畸变以及由此产生的振动、噪声之间为因果关系，因此，监测技术研究及其应用可以从因果方面的特征数据、数值监测分析可以更全面有效。
需要说明的是，从大地引入的直流偏磁电流以及偏磁后引起的铁芯饱和，进而导致的励磁电流畸变，均是变压器出现噪声、振动、温升异常的直接原因。励磁电流畸变程度、中性点直流偏磁电流大小均可以间接反映出偏磁的严重程度，其对于变压器产生的危害主要以噪声、振动以及局部过热程度反映。但从方便电气测量以及直接电气测量的角度，利用在中性点侧易于测量的直流偏磁电流、中性点侧反映励磁电流畸变程度的3、6、9、12次谐波是可以很好反映铁芯饱和程度的特征量。
直流偏磁电流通过变压器线圈后，其直接在电气特性方面的影响结果表征为励磁电流畸变。由于直流偏磁通过线圈后，其直流安匝磁通控制的铁芯饱和具有阀控特性，对变压器的影响不仅与直流偏磁电流大小相关，还与铁芯开始进入饱和时刻相关。而铁芯开始进入饱和时刻与系统电压水平、变压器铁芯结构、铁芯设计、变压器的接线组别以及变压器第三线圈带有滤波电容器等有关，其最终表现在电气特性的变化方面，就是励磁绕组的励磁电流畸变的程度上。其中，励磁绕组的励磁电流畸变程度愈大，振动与噪声愈大，对变压器的影响也愈大。因此，准确监测直流偏磁电流大小是评估直流偏磁影响程度其中一个重要因子，同时还应考虑由此产生的励磁畸变电流波形及其包含的谐波，以及大量变压器同时偏磁后产生的非特征谐波污染电力系统问题。
本说明书一些实施例中，为了更全面的评估偏磁影响严重程度，在监测和评估偏磁直流的数量之大小以及方向的同时，还记录及分析变压器线圈电流及中性点侧电流波形畸变，记录和分析变压器噪声以及振动，从而可以更全面的确定偏磁影响严重程度以及导致偏磁影响严重的重要特征指标。
一些研究表明，变压器的噪声在一定范围内与铁芯磁密近乎线性关系，而铁芯损耗则与磁密的平方相关，即：
A(dB)＝k0(B-B1)+b  (3)
PFe≈CFef1.3B2G  (4)
其中，A表示声压级，k0表示材料系数，B表示铁芯磁密，B1表示拐点磁密，b表示结构系数，PFe表示铁芯损耗，CFe表示铁芯损耗系数，f表示基波频率，G表示铁芯重量。其中，B1一般小于饱和磁密，b与变压器尺寸、重量相关。
可见，磁密增量可以用于评估变压器偏磁影响严重成程度。
本说明书一个实施例中，在获得直流偏磁电流值后，还可以基于预设方式计算磁密增量，以便根据直流偏磁电流值和磁密增量共同评估偏磁严重程度，避免由于单一通过直流偏磁电流值评估偏磁严重程度不全面的问题。
本说明书一个实施例中，所述根据第一预设方式，计算磁密增量，可以包括：根据下述公式计算所述磁密增量：
Figure BDA0002550153930000111
其中，ΔB表示磁密增量，X0表示基波额定励磁阻抗，n表示2次以上谐波次数，S表示铁芯截面积，W表示偏磁直流通过的绕组匝数，f表示基波频率，In表示n次谐波电流值。其中，公式(5)可以计算和描述非特征谐波电流增量污染和波形畸变严重程度。
本说明书一个实施例中，所述谐波电流值的获取方式可以包括：采集变压器各侧电流，计算变压器励磁畸变电流，基于所述变压器励磁畸变电流，获得谐波电流值。其中，可以按照下述公式计算变压器励磁畸变电流：
I差值(t)＝IB1(t)+IB2(t)/k12+IB3(t)/k13  (6)
其中，I差值(t)表示变压器励磁电流值，IB1(t)、IB2(t)、IB3(t)分别表示变压器高中低压侧B相电流转换为一次电流的实时采样值，k12，k13分别表示变压器高中压电压变比和高低压电压变比值。
例如一些实施场景中，可以利用变压器各侧电流互感器测量电流，然后通过电压变比进行能量传输平衡计算后，计算变压器励磁电流。例如，可以通过变压器三侧常规电流互感器信号获得，不需要特殊传感器。需要说明的是，由于通常直流偏磁造成的偏磁影响三相对称一致，实际监测时可以仅仅监测一相(B相)的差值电流，通过公式(6)计算变压器励磁畸变电流，其中，I差值(t)为变压器三侧一次电流归算到变压器电压变比后的差值，除过测量误差外，理论上可以认为是变压器励磁畸变电流。
一些实施场景中，在获得变压器励磁畸变电流后，可以通过傅立叶变换(FFT)分解出各次谐波，从而获得磁密增量。如图7所示，图7是本说明书提供的一种采用三侧电流进行励磁电流畸变计算实施例的原理接线示意图。其中，TR表示变压器，CT1、CT2、CT3分别表示变压器高、中、低压各侧的套管电流互感器。一些实施场景中，可以基于图7所示接线图，先采样各侧电流，然后根据公式(6)求差增量，通过FFT分解出2-9次谐波，最后可以根据分解出的谐波计算磁密增量或者谐波电流增量。
本说明书另一个实施例中，所述谐波电流值的获取方式可以包括：基于中性点处小气隙电流互感器的测量电流，获得谐波电流值。例如一些实施场景中，可以通过中性点小气隙电流互感器监测到的3、6、9以及12次谐波电流值。
S8：根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
其中，变压器直流偏磁监测结果可以理解为变压器的偏磁响应程度，其可以包括变压器偏磁影响不严重、变压器偏磁影响严重。
本说明书一个实施例中，所述根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果，可以包括：分别判断所述直流偏磁电流值和所述磁密增量是否满足第一预设阈值条件；当所述直流偏磁电流值和所述磁密增量中存在一个不满足第一预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。其中，第一预设阈值条件可以包括预先设置的直流阈值和预先设置的磁密增量阈值，其可以根据实际场景进行设置，本说明书对此不作限定。直流偏磁电流值和磁密增量中存在一个不满足第一预设阈值条件可以理解为直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值或者磁密增量大于预先设置的磁密增量阈值，或者直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值且磁密增量大于预先设置的磁密增量阈值。例如一些实施场景中，可以预先设置直流阈值和磁密增量阈值，然后将获得的直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值进行比较，将获得的磁密增量与预先设置的磁密增量阈值进行比较，当直流偏磁电流值小于等于预先设置的直流阈值且磁密增量小于等于预先设置的磁密增量阈值时，说明变压器偏磁影响不严重，此时工作人员可以不进行相应处理。一些实施场景中，当直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值或者磁密增量大于预先设置的磁密增量阈值，或者直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值且磁密增量大于预先设置的磁密增量阈值时，说明变压器偏磁影响严重，此时可以发出告警或其他动作命令，以便工作人员进行相应处理。
一些实施场景中，可以按照下述公式将获得的磁密增量与预先设置的磁密增量阈值进行比较：
Figure BDA0002550153930000131
其中，B0表示空载励磁电流下的磁密，可以理解为是预先设置的磁密增量阈值。
本说明书实施例中，在获得直流偏磁电流值和磁密增量后，可以基于直流偏磁电流值和磁密增量共同评估偏磁严重程度，从而可以有效避免由于单一通过直流偏磁电流值评估偏磁严重程度不全面的问题。
一些实施场景中，计算磁密增量时无法提供变压器的一些具体参数(如磁密设计取值，铁心材料规格，安匝数，铁心截面积等)，从而无法根据磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。根据南网《电容型直流偏磁抑制装置技术规范》第5条配置原则要求，当无法提供变压器具体参数(如磁密设计取值，铁心材料规格，安匝数，铁心截面积等)时，变压器每相绕组允许的直流偏磁电流可以按单相变压器为额定电流的0.3％、三相五柱变压器为额定电流的0.5％、三相三柱变压器为额定电流的0.7％考虑。此时，可以通过计算谐波电流增量来控制投入抑制装置或判定电抗器噪声及损耗是否越限。
本说明书一个实施例中，当根据所述第一预设方式无法计算所述磁密增量时，还可以包括：根据第二预设方式，计算谐波电流增量；相应的，根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果。
一些实施场景中，所述根据第二预设方式，计算谐波电流增量，可以包括：根据下述公式计算所述谐波电流增量：
Figure BDA0002550153930000141
其中，ΔI表示谐波电流增量，n表示2次以上谐波次数，In表示n次谐波电流值。
本说明书一个实施例中，所述根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果，可以包括：分别判断所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量是否满足第二预设阈值条件；当所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量中存在一个不满足第二预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。其中，第二预设阈值条件可以包括预先设置的直流阈值和预先设置的谐波电流增量阈值，其可以根据实际场景进行设置，本说明书对此不作限定。直流偏磁电流值和谐波电流增量中存在一个不满足第二预设阈值条件可以理解为直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值或者谐波电流增量大于预先设置的谐波电流增量阈值，或者直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值且谐波电流增量大于预先设置的谐波电流增量阈值。例如一些实施场景中，可以预先设置直流阈值和谐波电流增量阈值，然后将获得的直流偏磁电流值与预先设置的直流阈值进行比较，将获得的谐波电流增量与预先设置的谐波电流增量阈值进行比较，当直流偏磁电流值小于等于预先设置的直流阈值且谐波电流增量小于等于预先设置的谐波电流增量阈值时，说明变压器偏磁影响不严重，此时工作人员可以不进行相应处理。一些实施场景中，当直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值或者谐波电流增量大于预先设置的谐波电流增量阈值，或者直流偏磁电流值大于预先设置的直流阈值且谐波电流增量大于预先设置的谐波电流增量阈值时，说明变压器偏磁影响严重，此时可以发出告警或其他动作命令，以便工作人员进行相应处理。
一些实施场景中，可以按照下述公式将获得的谐波电流增量与预先设置的谐波电流增量阈值进行比较：
Figure BDA0002550153930000151
其中，k1×k2×Ie表示预先设置的谐波电流增量阈值，k1表示反映变压器结构的系数，k2表示采用中性点侧测量到的仅仅反映3、6、9、12次谐波占比的系数，取值范围可以为0-2之间，Ie表示变压器绕组额定电流。一些实施场景中，用变压器相电流中励磁畸变电流谐波值时，k2取1。当变压器为单相变压器时，k1为0.3％；当变压器为三相五柱变压器时，k1为0.5％；当变压器为三相三柱变压器时，k1为0.7％。一些实施场景中，其中，当谐波电流增量大于预先设置的谐波电流增量阈值时，可以打开中性点串接的电容器或电阻的旁路开关，将电容器或电阻串入中性点，起到隔离直流或限制直流电流作用，即控制投入抑制装置。
需要说明的是，公式(8)、(9)中谐波电流值的获取方式与公式(5)中类似，可以参照公式(5)中获取方式获取，对此不作赘述。需要说明的是，一些实施场景中，可以通过中性点小气隙电流互感器监测到的3、6、9以及12次谐波电流值，然后按照公式(9)进行比较。
本说明书实施例中，如果谐波电流值主要以中性点侧的3、6、9、12次谐波电流进行计算，由于Y星形接线接地的变压器组具有零序电流过滤器的作用，可以很好的反映偏磁后励磁畸变电流中大量的3、6、9以及12次谐波电流突变，采用中性点侧电流中的3、6、9、12次谐波进行偏磁影响的量化分析和评估可以有效消除相电流中的背景谐波(以正序、负序谐波为主，零序谐波很小)影响，从而可以使测量计算更加简便的同时，提高监测准确度。其中，三倍频谐波属于零序电流，1、4、7、10…次谐波为正序电流，2、5、8、11…次谐波为负序电流。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。如图8所示，图8是本说明书提供的变压器直流偏磁监测方法的一个具体实施例的流程示意图。在本具体实施例中，可以包括以下步骤。
(1)在变压器中性点加装霍尔电流元件，采集中性点全波电流；
其中，中性点全波电流可以理解为中性点全波电流信号，可以包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流。
(2)在变压器中性点加装小气隙电流互感器，采集中性点交变特性交流电流成分；
其中，中性点交变特性交流电流成分可以理解为性点除直流电流外的交流电流信号。
(3)对全波电流和交变特性交流电流成分进行差分处理；
本实施例中，可以对全波电流和交变特性交流电流成分进行每周波至少64点采样处理后求差，得到直流偏磁电流波形，然后再进行时间周期T平均值处理，获得精确的直流偏磁电流值。
(4)判断直流偏磁电流值是否越限；
本实施例中，当直流偏磁电流值大于预先设定的直流阈值时，说明直流偏磁电流值越限，此时可以发出告警。当直流偏磁电流值小于等于预先设定的直流阈值时，说明直流偏磁电流值没有越限，此时为了更全面的评估偏磁影响严重程度，可以执行步骤(5)。
(5)采集变压器各侧电流，计算变压器励磁畸变电流，获得谐波电流值；
本实施例中，可以通过采集变压器三侧B相电流(如图8中IB1、IB2、IB3，其中，IB1表示高压侧、IB2表示中压侧、IB3表示低压侧)，按照公式(6)进行变压器励磁畸变电流，从而确定励磁畸变后的增量非特征谐波电流中2到9次谐波电流值。
(6)基于小气隙零序互感器采集的电流，获得变压器励磁畸变电流中流入中性点的3、6、9次谐波电流值；
本实施例中，可以对中性点小气隙零序互感器采集电流进行FFT，从而获得变压器励磁畸变电流中流入中性点的3、6、9次谐波电流值。
本实施例中，可以对计算变压器励磁畸变采集电流进行FFT，从而获得变压器励磁畸变电流中的2到9次谐波电流值。
(7)计算磁密增量和谐波电流增量；
本实施例中，可以按照公式(5)计算磁密增量ΔB。
本实施例中，当无法提供变压器具体参数(如磁密设计取值，铁心材料规格，安匝数，铁心截面积等)时，可以按照公式(8)计算谐波电流增量ΔI。
(8)判断磁密增量或谐波电流增量是否越限；
本实施例中，可以判断ΔB与预先设置的磁密增量阈值的关系，来监测变压器偏磁影响严重成程度。
本实施例中，当无法提供变压器具体参数(如磁密设计取值，铁心材料规格，安匝数，铁心截面积等)时，可以判断ΔI与谐波电流增量阈值的关系，来监测励磁电流畸变严重程度，进一步控制投入抑制装置或判定电抗器噪声及损耗是否越限。
本实施例中，当ΔB大于预先设置的磁密增量阈值或者ΔI大于谐波电流增量阈值时，说明磁密增量或谐波电流增量越限，此时可以发出告警。当ΔB小于等于预先设置的磁密增量阈值或者ΔI小于等于谐波电流增量阈值时，说明磁密增量或谐波电流增量没有越限，此时为了更全面的评估偏磁影响严重程度，可以执行步骤(9)。
(9)根据直流偏磁电流值、磁密增量和/或谐波电流增量监测变压器偏磁影响程度。
本实施例中，当ΔB小于等于预先设置的磁密增量阈值或者ΔI小于等于谐波电流增量阈值时，说明磁密增量或谐波电流增量没有越限，此时为了更全面的评估偏磁影响严重程度，可以根据直流偏磁电流值、磁密增量和/或谐波电流增量监测变压器偏磁影响程度。
本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测方法，通过利用小气隙零序互感器与霍尔元件传变特性的差异，不仅可以简单可靠的实现测量中性点处直流偏磁电流值，提高测量准确度，而且可以解决单独用霍尔元件进行直流测量不能准确同步计算问题。通过根据直流偏磁电流值、磁密增量或谐波电流增量共同评估偏磁严重程度，可以有效避免由于单一通过直流偏磁电流值评估偏磁严重程度不全面的问题。
本说明书中上述方法的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参加即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
基于上述所述的一种变压器直流偏磁监测方法，本说明书一个或多个实施例还提供一种变压器直流偏磁监测装置。所述的装置可以包括使用了本说明书实施例所述方法的系统(包括分布式系统)、软件(应用)、模块、组件、服务器、客户端等并结合必要的实施硬件的装置。基于同一创新构思，本说明书实施例提供的一个或多个实施例中的装置如下面的实施例所述。由于装置解决问题的实现方案与方法相似，因此本说明书实施例具体的装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
具体地，图9是本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测装置的一个实施例的模块结构示意图，如图9所示，本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测装置可以包括：全波电流信号采集模块120，交流电流信号采集模块122，直流偏磁电流值获得模块124，磁密增量计算模块126，监测结果确定模块128。
全波电流信号采集模块120，可以用于通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
交流电流信号采集模块122，可以用于通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
直流偏磁电流值获得模块124，可以用于对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；
磁密增量计算模块126，可以用于根据第一预设方式，计算磁密增量；
监测结果确定模块128，可以用于根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述直流偏磁电流值获得模块124，可以包括：
差值计算单元1240，可以用于计算所述全波电流信号与所述交流电流信号的差值，获得中性点处的直流电流信号；
采样单元1242，可以用于利用预设采样率对所述直流电流信号进行采样，获得采样后的直流电流信号；
直流偏磁电流值获得单元1244，可以用于对所述采样后的直流电流信号进行均值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述磁密增量计算模块126，可以包括：
磁密增量计算单元1260，可以用于根据下述公式计算所述磁密增量：
Figure BDA0002550153930000191
其中，ΔB表示磁密增量，X0表示基波额定励磁阻抗，n表示2次以上谐波次数，S表示铁芯截面积，W表示偏磁直流通过的绕组匝数，f表示基波频率，In表示n次谐波电流值。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，当根据磁密增量计算模块无法计算所述磁密增量时，还可以包括：
谐波电流增量计算模块，可以用于根据第二预设方式，计算谐波电流增量；
相应的，根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述谐波电流增量计算模块，可以包括：
谐波电流增量计算单元，可以用于根据下述公式计算所述谐波电流增量：
Figure BDA0002550153930000192
其中，ΔI表示谐波电流增量，n表示2次以上谐波次数，In表示n次谐波电流值。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述谐波电流值的获取方式包括：
励磁畸变电流计算单元，用于采集变压器各侧电流，按照下述公式计算变压器励磁畸变电流：
I差值(t)＝IB1(t)+IB2(t)/k12+IB3(t)/k13
其中，I差值(t)表示变压器励磁电流值，IB1(t)、IB2(t)、IB3(t)分别表示变压器高中低压侧B相电流转换为一次电流的实时采样值，k12，k13分别表示变压器高中压电压变比和高低压电压变比值；
第一谐波电流值获得单元，用于基于所述变压器励磁畸变电流，获得谐波电流值；或者，
第二谐波电流值获得单元，用于基于中性点处小气隙电流互感器的测量电流，获得谐波电流值。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述监测结果确定模块128，可以包括：
第一判断单元1280，可以用于分别判断所述直流偏磁电流值和所述磁密增量是否满足第一预设阈值条件；
第一监测结果确定单元1282，可以用于当所述直流偏磁电流值和所述磁密增量中存在一个不满足第一预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
基于前述方法所述实施例的描述，本说明书所述装置的另一个实施例中，所述根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果，可以包括：
第二判断单元，可以用于分别判断所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量是否满足第二预设阈值条件；
第二监测结果确定单元，可以用于当所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量中存在一个不满足第二预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测装置，通过利用小气隙零序互感器与霍尔元件传变特性的差异，不仅可以简单可靠的实现测量中性点处直流偏磁电流值，提高测量准确度，而且可以解决单独用霍尔元件进行直流测量不能准确同步计算问题。通过根据直流偏磁电流值、磁密增量或谐波电流增量共同评估偏磁严重程度，可以有效避免由于单一通过直流偏磁电流值评估偏磁严重程度不全面的问题。
需要说明的，上述所述的装置根据方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本说明书还提供一种变压器直流偏磁监测设备的实施例，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；
根据第一预设方式，计算磁密增量；
根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
需要说明的，上述所述的设备根据方法或装置实施例的描述还可以包括其他的实施方式。具体的实现方式可以参照相关方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本说明书还提供一种变压器直流偏磁监测系统的实施例，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述任意一个或者多个实施例中所述方法的步骤，例如包括：通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；根据第一预设方式，计算磁密增量；根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。所述的系统可以为单独的服务器，也可以包括使用了本说明书的一个或多个所述方法或一个或多个实施例装置的服务器集群、系统(包括分布式系统)、软件(应用)、实际操作装置、逻辑门电路装置、量子计算机等并结合必要的实施硬件的终端装置。
本说明书所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图10是本说明书提供的一种变压器直流偏磁监测服务器的一个实施例的硬件结构框图，该服务器可以是上述实施例中的变压器直流偏磁监测装置或变压器直流偏磁监测系统。如图10所示，服务器10可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器100(处理器100可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器200、以及用于通信功能的传输模块300。本领域普通技术人员可以理解，图10所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器10还可包括比图10中所示更多或者更少的组件，例如还可以包括其他的处理硬件，如数据库或多级缓存、GPU，或者具有与图10所示不同的配置。
存储器200可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本说明书实施例中的变压器直流偏磁监测方法对应的程序指令/模块，处理器100通过运行存储在存储器200内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器200可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器200可进一步包括相对于处理器100远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输模块300用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输模块300包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输模块300可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书提供的上述实施例所述的方法或装置可以通过计算机程序实现业务逻辑并记录在存储介质上，所述的存储介质可以计算机读取并执行，实现本说明书实施例所描述方案的效果。
所述存储介质可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。所述存储介质有可以包括：利用电能方式存储信息的装置如，各式存储器，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置如，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置如，CD或DVD。当然，还有其他方式的可读存储介质，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
本说明书提供的上述变压器直流偏磁监测方法或装置实施例可以在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，如使用windows操作系统的c++语言在PC端实现、linux系统实现，或其他例如使用android、iOS系统程序设计语言在智能终端实现，以及基于量子计算机的处理逻辑实现等。
需要说明的是说明书上述所述的装置、计算机存储介质、系统根据相关方法实施例的描述还可以包括其他的实施方式，具体的实现方式可以参照对应方法实施例的描述，在此不作一一赘述。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书实施例并不局限于必须是符合行业通信标准、标准计算机数据处理和数据存储规则或本说明书一个或多个实施例所描述的情况。某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例，仍然可以属于本说明书实施例的可选实施方案范围之内。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardwareDescription Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元中的部分具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、平板电脑、智能手机等。
虽然本说明书一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把部分模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储、石墨烯存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，包括：
通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；包括：计算所述全波电流信号与所述交流电流信号的差值，获得中性点处的直流电流信号；利用预设采样率对所述直流电流信号进行采样，获得采样后的直流电流信号；对所述采样后的直流电流信号进行均值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值；
根据第一预设方式，计算磁密增量；包括：根据下述公式计算所述磁密增量：
Figure FDA0004035047220000011
其中，ΔB表示磁密增量，X0表示基波额定励磁阻抗，n表示2次以上谐波次数，S表示铁芯截面积，W表示偏磁直流通过的绕组匝数，f表示基波频率，In表示n次谐波电流值；
根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当根据所述第一预设方式无法计算所述磁密增量时，所述方法还包括：
根据第二预设方式，计算谐波电流增量；
相应的，根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据第二预设方式，计算谐波电流增量，包括：
根据下述公式计算所述谐波电流增量：
Figure FDA0004035047220000012
其中，ΔI表示谐波电流增量，n表示2次以上谐波次数，In表示n次谐波电流值。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述谐波电流值的获取方式包括：
采集变压器各侧电流，按照下述公式计算变压器励磁畸变电流：
I差值(t)＝IB1(t)+IB2(t)/k12+IB3(t)/k13
其中，I差值(t)表示变压器励磁电流值，IB1(t)、IB2(t)、IB3(t)分别表示变压器高中低压侧B相电流转换为一次电流的实时采样值，k12，k13分别表示变压器高中压电压变比和高低压电压变比值；
基于所述变压器励磁畸变电流，获得谐波电流值；或者，
基于中性点处小气隙电流互感器的测量电流，获得谐波电流值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果，包括：
分别判断所述直流偏磁电流值和所述磁密增量是否满足第一预设阈值条件；
当所述直流偏磁电流值和所述磁密增量中存在一个不满足第一预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果，包括：
分别判断所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量是否满足第二预设阈值条件；
当所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量中存在一个不满足第二预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
7.一种变压器直流偏磁监测装置，其特征在于，包括：
全波电流信号采集模块，用于通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
交流电流信号采集模块，用于通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
直流偏磁电流值获得模块，用于对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；所述直流偏磁电流值获得模块，包括：差值计算单元，用于计算所述全波电流信号与所述交流电流信号的差值，获得中性点处的直流电流信号；采样单元，用于利用预设采样率对所述直流电流信号进行采样，获得采样后的直流电流信号；直流偏磁电流值获得单元，用于对所述采样后的直流电流信号进行均值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值；
磁密增量计算模块，用于根据第一预设方式，计算磁密增量；所述磁密增量计算模块，包括：磁密增量计算单元，用于根据下述公式计算所述磁密增量：
Figure FDA0004035047220000031
其中，ΔB表示磁密增量，X0表示基波额定励磁阻抗，n表示2次以上谐波次数，S表示铁芯截面积，W表示偏磁直流通过的绕组匝数，f表示基波频率，In表示n次谐波电流值；
监测结果确定模块，用于根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当根据磁密增量计算模块无法计算所述磁密增量时，所述装置还包括：
谐波电流增量计算模块，用于根据第二预设方式，计算谐波电流增量；
相应的，根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述谐波电流增量计算模块，包括：
谐波电流增量计算单元，用于根据下述公式计算所述谐波电流增量：
Figure FDA0004035047220000032
其中，ΔI表示谐波电流增量，n表示2次以上谐波次数，In表示n次谐波电流值。
10.根据权利要求7或9所述的装置，其特征在于，所述谐波电流值的获取方式包括：
励磁畸变电流计算单元，用于采集变压器各侧电流，按照下述公式计算变压器励磁畸变电流：
I差值(t)＝IB1(t)+IB2(t)/k12+IB3(t)/k13
其中，I差值(t)表示变压器励磁电流值，IB1(t)、IB2(t)、IB3(t)分别表示变压器高中低压侧B相电流转换为一次电流的实时采样值，k12，k13分别表示变压器高中压电压变比和高低压电压变比值；
第一谐波电流值获得单元，用于基于所述变压器励磁畸变电流，获得谐波电流值；或者，
第二谐波电流值获得单元，用于基于中性点处小气隙电流互感器的测量电流，获得谐波电流值。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述监测结果确定模块，包括：
第一判断单元，用于分别判断所述直流偏磁电流值和所述磁密增量是否满足第一预设阈值条件；
第一监测结果确定单元，用于当所述直流偏磁电流值和所述磁密增量中存在一个不满足第一预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述根据所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量确定变压器直流偏磁监测结果，包括：
第二判断单元，用于分别判断所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量是否满足第二预设阈值条件；
第二监测结果确定单元，用于当所述直流偏磁电流值和所述谐波电流增量中存在一个不满足第二预设阈值条件时，确定所述变压器直流偏磁监测结果为异常，发出告警。
13.一种变压器直流偏磁监测设备，其特征在于，包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
通过安装于主变压器接地的中性点处霍尔元件，采集中性点全波电流信号，所述全波电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；
通过安装于主变压器接地的中性点处小气隙电流互感器，采集中性点交流电流信号；
对所述全波电流信号和所述交流电流信号进行差分处理，获得中性点处的直流偏磁电流值；包括：计算所述全波电流信号与所述交流电流信号的差值，获得中性点处的直流电流信号；利用预设采样率对所述直流电流信号进行采样，获得采样后的直流电流信号；对所述采样后的直流电流信号进行均值计算，获得中性点处的直流偏磁电流值；
根据第一预设方式，计算磁密增量；包括：根据下述公式计算所述磁密增量：
Figure FDA0004035047220000051
其中，ΔB表示磁密增量，X0表示基波额定励磁阻抗，n表示2次以上谐波次数，S表示铁芯截面积，W表示偏磁直流通过的绕组匝数，f表示基波频率，In表示n次谐波电流值；
根据所述直流偏磁电流值和所述磁密增量确定变压器直流偏磁监测结果。
14.一种变压器直流偏磁监测系统，其特征在于，包括至少一个处理器以及存储计算机可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1-6中任意一项所述方法的步骤。
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