CN112260599A - 一种调容调压预测控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于控制方法，具体涉及一种调容调压预测控制方法。它包括：步骤一：计算容性短路电阻；步骤二：采样；步骤三：计算短路电阻；步骤四：判断误差；步骤五：曲线拟合；步骤六：预测；步骤七：判断。本发明的显著效果是：节省了大量计算量，提高了计算的效率；快速判断调容变压器是否已经出现潜在风险；避免了大部分无风险点对曲线拟合结果影响；避免了调容变压器突然损坏对电网的影响。
Description
技术领域
本发明属于控制方法，具体涉及一种调容调压预测控制方法。
背景技术
在我国的工业开发区、居民小区以及广大农村，峰谷负荷变化很大，负荷低谷时变压器接近空载运行，导致变压器损耗的很大一部分为空载损耗，据统计，全国变压器总损耗约占系统发电量的10％，其中配电变压器损耗占比约为总损耗的70％。所以，降低配电变压器的损耗特别是空载损耗具有十分重要的意义。但普通配电变压器的容量选择是个难题，容量若选择过大，则大马拉小车，经济效益下降；容量选择过小，则小马拉大车，供电可靠性下降。
调容变压器具有大、小两个容量，可根据用电负荷及时改变容量，可在提高供电可靠性的同时有效降低空载损耗，是解决上述问题的有效设备。
经过一百多年的发展，调容变压器已经实现了，根据电网的需要自动调节的功能。制约调容变压器发展的重要因素之一就是调容变压器的老化问题。调容变压器一般设置在室外，随着使用年限的增加，调容变压器经常会出现原因不明的调节不到位，甚至调节失灵。
通过几代电力人的不懈努力研究，发现导致调容变压器调节失灵的重要原因之一是调容变压器内部导磁装置的老化。然而现有技术中，并没有验证调容变压器导磁装置是否满足要求的方法。因此需要建立一种调容调压预测控制方法。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种调容调压预测控制方法。
本发明是这样实现的：一种调容调压预测控制方法，包括下述步骤：
步骤一：计算容性短路电阻
计算容性短路电阻；
步骤二：采样
对调容变压器低电压一侧的输出参数进行采样，
步骤三：计算短路电阻
计算实时采样对应的短路电阻；
步骤四：判断误差
判断短路电阻误差是否超过阈值，根据判断结果决定是继续循环采样，还是进行后续步骤；
步骤五：曲线拟合
对感性短路电阻进行曲线拟合；
步骤六：预测
用曲线拟合结果进行预测，并计算出对应的短路电阻和对应的误差比例；
步骤七：判断
判断预测得到的误差比例是否超过阈值，根据判断结果决定是否提示更换调容变压器还是重复采样。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤一包括下述内容，
步骤1.1：计算额定电流下的感性短路电阻
用下述公式计算额定电流下的感性短路电阻k额感
上式中f表示电网的频率，一般取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
I额表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到，
步骤1.2：计算额定电流下的容性短路电阻
通过下述公式
上式中k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
k额感表示额定电流下的感性短路电阻，该参数通过步骤1.1计算得到；
k容表示要计算的容性短路电阻。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤二包括下述内容，
采样频率至少是电网频率的100倍，采样只针对电流进行，采样结果记为Ii，即第i次采样时电流。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤三包括下述内容，
步骤3.1：计算感性短路电阻
用下述公式计算感性短路电阻ki
上式中f表示电网的频率，取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
Ii表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到，
步骤3.2：计算短路电阻
通过下述公式
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻；
ki表示实时计算得到的感性短路电阻，该参数通过步骤3.1计算得到；
k容表示容性短路电阻，该参数为步骤1.2得到的参数。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤四包括下述内容，
用下述公式计算误差
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻，该参数的数值由步骤3.2得到，
k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
Δki表示计算出的误差比例；
||表示取绝对值；
然后进行如下判断，若Δki≤4％，则令中间参数S＝0，并执行步骤二；若Δki>4％，则令S＝S+1，
然后判断S≥4是否成立，若S的不等式不成立，则执行步骤二，否则记录当前的采样次数i，为方便后续计算将该采样次数记为ia，并执行步骤五。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤五包括下述内容，
以参数ia为最后一个采样参数，提取系统记录的相邻前100个感性短路电阻ki，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足100个，则全部提取，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足5个，则直接发出报警，提示工作人员调容变压器需要更换，
以提取出的若干个感性短路电阻ki为原始数据，以函数形式
为基础，进行曲线拟合，求出函数中的参量a、b、c。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤六包括下述内容，
用步骤五得到的曲线拟合结果，以ia为第一个预测结果，向后预测1000个感性短路电阻ki，
用预测出的感性短路电阻ki，通过公式(4)计算对应的短路电阻k短i，并通过公式(5)计算对应的误差比例Δki。
如上所述的一种调容调压预测控制方法，其中，所述的步骤七包括下述内容，
判断得到的1000个误差比例Δki是否有任意1个大于等于10％，若有则发出警报，提示工作人员需要更换调容变压器；否则执行步骤二。
本发明的显著效果是：(1)本申请仅针对容易出现问题的低压端进行计算，仅针对会产生变化的容性短路电阻进行计算，避免了对全部短路电阻计算，节省了大量计算量，使得计算非常有针对性，也提高了计算的效率。(2)通过不断采样，不断计算感性电阻，继而可以得到对应的短路电阻和对应的误差，判断该误差是否超差，就可以快速判断调容变压器是否已经出现潜在风险。(3)通过对潜在风险点最近的参数进行拟合，最大程度还原了潜在风险点的现状，也避免了大部分无风险点对曲线拟合结果影响。(4)用预测结果判断调容变压器是否需要更换，给工作人员足够的预留时间，也避免了调容变压器突然损坏对电网的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明进行详细说明。
一种调容调压预测控制方法，包括下述步骤：
步骤一：计算容性短路电阻
步骤1.1：计算额定电流下的感性短路电阻
用下述公式计算额定电流下的感性短路电阻k额感
上式中f表示电网的频率，一般取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
I额表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到。
本申请之所以取低电压端的相关参数，例如额定电流，匝数，是因为经过相关研究，调容变压器高电压一侧几乎不会出现因老化导致的事故，相对的低电压一侧因老化导致电压不稳的情况更为普遍，所以本申请只针对低电压一侧的设备进行相关处理。
步骤1.2：计算额定电流下的容性短路电阻
通过下述公式
上式中k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
k额感表示额定电流下的感性短路电阻，该参数通过步骤1.1计算得到；
k容表示要计算的容性短路电阻。
由于容性短路电阻的数值对产品老化状态很不敏感，即在产品的全寿期几乎都不发生变化，因此该容性短路电阻k容在后续计算时，将作为一个已知参数。
步骤二：采样
对调容变压器低电压一侧的输出参数进行采样，采样频率至少是电网频率的100倍，采样只针对电流进行，采样结果记为Ii，即第i 次采样时电流。
步骤三：计算短路电阻
步骤3.1：计算感性短路电阻
用下述公式计算感性短路电阻ki
上式中f表示电网的频率，取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
Ii表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到。
步骤3.2：计算短路电阻
通过下述公式
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻；
ki表示实时计算得到的感性短路电阻，该参数通过步骤3.1计算得到；
k容表示容性短路电阻，该参数为步骤1.2得到的参数。
步骤四：判断误差
用下述公式计算误差
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻，该参数的数值由步骤3.2得到，
k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
Δki表示计算出的误差比例；
||表示取绝对值；
然后进行如下判断，若Δki≤4％，则令中间参数S＝0，并执行步骤二；若Δki>4％，则令S＝S+1。
然后判断S≥4是否成立，若S的不等式不成立，则执行步骤二，否则记录当前的采样次数i，为方便后续计算将该采样次数记为ia，并执行步骤五。
步骤五：曲线拟合
以参数ia为最后一个采样参数，提取系统记录的相邻前100个感性短路电阻ki，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足100个，则全部提取，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足5个，则直接发出报警，提示工作人员调容变压器需要更换。
以提取出的若干个感性短路电阻ki为原始数据，以函数形式
为基础，进行曲线拟合，求出函数中的参量a、b、c。
步骤六：预测
用步骤五得到的曲线拟合结果，以ia为第一个预测结果，向后预测1000个感性短路电阻ki，
用预测出的感性短路电阻ki，通过公式(4)计算对应的短路电阻k短i，并通过公式(5)计算对应的误差比例Δki。
步骤七：判断
判断得到的1000个误差比例Δki是否有任意1个大于等于10％，若有则发出警报，提示工作人员需要更换调容变压器；否则执行步骤二。
Claims (8)
1.一种调容调压预测控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：计算容性短路电阻
计算容性短路电阻；
步骤二：采样
对调容变压器低电压一侧的输出参数进行采样，
步骤三：计算短路电阻
计算实时采样对应的短路电阻；
步骤四：判断误差
判断短路电阻误差是否超过阈值，根据判断结果决定是继续循环采样，还是进行后续步骤；
步骤五：曲线拟合
对感性短路电阻进行曲线拟合；
步骤六：预测
用曲线拟合结果进行预测，并计算出对应的短路电阻和对应的误差比例；
步骤七：判断
判断预测得到的误差比例是否超过阈值，根据判断结果决定是否提示更换调容变压器还是重复采样。
2.如权利要求1所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤一包括下述内容，
步骤1.1：计算额定电流下的感性短路电阻
用下述公式计算额定电流下的感性短路电阻k额感
上式中f表示电网的频率，一般取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
I额表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到，
步骤1.2：计算额定电流下的容性短路电阻
通过下述公式
上式中k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
k额感表示额定电流下的感性短路电阻，该参数通过步骤1.1计算得到；
k容表示要计算的容性短路电阻。
3.如权利要求2所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤二包括下述内容，
采样频率至少是电网频率的100倍，采样只针对电流进行，采样结果记为Ii，即第i次采样时电流。
4.如权利要求3所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤三包括下述内容，
步骤3.1：计算感性短路电阻
用下述公式计算感性短路电阻ki
上式中f表示电网的频率，取50Hz；
v表示磁通体积，该参数对不同的调容变压器一般是不同的，但是只要调容变压器的型号确定了，该参数也就确定了，该参数的数值可以通过产品技术手册得到，也可以通过拆卸产品直接测量得到，还可以通过询问厂家得到；
μ0表示真空条件下的磁导率，本申请取值为4π10-7牛顿/安培2；
Ii表示低电压端的额定电流，该参数可以通过产品手册得到；
W表示低电压端的匝数，该参数可以通过产品手册得到；
Hk表示电抗高度，该参数可以通过产品手册得到，
步骤3.2：计算短路电阻
通过下述公式
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻；
ki表示实时计算得到的感性短路电阻，该参数通过步骤3.1计算得到；
k容表示容性短路电阻，该参数为步骤1.2得到的参数。
5.如权利要求4所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤四包括下述内容，
用下述公式计算误差
上式中k短i表示计算出的调容变压器的短路电阻，该参数的数值由步骤3.2得到，
k短表示调容变压器的短路电阻，该参数可以通过产品手册得到；
Δki表示计算出的误差比例；
| |表示取绝对值；
然后进行如下判断，若Δki≤4％，则令中间参数S＝0，并执行步骤二；若Δki＞4％，则令S＝S+1，
然后判断S≥4是否成立，若S的不等式不成立，则执行步骤二，否则记录当前的采样次数i，为方便后续计算将该采样次数记为ia，并执行步骤五。
6.如权利要求5所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤五包括下述内容，
以参数ia为最后一个采样参数，提取系统记录的相邻前100个感性短路电阻ki，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足100个，则全部提取，若能够提取的感性短路电阻ki的个数不足5个，则直接发出报警，提示工作人员调容变压器需要更换，
以提取出的若干个感性短路电阻ki为原始数据，以函数形式
为基础，进行曲线拟合，求出函数中的参量a、b、c。
7.如权利要求6所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤六包括下述内容，
用步骤五得到的曲线拟合结果，以ia为第一个预测结果，向后预测1000个感性短路电阻ki，
用预测出的感性短路电阻ki，通过公式(4)计算对应的短路电阻k短i，并通过公式(5)计算对应的误差比例Δki。
8.如权利要求7所述的一种调容调压预测控制方法，其特征在于：所述的步骤七包括下述内容，
判断得到的1000个误差比例Δki是否有任意1个大于等于10％，若有则发出警报，提示工作人员需要更换调容变压器；否则执行步骤二。
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