CN112924755B - 基于短路电流的变压器监测方法、装置及存储介质 - Google Patents

基于短路电流的变压器监测方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN112924755B CN202110120034.4A CN202110120034A CN112924755B CN 112924755 B CN112924755 B CN 112924755B CN 202110120034 A CN202110120034 A CN 202110120034A CN 112924755 B CN112924755 B CN 112924755B
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Abstract

本发明公开了一种基于短路电流的变压器监测方法，包括：获取目标节点的实时三相短路电流；根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值；根据所述短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测。本发明公开的一种基于短路电流的变压器监测方法，能够提高短路电流计算的准确性，根据主变差异对短路电流进行分配。本发明还公开了一种基于短路电流的变压器监测装置和存储介质。

Description

基于短路电流的变压器监测方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统监测技术领域，尤其涉及一种基于短路电流的变压器监测方法、装置及存储介质。
背景技术
在电力系统中，并列运行变压器短路后的电流水平受到所其处系统条件及并列运行变压器参数差异影响，当短路电流水平较高且变压器参数，如短路阻抗及容量，差异较大时，可能导致在其中一台低压侧产生超过设备承受能力的短路电流，引起设备损坏。
而现有技术中难以保证短路电流计算的准确性，无法根据主变差异对短路电流进行分配，从而难以对主变一侧短路可能造成的最高短路电流进行评估。
发明内容
本发明实施例提供一种基于短路电流的变压器监测方法，能够提高短路电流计算的准确性，根据主变差异对短路电流进行分配。
本发明实施例一提供一种基于短路电流的变压器监测方法，包括：
获取目标节点的实时三相短路电流；
根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值；
根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测。
作为上述方案的改进，所述根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络，具体包括：
根据所述目标节点的位置，并根据所述基于并列运行变压器的等效阻抗参数建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络。
作为上述方案的改进，所述等效阻抗网络为星形连接阻抗网络；
其中，所述星形连接阻抗网络包括第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻；所述第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻的一端相连，所述第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻的另一端分别与三个电流输入端连接。
作为上述方案的改进，所述根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗，具体包括：
将所述星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络，根据所述三角形连接阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
其中，所述三角形连接阻抗网络包括所述第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻；所述第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻首尾相连，所述第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻的三个连接端分别与三个电流输入端连接。
作为上述方案的改进，所述根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值，具体包括：
将所述阻抗的反比作为所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值。
作为上述方案的改进，所述根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测，具体包括：
判断所述各个变压器的短路电流值是否大于对应的变压器的电流阈值；
若大于，判定所述变压器的工作状态异常；
若不大于，判定所述变压器的工作状态正常。
本发明实施例二对应提供了一种基于短路电流的变压器监测装置，包括：
电流获取单元，用于获取目标节点的实时三相短路电流；
阻抗等效单元，用于根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
阻抗计算单元，用于根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
电流计算单元，用于根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值；
状态检测单元，用于根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测。
本发明实施例三对应提供了一种基于短路电流的变压器监测装置，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种基于短路电流的变压器监测方法。
本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种基于短路电流的变压器监测方法。
本发明实施例提供的一种基于短路电流的变压器监测方法、装置及存储介质，具有如下有益效果：
通过目标节点所处位置并列运行变压器等效阻抗参数建立阻抗网络，能够根据节点短路电流实测值，进行变压器工作状态监测，提高了监测的时效性；通过星-△变换方法对网络进行简化，得出与电源与短路点间的阻抗，提高了短路电流的计算效率；将阻抗反比作为并列运行变压器短路电流分配比例，根据总短路电流分别计算得出各主变短路电流，实现了根据节点短路电流实测值得出并列运行主变短路电流分配情况，保证了短路电流计算的准确性，根据短路电流和变压器的实际承受上限进行工作状态监测，从而为每一台主变压器实际承受的短路电流评估提供准确依据。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种基于短路电流的变压器监测方法的流程示意图。
图2是本发明实施例一提供的星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络示意图。
图3是本发明实施例二提供的一种基于短路电流的变压器监测装置的结构示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种基于短路电流的变压器监测方法的流程示意图，包括：
S10、获取目标节点的实时三相短路电流；
在一具体的实施方式中，通过下述方式进行三相短路电流实时采集：
变压器二次侧的三相电流互感器上分别串接有三相无感电阻，三相无感电阻将采集的模拟信号经信号隔离放大器进行隔离放大，经过低通滤波器滤除模拟信号中的高频分量及绝对值转换单元的转换，通过由第一处理器控制的量程自适应单元根据输入模拟信号的波形幅度进行自动量程切换，将采集的模拟信号放大后送至A/D采样单元内，A/D采样单元对连续采集模拟信号转换成数字信号后输至第一处理器，第一处理器对读取的电流采样数据进行运算，筛选并获取波形的电流有效值及电流突变量的故障瞬时值，将电流有效值及电流突变量的故障瞬时值作为数据记录触发的特征量，通过两个特征量来确定故障发生的时刻进行短路判别，将故障发生时刻的故障数据缓存于双端口存储器，第二处理器接收双端口存储器的故障数据并通过网络接口与上位机通迅，上位机接收故障数据并绘制波形对变压器近区短路电流进行实时监测，同时第二处理器对接收的故障数据进行统计并储存到大容量的存储器；其中，隔离放大器采用ISO系列隔离放大器，对无感电阻上的模拟信号进行隔离放大，低通滤波器采用RC低通滤波器，经过低通滤波器滤除信号中的高频分量，绝对值转换单元可采用绝对值转换器将交流转换为直流，并通过第一处理器内的复杂可编程逻辑器件CPLD的控制下进行自适应量程切换，将信号放大至一个合适的范围内送至A/D采样单元采样，A/D采样单元选DTE3216采集板，具有16位100KHz采样率的A/D转换器，对正常负荷电流波形及故障电流波形高速率采样；第一处理器对读取的电流采样数据进行快速傅里叶变换，即FFT运算。
需要说明的是，上述三相短路电流的实时采集方法是示例性的，还可以通过基于短路电抗分析的变压器绕组变形在线监测、基于在线监测的变压器短路电流校验方法等其他方式进行电流采集，在此不做具体限定。
S20、根据目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
进一步地，根据目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络，具体包括：
根据目标节点的位置，并根据基于并列运行变压器的等效阻抗参数建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络。
S30、根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
进一步地，等效阻抗网络为星形连接阻抗网络；G4＝1/，G5＝1/，G6＝1/。
其中，星形连接阻抗网络包括第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3；第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的一端相连，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的另一端分别与三个电流输入端连接。
进一步地，根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗，具体包括：
将星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络，根据三角形连接阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
其中，三角形连接阻抗网络包括第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6；第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6首尾相连，第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6的三个连接端分别与三个电流输入端连接。
具体地，参见图2，是本发明实施例一提供的星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络示意图，其中，三角形连接阻抗网络的电导等于星形连接阻抗网络相邻电导的乘积与星形连接阻抗网络电导之和的比值，即：
Figure BDA0002921682300000061
Figure BDA0002921682300000062
Figure BDA0002921682300000063
式中，G1为第一电导，G2为第二电导，G3为第三电导，G4为第四电导，G5为第五电导，G6为第六电导；且G1＝1/R1，G2＝1/R2，G3＝1/R3，G4＝1/R4，G5＝1/R5，G6＝1/R6。
S40、根据阻抗计算并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值；
进一步地，根据阻抗计算并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值，具体包括：
将阻抗的反比作为并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值。
S50、根据各个变压器的短路电流值对各个变压器进行工作状态监测。
进一步地，根据各个变压器的短路电流值对各个变压器进行工作状态监测，具体包括：
判断各个变压器的短路电流值是否大于对应的变压器的电流阈值；
若大于，判定变压器的工作状态异常；
若不大于，判定变压器的工作状态正常。
本发明实施例提供的一种基于短路电流的变压器监测方法，具有如下有益效果：
通过目标节点所处位置并列运行变压器等效阻抗参数建立阻抗网络，能够根据节点短路电流实测值，进行变压器工作状态监测，提高了监测的时效性；通过星-△变换方法对网络进行简化，得出与电源与短路点间的阻抗，提高了短路电流的计算效率；将阻抗反比作为并列运行变压器短路电流分配比例，根据总短路电流分别计算得出各主变短路电流，实现了根据节点短路电流实测值得出并列运行主变短路电流分配情况，保证了短路电流计算的准确性，根据短路电流和变压器的实际承受上限进行工作状态监测，从而为每一台主变压器实际承受的短路电流评估提供准确依据。
参见图3，是本发明实施例二提供的一种基于短路电流的变压器监测装置的结构示意图，包括：
电流获取单元10，用于获取目标节点的实时三相短路电流；
阻抗等效单元20，用于根据目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
阻抗计算单元30，用于根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
电流计算单元40，用于根据阻抗计算并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值；
状态检测单元50，用于根据各个变压器的短路电流值对各个变压器进行工作状态监测。
进一步地，根据目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络，具体包括：
根据目标节点的位置，并根据基于并列运行变压器的等效阻抗参数建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络。
进一步地，等效阻抗网络为星形连接阻抗网络；
其中，星形连接阻抗网络包括第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3；第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的一端相连，第一等效电阻R1、第二等效电阻R2和第三等效电阻R3的另一端分别与三个电流输入端连接。
进一步地，根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗，具体包括：
将星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络，根据三角形连接阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
其中，三角形连接阻抗网络包括第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6；第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6首尾相连，第四等效电阻R4、第五等效电阻R5和第六等效电阻R6的三个连接端分别与三个电流输入端连接。
进一步地，根据阻抗计算并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值，具体包括：
将阻抗的反比作为并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据实时三相短路电流和分配比例计算各个变压器的短路电流值。
进一步地，根据各个变压器的短路电流值对各个变压器进行工作状态监测，具体包括：
判断各个变压器的短路电流值是否大于对应的变压器的电流阈值；
若大于，判定变压器的工作状态异常；
若不大于，判定变压器的工作状态正常。
本发明实施例提供的一种基于短路电流的变压器监测装置，具有如下有益效果：
通过目标节点所处位置并列运行变压器等效阻抗参数建立阻抗网络，能够根据节点短路电流实测值，进行变压器工作状态监测，提高了监测的时效性；通过星-△变换方法对网络进行简化，得出与电源与短路点间的阻抗，提高了短路电流的计算效率；将阻抗反比作为并列运行变压器短路电流分配比例，根据总短路电流分别计算得出各主变短路电流，实现了根据节点短路电流实测值得出并列运行主变短路电流分配情况，保证了短路电流计算的准确性，根据短路电流和变压器的实际承受上限进行工作状态监测，从而为每一台主变压器实际承受的短路电流评估提供准确依据。
本发明实施例三对应提供了一种基于短路电流的变压器监测装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的基于短路电流的变压器监测方法。所述基于短路电流的变压器监测装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基于短路电流的变压器监测装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的基于短路电流的变压器监测方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于短路电流的变压器监测装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于短路电流的变压器监测装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述基于短路电流的变压器监测装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述基于短路电流的变压器监测装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，包括：
获取目标节点的实时三相短路电流；
根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值；
根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测。
2.如权利要求1所述的一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，所述根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络，具体包括：
根据所述目标节点的位置，并根据所述基于并列运行变压器的等效阻抗参数建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络。
3.如权利要求1所述的一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，所述等效阻抗网络为星形连接阻抗网络；
其中，所述星形连接阻抗网络包括第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻；所述第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻的一端相连，所述第一等效电阻、第二等效电阻和第三等效电阻的另一端分别与三个电流输入端连接。
4.如权利要求3所述的一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，所述根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗，具体包括：
将所述星形连接阻抗网络转换为三角形连接阻抗网络，根据所述三角形连接阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
其中，所述三角形连接阻抗网络包括第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻；所述第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻首尾相连，所述第四等效电阻、第五等效电阻和第六等效电阻的三个连接端分别与三个电流输入端连接。
5.如权利要求1所述的一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，所述根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值，具体包括：
将所述阻抗的反比作为所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值。
6.如权利要求1所述的一种基于短路电流的变压器监测方法，其特征在于，所述根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测，具体包括：
判断所述各个变压器的短路电流值是否大于对应的变压器的电流阈值；
若大于，判定所述变压器的工作状态异常；
若不大于，判定所述变压器的工作状态正常。
7.一种基于短路电流的变压器监测装置，其特征在于，包括：
电流获取单元，用于获取目标节点的实时三相短路电流；
阻抗等效单元，用于根据所述目标节点的位置，建立基于并列运行变压器的等效阻抗网络；
阻抗计算单元，用于根据等效阻抗网络计算短路点与电源之间的阻抗；
电流计算单元，用于根据所述阻抗计算所述并列运行变压器的短路电流分配比例，并根据所述实时三相短路电流和所述分配比例计算各个变压器的短路电流值；
状态检测单元，用于根据所述各个变压器的短路电流值对所述各个变压器进行工作状态监测。
8.一种基于短路电流的变压器监测装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的一种基于短路电流的变压器监测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的一种基于短路电流的变压器监测方法。
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