CN114325067B - 并列运行变压器间环流快速判断检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器检测技术领域，是一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法及检测装置，其前者包括计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线；响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过计算两台并列运行变压器各自中压侧的无功功率对循环电流进行检测判断，若检测出两台并列运行变压器间存在循环电流，且循环电流大于电流阈值，则由工作人员手动停止变压器的运行，避免两台并列运行变压器间出现循环电流导致变压器绕组内损耗增加的问题，保证并列运行变压器的安全可靠运行。

Description

并列运行变压器间环流快速判断检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及变压器检测技术领域，是一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法及检测装置。

背景技术

变压器是电力系统不可或缺的一部分，用于改变电压等级，提高输送电效率，提升用电经济性。变压器的可靠运行保证了电力系统的安全稳定运行。

实际工程中，常需将两台变压器并列运行，(变压器并列运行的条件:功率相同接线组别相同电压等级相同)若并列运行的变压器间出现循环电流，会增加绕组内的损耗，占用变压器的部分容量，严重时会导致绕组内部过热甚至损坏。因此快速判断与检测并列运行变压器间的循环电流可以提高变压器的检修效率，避免安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法及检测装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决不能对并列运行变压器间进行环流检测判断导致变压器绕组内损耗增加的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法，包括：

计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线；

响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流，判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，可包括：

获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

上述根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，可包括，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>该变压器对应的电流，α为电压/>和电流/>之间的夹角；由此通过上式计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

上述还可包括，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

上述还可包括在计算循环电流I_C后，判断循环电流是否大于电流阈值，响应于是，输出报警信号。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种并列运行变压器间环流快速判断检测装置，包括：包括计算单元、判断单元和响应单元；

计算单元，计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

判断单元，判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线；

响应单元，响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流,判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述计算单元还可包括信号采集单元和处理单元；

信号采集单元，获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

处理单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

上述还可包括，功率计算单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>该变压器对应的电流，α为电压/>和电流间的夹角；由此计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

上述还可包括，循环电流计算单元，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

上述还可包括循环电流判断单元和报警单元，循环电流判断单元，在计算循环电流I_C后，判断循环电流是否大于电流阈值；报警单元，响应于是，输出报警信号。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过计算两台并列运行变压器各自中压侧的无功功率，判断无功功率的流向，对两台并列运行变压器之间是否存在循环电流进行检测判断，若检测出两台并列运行变压器间存在循环电流，且循环电流大于电流阈值，则由工作人员手动停止变压器的运行，避免两台并列运行变压器间出现循环电流导致变压器绕组内损耗增加的问题，保证并列运行变压器的安全可靠运行。

附图说明

附图1为本发明实施例1的方法流程示意图。

附图2为本发明实施例2的电路结构示意图。

附图3为本发明实施例1两台并列运行变压器间产生环流的原理图。

附图4为本发明实施例1两台并列运行变压器间功率平衡示意图。

附图5为本发明实施例1循环电流与循环无功功率电路结构示意图。

附图6为本发明实施例1其中一个变压器中压侧某相电压与电流的相量图。

附图7为本发明实施例1计算两台并列运行变压器的无功功率的电路结构示意图。

附图8为本发明实施例1无循环无功功率的电路结构示意图。

附图9为本发明实施例1其中一个变压器为循环无功功率的电路结构示意图。

附图10为本发明实施例1另一个变压器为循环无功功率的电路结构示意图。

附图11为本发明实施例1中循环无功功率对应的变压器中压侧某相的电流分解示意图。

附图12为本发明实施例1中循环电流仿真值与计算值的结果对比图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1所示，该并列运行变压器间环流快速判断检测方法包括：

步骤S101，计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

步骤S102，判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线；

步骤S103，响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流，判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

本发明中，循环电流的产生原理及循环无功功率的确定过程如下：

1、循环电流的产生原理：

如附图3所示，将两台变压器中压侧均与同一电压的中压侧母线连接，将两台变压器高压侧均与同一电压的高压侧母线连接，高压侧母线与交流电源连接，将两台变压器低压侧均接地，其中#1为变压器一，#2为变压器二，在实际运行时，若两台并列运行变压器变比不同或者接线组别不同会导致两台变压器中压侧存在电压差，则会产生循环电流I_C，即：

其中，U_1M为变压器一中压侧电压，U_2M为变压器二中压侧电压，Z₁＝R₁+jX₁为变压器一的阻抗，Z₂＝R₂+jX₂为变压器二的阻抗，R₁为变压器一阻抗中电阻分量，R₂为变压器二阻抗中电阻分量，X₁为变压器一阻抗中电抗分量，X₂为变压器二阻抗中电抗分量；上式中，由于两台变压器的阻抗中电阻分量R₁、R₂比电抗分量X₁、X₂小得多，因此忽略电阻分量后可认为循环电流I_C为无功电流；

2、循环无功功率的确定

两台并列运行变压器正常运行时，功率流向如附图4所示，且功率平衡，即：

其中，P为有功功率，Q为无功功率；因为循环电流为无功电流，因此循环电流存在时，有无功功率由中压侧母线流向变压器中压侧，即为循环无功功率，如附图5所示。

上述技术方案中，不存在Q1和Q2同时由中压侧母线流向变压器中压侧的情况。

如附图8所示，上述步骤S102中，判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线，响应于是，则两个并列运行变压器间不存在循环电流。

上述步骤S103中，判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，共有两种判别结果：1、Q1由中压侧母线流向变压器中压侧，则Q2由变压器中压侧流向中压侧母线，两台并列运行变压器间存在循环电流，Q1为循环无功功率，如附图9所示；2、Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，则Q1由变压器中压侧流向中压侧母线，两台并列运行变压器间存在循环电流，Q2为循环无功功率，如附图10所示。

本发明实施例公开了一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法，通过计算两台并列运行变压器各自中压侧的无功功率，判断无功功率的流向，对两台并列运行变压器之间是否存在循环电流进行检测判断，若检测出两台并列运行变压器间存在循环电流，且循环电流大于电流阈值，则由工作人员手动停止变压器的运行，避免两台并列运行变压器间出现循环电流导致变压器绕组内损耗增加的问题，保证并列运行变压器的安全可靠运行。

可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，包括：

S201，获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

S202，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

如附图6、7所示，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，包括，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>该变压器对应的电流，α为电压/>和电流/>之间的夹角；由此通过上式计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

上述技术方案中，根据相量法计算无功功率，选取其中一个变压器的电压和电流/>并以电压/>作为参考量作出电压/>和电流/>的相量图，电压/>和电流/>之间的夹角为α，根据上式计算出该变压器中压侧的无功功率Q，由此通过上述计算方法依次计算出两个变压器各自的无功功率Q1和Q2。

上述技术方案中，Q1和Q2的流向根据Q1和Q2的正负来判断，具体为：Q1/Q2为正，则Q1/Q2的流向均为由变压器中压侧流向中压侧母线；Q1/Q2为负，Q1/Q2的流向为由中压侧母线流向变压器中压侧。

如附图11所示，还包括，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

上述技术方案中，计算循环电流I_C具体为：根据相量法计算循环电流，选择循环无功功率对应的变压器，将其分解为与/>同向的/>及与/>垂直的/>α为/>和/>之间的夹角，根据功率的定义可知，/>为有功电流，/>为无功电流，其模为循环电流，即/>由此计算得到循环电流I_C。

本发明中，可通过仿真验证循环电流计算值的准确性：将本发明使用的两台并列运行变压器建立仿真模型，根据仿真模型的电压和电流计算得到该仿真模型的仿真电流值，仿真结果如附图12所示，由图可知，仿真值与计算值基本接近，由此可知本发明中通过无功功率的流向判断两台并列运行变压器间是否存在循环电流，并计算出循环电流的方法准确性高，使得本发明可运用于两台并列运行变压器间环流的判断检测，通过检测出循环电流，并在循环电流达到电流阈值后，工作人员手动控制变压器停止运行，使并列运行变压器间的循环电流不增加绕组内的损耗，不占用变压器的部分容量，由此可提高变压器的检修效率。

如附图1所示，还包括在计算循环电流IC后，判断循环电流是否大于电流阈值，响应于是，输出报警信号。

上述技术方案中，通过输出报警信号，用于提示现场工作人员该两台并列运行变压器间存在循环电流，便于现场工作人员及时停止变压器。

实施例2：如附图2所示，该并列运行变压器间环流快速判断检测装置包括：包括计算单元、判断单元和响应单元；

计算单元，计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

判断单元，判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线；

响应单元，响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流,判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

可根据实际需要，对上述实施例2作进一步优化或/和改进：

如附图2所示，计算单元还包括信号采集单元和处理单元；

信号采集单元，获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

处理单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

如附图2所示，还包括，功率计算单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>该变压器对应的电流，α为电压/>和电流/>之间的夹角；由此计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

如附图2所示，还包括，循环电流计算单元，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

如附图2所示，还包括，循环电流判断单元和报警单元；

循环电流判断单元，在计算循环电流I_C后，判断循环电流是否大于电流阈值；

报警单元，响应于是，输出报警信号。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种并列运行变压器间环流快速判断检测方法，其特征在于，包括：

计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线，即根据Q1和Q2的正负判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线，若Q1/Q2为正，则Q1/Q2的流向为由变压器中压侧流向中压侧母线，若Q1/Q2为负，Q1/Q2的流向为由中压侧母线流向变压器中压侧；

响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流，判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

2.根据权利要求1所述的并列运行变压器间环流快速判断检测方法，其特征在于，所述计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，包括：

获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

3.根据权利要求2所述的并列运行变压器间环流快速判断检测方法，其特征在于，所述根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，包括，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>为变压器对应的电流，α为电压/>和电流/>之间的夹角；由此通过上式计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

4.根据权利要求1所述的并列运行变压器间环流快速判断检测方法，其特征在于，还包括，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

5.根据权利要求4所述的并列运行变压器间环流快速判断检测方法，其特征在于，还包括在计算循环电流I_C后，判断循环电流是否大于电流阈值，响应于是，输出报警信号。

6.一种应用如权利要求1至5中任意一项所述方法的并列运行变压器间环流快速判断检测装置，其特征在于，包括计算单元、判断单元和响应单元；

计算单元，计算并列运行的两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2；

判断单元，判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线，即根据Q1和Q2的正负判断Q1和Q2是否均由两台变压器中压侧流向中压侧母线，若Q1/Q2为正，则Q1/Q2的流向均为由变压器中压侧流向中压侧母线，若Q1/Q2为负，Q1/Q2的流向为由中压侧母线流向变压器中压侧；

响应单元，响应于否，则两台并列运行电压器间存在循环电流,判别是Q1由中压侧母线流向变压器中压侧还是Q2由中压侧母线流向变压器中压侧，其中由中压侧母线流向变压器中压侧的无功功率为循环无功功率。

7.根据权利要求6所述的并列运行变压器间环流快速判断检测装置，其特征在于，计算单元还包括信号采集单元和处理单元；

信号采集单元，获取两台并列运行变压器中压侧的电压和电流；

处理单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

8.根据权利要求7所述的并列运行变压器间环流快速判断检测装置，其特征在于，还包括，功率计算单元，根据电压分别计算出两台变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2，通过下式计算出无功功率，

上式中，为其中一个变压器的电压，/>为变压器对应的电流，α为电压/>和电流/>之间的夹角；由此计算出两个变压器各自中压侧的无功功率Q1和无功功率Q2。

9.根据权利要求7所述的并列运行变压器间环流快速判断检测装置，其特征在于，还包括，循环电流计算单元，在判断出两台并列运行变压器间存在循环电流后，根据循环无功功率通过下式计算出循环电流I_C，

上式中，为存在循环无功功率的变压器对应的电流，α为存在循环无功功率的变压器对应的电流/>与电压/>之间的夹角。

10.根据权利要求7所述的并列运行变压器间环流快速判断检测装置，其特征在于，还包括，循环电流判断单元和报警单元；

循环电流判断单元，在计算循环电流I_C后，判断循环电流是否大于电流阈值；

报警单元，响应于是，输出报警信号。