CN114325492A - 电力变压器直流偏磁的监测方法、装置、计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电力变压器直流偏磁的监测方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括:实时获取电力变压器的中性点电流信号,将中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的中性点电流信号进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号。比较直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁。针对发生直流偏磁的分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。采用本方法能够准确地判断引起电力变压器直流偏磁的原因,减少杂散电流所带来的危害和经济损失。
Description
技术领域
本申请涉及电力变压器技术领域,特别是涉及一种电力变压器直流偏磁的监测方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
目前电力系统电力变压器存在着直流偏磁现象,主要是因为运行的变压器绕组内有较大的直流所导致的。通常情况下,引起直流偏磁主要有三个方面,第一,太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”对地磁场的影响形成表面电荷流动;第二,直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载;第三,城市轨道交通,地铁轨道对地并非完全绝缘,使得大地存在着部分泄露的电流,地铁杂散电流流入到变压器中性点,直流量过大将导致直流偏磁现象。
目前对于是不是由地铁杂散电流引起的变压器直流偏磁,并没有一种具有说服力的判断方法。但是确定变压器直流偏磁是由什么引起的是非常有必要性的,这有利于从实际源头治理,准确地减少杂散电流所带来的危害和经济损失。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种电力变压器直流偏磁的监测方法、装置、计算机设备和存储介质。
第一方面,本申请提供了一种电力变压器直流偏磁的监测方法,所述方法包括:
实时获取所述电力变压器的中性点电流信号;
将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流信号进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号;
比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁;
针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
在其中一个实施例中,所述设定频率范围为0~0.2Hz。
在其中一个实施例中,所述设定幅值为1。
在其中一个实施例中,实时获取所述电力变压器的中性点电流信号步骤之前,还包括:
通过霍尔电流传感器实时采集所述电力变压器的所述中性点电流信号。
在其中一个实施例中,所述预设间隔时间为0.1秒。
在其中一个实施例中,所述预设中性点电流阈值为10A。
第二方面,本申请还提供了一种电力变压器直流偏磁的监测装置,所述装置包括:
获取模块,用于实时获取所述电力变压器的中性点电流信号;
分析模块,用于将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流数据进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号;
比较模块,用于比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁;
确定模块,用于针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
第三方面,本申请还提供了一种计算机设备,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上述的方法的步骤。
第四方面,本申请还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上述的方法的步骤。
第五方面,本申请还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
上述电力变压器直流偏磁的监测方法、装置、计算机设备和存储介质,通过获取电力变压器的中性点电流信号,并将获取到的中性点电流信号按照预设的间隔时间分为多个连续的分段,每个分段内含有多个中性点电流信号,分别对每个分段内的中性点电流信号进行傅里叶分析,得到每个分段的直流电流信号。比较该直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果来确定电力变压器在每个分段内是否发生直流偏磁。对发生直流偏磁的分段中的中性点电流信号进行频谱分析,若该分段中的中性点电流信号中含有幅值的频率段在设定频率范围内,且最大幅值大于设定幅值,则确定发生直流偏磁的该分段的杂散电流是由地铁引起的。通过根据每个分段中的中性点电流信号的频率和幅值进行判断,可以准确地判断变压器直流偏磁是否是由地铁杂散电流引起的,这有利于从实际源头治理,准确地减少杂散电流所带来的危害和经济损失。
附图说明
图1为一个实施例中电力变压器直流偏磁的监测方法的应用环境图;
图2为一个实施例中电力变压器直流偏磁的监测方法的流程示意图;
图3为一个实施例中电力变压器直流偏磁的监测装置的结构框图;
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
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,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在一个实施例中,本申请提供的电力变压器直流偏磁的监测方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。本实施例以该方法应用于终端进行举例说明,可以理解的是,该方法也可以应用于服务器,还可以应用于包括终端和服务器的系统,并通过终端和服务器的交互实现。其中,终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备。服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。本实施例中,该方法包括以下步骤:
步骤202,实时获取所述电力变压器的中性点电流信号。
其中,中性点是当电力变压器的电源侧或者负载侧为星形接线时,三相线圈的首端(或尾端)连接在一起的共同接点。
在一个实施例中,终端可通过实时获取电力变压器的中性点电流信号,并对其进行相关的数据处理。在一个实施例中,中性点电流是由城市地铁、太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”对地磁场的影响形成表面电荷流动及直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载中的一种引起的杂散直流电流。传感器采集到电力变压器的中性点电流信号后,通过信号线或信号传输系统将中性点电流信号传送至终端。
在一个实施例中,实时获取所述电力变压器的中性点电流步骤之前,还包括通过霍尔电流传感器实时采集所述电力变压器的所述中性点电流信号。
在一个实施例中,将直流霍尔电流传感器卡在电力变压器的中性点及电缆和回流线上,实时采集电力变压器的中性点电流信号,并将采集到的中性点电流信号发送至处理器。霍尔电流传感器的采样频率为5kHz,测量范围为-100A~100A。在一个实施例中,通过100A的圆形直流霍尔传感器实时采集电力变压器的中性点电流信号。
步骤204,将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流信号进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号。
其中,预设间隔时间的具体数值在允许范围内可根据实际需求决定。
在一个实施例中,处理器根据预设间隔时间将获取到的中性点电流信号分为多个连续的分段后,对每个分段内中性点电流信号进行连续傅里叶变换,其中每个分段内包含一个中性点电流信号,从而得到每个分段内的直流电流信号Im,其中,m为0,1,2…。
步骤206,比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁。
在一个实施例中,终端将傅里叶分析得到的直流电流信号Im的幅值与预设中性点电流阈值进行比较,即每次傅里叶分析得到直流电流信号Im的幅值后,每个直流电流信号Im的幅值需要与预设中性点电流阈值进行比较。在一个实施例中,通过一个比较器比较每个直流电流信号Im的幅值与预设中性点电流阈值后,根据输出的比较结果来判断tm时刻电力变压器是否发生了直流偏磁。若在分段t1~t2内的直流电流信号I1的幅值大于预设中性点电流阈值,比较器输出的结果是1,则可以确定t1时刻该电力变压器发生了直流偏磁;若在分段t1~t2内的直流电流信号I1的幅值小于或等于预设中性点电流阈值,比较器输出的结果是0,则可以确定t1时刻该电力变压器并没有发生直流偏磁,此时,比较器可比较下一个分段t2~t3内的直流电流信号I2的幅值与预设中性点电流阈值的大小。其中,m为正整数。
步骤208,针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
其中,设定频率范围、设定幅值在允许范围内可根据实际需求决定。
在一个实施例中,处理器对直流电流信号Im的幅值大于预设中性点电流阈值时对应的分段(如t1~t2)内的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定的频率范围内中性点电流信号中的最大幅值大于设定幅值,则表明该分段内的杂散电流是由地铁引起的。例如,若分段t1~t2内直流电流信号Im的幅值大于预设中性点电流阈值,且通过对t1~t2中性点电流信号进行频谱分析后发现在设定的频率范围内最大幅值大于设定幅值,则可确定分段t1~t2内的杂散电流是由地铁引起的。在一个实施例中,若分段t2~t3内直流电流信号Im的幅值大于预设中性点电流阈值,且通过对t2~t3中性点电流信号进行频谱分析后发现在设定的频率范围内最大幅值小于或等于设定幅值,则可确定发生直流偏磁的分段t2~t3内的杂散电流是由其他原因引起的,其他原因如太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”对地磁场的影响形成表面电荷流动和直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载,这两种原因产生的电流通过变压器高压侧中性点接地进入变压器,引起分段t2~t3内的电力变压器直流偏磁。其中,太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”是地磁场的变化在地球表面诱发电位梯度,其大小取决于地面电导率和地磁风暴的严重程度,当这一低频且具有一定持续时间的电场作用于中性点接地的电力变压器时,将在绕组中诱发地磁感应电流,其频率在0.01~1Hz之间,与50Hz的交流系统相比较,可以近似看成直流。其值较大,但持续时间短。直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载是直流输电系统常常采用单极运行方式,因为可以利用大地这个良导体,省去一根导线而节约成本。由于地下长期有大的直流电流流过,因而在其换流站周围一定区域中会产生地表电流,与其并行运行的交流输电系统变电站中的变压器如果距离换流站不远,就会受到干扰,这种干扰作用的直接表现就是通过交流变压器的接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量。其值大小与直流输电线路单极运行时的负荷大小正相关,持续时间也与直流输电线路单极运行时间同步。
上述电力变压器直流偏磁的监测方法中,处理器通过将获取到的电力变压器的中性点电流信号分段并进行傅里叶分析后得到每个分段内的直流电流信号,通过比较每个分段内的直流电流信号与预设中性点电流阈值可以确定每个分段是否发生了变压器直流偏磁。对发生直流偏磁的分段内的中性点电流信号进行频谱分析,若该分段内的中性点电流信号的频率段在设定频率范围内,且最大幅值大于设定幅值,则可确定发生直流偏磁的分段t1~t2内的杂散电流是由地铁引起的,即分段t1~t2内发生的直流偏磁是由地铁引起的杂散电流造成的。本申请提供的方法通过对发生直流偏磁的分段内的中性点电流信号进行频谱分析、判断其频率段的所在范围及比较其最大幅值与设定幅值的大小,可以准确地判断引起该分段内直流偏磁的原因,这有利于从实际源头治理,准确的减少杂散电流所带来的危害和经济损失。
在一个实施例中,所述设定频率范围为0~0.2Hz。
在一个实施例中,经过多次测试验证发现,若电力变压器直流偏磁是由地铁杂散电流引起的,则该杂散电流的频率会分布在0~0.2Hz内,因此,将频率范围0~0.2Hz可以作为判断电力变压器直流偏磁是否是由地铁杂散电流引起的判断依据之一。
在一个实施例中,所述设定幅值为1。
在一个实施例中,若将电力变压器的中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,若该分段内发生了直流偏磁且是由地铁杂散电流引起的,则该分段内中性点电流信号的最大幅值大于1,因此将预设幅值设定为1和频率范围设定为0~0.2Hz可以用作判断每个时间分段内电力变压器直流偏磁是否是由地铁杂散电流引起的判断依据。
通过设定的频率范围为0~0.2Hz和幅值为1可以准确地判断每个时间分段内电力变压器直流偏磁的原因,这有利于采取对应措施从源头处减少电力变压器直流偏磁所带来的危害和经济损失。
在一个实施例中,所述预设间隔时间为0.1秒。
在一个实施例中,所述预设间隔时间的具体数值可根据实际需求进行选择,只要在0.02s~0.5s范围内即可。在一个实施例中,预设间隔时间可以是0.1s。在其他实施例中,预设间隔时间可以是0.3s。
在一个实施例中,所述预设中性点电流阈值为10A。
应该理解的是,虽然图2的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2中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些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中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图3所示,提供了一种电力变压器直流偏磁的监测装置,包括:获取模块302、分析模块304、比较模块306及确定模块308,其中:获取模块302用于实时获取所述电力变压器的中性点电流信号。分析模块304用于将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流数据进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号。比较模块306用于比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁。确定模块308用于针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
在一个实施例中,设定确定模块308的频率范围为0~0.2Hz。
在一个实施例中,设定确定模块308的幅值为1。
在一个实施例中,获取模块302实时获取电力变压器的中性点电流步骤之前,还包括通过霍尔电流传感器实时采集电力变压器的所述中性点电流。
在一个实施例中,分析模块304中的预设间隔时间为0.1秒。
在一个实施例中,比较模块306的预设中性点电流阈值为10A。
关于电力变压器直流偏磁的监测装置的具体限定可以参见上文中对于电力变压器直流偏磁的监测方法的限定,在此不再赘述。上述电力变压器直流偏磁的监测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,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图4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、通信接口、显示屏和输入装置。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和计算机程序。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。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信,无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电力变压器直流偏磁的监测方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图4中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是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非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)等。
以上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发明专利范围的限制。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 (10)
1.一种电力变压器直流偏磁的监测方法,其特征在于,所述方法包括:
实时获取所述电力变压器的中性点电流信号;
将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流信号进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号;
比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁;
针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设定频率范围为0~0.2Hz。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设定幅值为1。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,实时获取所述电力变压器的中性点电流信号步骤之前,还包括:
通过霍尔电流传感器实时采集所述电力变压器的所述中性点电流信号。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设间隔时间为0.1秒。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设中性点电流阈值为10A。
7.一种电力变压器直流偏磁的监测装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于实时获取所述电力变压器的中性点电流信号;
分析模块,用于将所述中性点电流信号按照预设间隔时间分为多个连续的分段,并对每个分段内的所述中性点电流数据进行傅里叶分析,得到每个所述分段的直流电流信号;
比较模块,用于比较所述直流电流信号与预设中性点电流阈值,根据比较结果确定所述电力变压器在每个分段是否发生直流偏磁;
确定模块,用于针对于发生直流偏磁的所述分段的中性点电流信号进行频谱分析,若在设定频率范围内所述中性点电流信号的最大幅值大于设定幅值,则确定所述发生直流偏磁的所述分段的杂散电流是由地铁引起的。
8.一种计算机设备,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6中任一项所述的方法的步骤。
9.一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6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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