一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測方法及裝置，本裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊、濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、核心處理模塊和顯示模塊；本裝置核心算法是結(jié)合歸算到二次側(cè)的變壓器“Γ”型等效電路模型、集膚效應(yīng)理論、電路疊加定理和電氣測量技術(shù)等相關(guān)理論，并將各次諧波的作用等效為一系列獨(dú)立電源單獨(dú)作用合并效果而提出的系統(tǒng)、全面的諧波附加損耗計(jì)算方法。該系統(tǒng)能夠用于在線監(jiān)測配電變壓器負(fù)載諧波情況，可便于值班人員、檢修人員及管理人員對配電變壓器負(fù)載諧波情況的掌控，根據(jù)相應(yīng)的諧波狀態(tài)做出不同的調(diào)整或預(yù)警。
【專利說明】一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及諧波監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測方法及裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器諧波監(jiān)測的研究發(fā)展同配電自動化的發(fā)展息息相關(guān)，起步于80年代末。隨 著微電子技術(shù)的發(fā)展，一些新算法和集成IC的問世，配電自動化監(jiān)測終端也得到了較大的 發(fā)展與突破，F(xiàn)FT (Fast Fourier Transform)算法提高了計(jì)算電網(wǎng)諧波的效率和精度，增 強(qiáng)了電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測功能，提高了電力系統(tǒng)的調(diào)控能力。近幾年來，集成電路的迅猛發(fā) 展，使其具備了高性能、低功耗和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)以及工業(yè)控制等各 種控制場合。針對我國配電自動化起步較晚，基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀，國內(nèi)許多公司和研究機(jī)構(gòu)投 入大量的人力和財(cái)力，研究開發(fā)配電自動化設(shè)備，特別是變壓器監(jiān)測終端，它已經(jīng)從早期的 功能單一逐漸走向智能、便攜、多功能的多元化方向發(fā)展。
[0003] 由于變壓器諧波所引起的附加損耗并不是一個(gè)固定值，而是隨負(fù)載大小而動態(tài)變 化的，并且相同型號的配電變壓器，由于接入負(fù)載的類型和大小不同，其諧波附加損耗也不 同，電網(wǎng)中非線性負(fù)載引起的電力諧波會加劇配電變壓器損耗，造成電能的巨大浪費(fèi)。傳統(tǒng) 離線試驗(yàn)方法不能完全反映變壓器運(yùn)行條件下的諧波所引起的附加損耗狀態(tài)，因而并不能 確保其工作的高效性，電能浪費(fèi)仍有可能發(fā)生。所以只有通過在線監(jiān)測才能真實(shí)反映出由 負(fù)載引起的配電變壓器諧波附加損耗大小。
[0004] 針對現(xiàn)實(shí)中存在的上述問題，需要一種低功耗、結(jié)構(gòu)簡單并能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量配電 變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測的方法及裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測的方法及裝置。針對配電 變壓器負(fù)載的動態(tài)性所導(dǎo)致的諧波的離線試驗(yàn)方法不足以確保其工作的高效性問題，提出 了結(jié)合歸算到二次側(cè)的變壓器" Γ "型等效電路模型、集膚效應(yīng)理論、電路疊加定理和電氣 測量技術(shù)等相關(guān)理論，并將各次諧波等效為一系列獨(dú)立電源同時(shí)作用，隨后分別進(jìn)行附加 損耗計(jì)算的系統(tǒng)、全面的諧波附加損耗計(jì)算方法。同時(shí)，研制了配電變壓器帶動態(tài)負(fù)載的諧 波實(shí)時(shí)在線監(jiān)測裝置，利用裝設(shè)在配電變壓器二次側(cè)的電流傳感器測量配電變壓器的電流 信號，將采集到的信號濾波后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)通過變壓器二次側(cè)諧波電流來 計(jì)算諧波損耗的功能。諧波損耗反映了相關(guān)諧波造成的影響，從而實(shí)現(xiàn)對配電變壓器動態(tài) 負(fù)載諧波監(jiān)測。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測 裝置，包括數(shù)據(jù)采集模塊、濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊、核心處理模塊和顯示模塊； 其中所述數(shù)據(jù)采集模塊采集配電變壓器二次側(cè)的電壓、電流信號；然后濾波模塊對所述電 壓、電流信號進(jìn)行濾波，得到各次諧波的模擬信號；所述模擬信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號，并傳輸?shù)胶诵奶幚砟K；核心處理模塊根據(jù)獲取的數(shù)字信號計(jì)算相應(yīng)次數(shù)諧波所 引起的諧波附加損耗，并判斷諧波附加損耗是否超過預(yù)設(shè)值，若超過則發(fā)出預(yù)警信號；然后 將預(yù)警信號和諧波附加損耗發(fā)送到顯示模塊顯示；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和核心處理模塊還分別將 各自獲得的信號和數(shù)據(jù)發(fā)送到通信模塊，由通信模塊向外發(fā)送。
[0007] 還提供一種采用本發(fā)明裝置進(jìn)行配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測的方法，包括如下 步驟： a) 通過數(shù)據(jù)采集模塊采集配電變壓器二次側(cè)的電流信號； b)電流信號經(jīng)濾波模塊濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入核心處理模塊； c) 核心處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)用傅里葉算法進(jìn)行頻譜分析，得到各次諧波電流的大 小，進(jìn)一步獲得諧波附加損耗^ ;

【權(quán)利要求】
1. 一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測裝置，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集模塊（1)、濾波 模塊（2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（3)、通信模塊（4)、核心處理模塊（5)和顯示模塊（6);其中所述數(shù) 據(jù)采集模塊（1)采集配電變壓器二次側(cè)的電壓、電流信號；然后濾波模塊（2)對所述電壓、 電流信號進(jìn)行濾波，得到各次諧波的模擬信號；所述模擬信號由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（3)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號，并傳輸?shù)胶诵奶幚砟K（5);核心處理模塊（5)根據(jù)獲取的數(shù)字信號計(jì)算相應(yīng)次 數(shù)諧波所引起的諧波附加損耗，并判斷諧波附加損耗是否超過預(yù)設(shè)值，若超過則發(fā)出預(yù)警 信號；然后將預(yù)警信號和諧波附加損耗發(fā)送到顯示模塊（6)顯示；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（3)和核心 處理模塊（5)還分別將各自獲得的信號和數(shù)據(jù)發(fā)送到通信模塊（4)，由通信模塊（4)向外發(fā) 送。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測裝置，其特征在于：所述數(shù) 據(jù)采集模塊（1)由裝載在配電變壓器二次側(cè)的電壓、電流互感器組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測裝置，其特征在于：所述核 心處理模塊（5)采用飛思卡爾公司的16處理器MC56F8346。
4. 一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行配電變壓器動態(tài)負(fù)載諧波監(jiān)測的方法，其特征在 于，包括如下步驟： a) 通過數(shù)據(jù)采集模塊（1)采集配電變壓器二次側(cè)的電流信號； b) 電流信號經(jīng)濾波模塊（2)濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（3)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入核心處理模塊 (5)； c) 核心處理模塊（5)對接收到的數(shù)據(jù)用傅里葉算法進(jìn)行頻譜分析，得到各次諧波電流 的大小，進(jìn)一步獲得諧波附加損耗Pa ;
式中，Iflfc2為變壓器二次側(cè)3相第A次諧波電流有效值；Jm2為變壓器二次側(cè)6相第A次諧波電流有效值；1_2為變壓器二次側(cè)c相第A次諧波電流有效值;A為諧波次數(shù)； 為第A次諧波作用下變壓器二次側(cè)繞組電阻；為第A次諧波作用下變壓器一次側(cè)歸算 到二次側(cè)的繞組電阻；為變壓器渦流損耗系數(shù)； d) 判斷諧波附加損耗是否超過預(yù)設(shè)值，若超過則向顯示模塊（6)發(fā)出預(yù)警信號，若沒超 過則返回步驟a)。
【文檔編號】G01R21/06GK104316762SQ201410644503
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】劉勇, 冉龍明, 劉釗 申請人:國網(wǎng)重慶市電力公司江津供電分公司, 國家電網(wǎng)公司