本技術(shù)涉及配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，更具體的說，是涉及一種配電變壓器繞組變形的在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、變壓器作為配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵電氣設(shè)備，在電能的輸送和變換過程中起著極其重要的作用。然而，隨著變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，其性能可能會(huì)逐漸退化，最終可能引發(fā)故障或事故。變壓器故障的發(fā)生不僅會(huì)干擾電網(wǎng)的正常運(yùn)作，還可能對(duì)電網(wǎng)造成重大損害。

2、在眾多變壓器故障案例中，繞組和鐵芯故障的比例約為?60%，這對(duì)變壓器自身的安全以及整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。變壓器的故障并非突然發(fā)生，而是一個(gè)逐漸累積的過程。因此，對(duì)變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，盡早檢測(cè)出可能出現(xiàn)的故障風(fēng)險(xiǎn)，并為變壓器維護(hù)提供必要的運(yùn)行信息，成為電力行業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。

3、變壓器的繞組變形是其性能下降和故障發(fā)生的一個(gè)重要指示。雖然大多數(shù)情況下繞組變形程度較輕，但由于累積效應(yīng)，繞組的變形會(huì)持續(xù)加劇，最終匝間絕緣破壞形成匝間短路。

4、目前，一般的常規(guī)實(shí)驗(yàn)并不能有效檢測(cè)出繞組的變形。大多數(shù)繞組變形檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且需要停電，給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來不便；現(xiàn)有變壓器繞組在線監(jiān)測(cè)的方法需要在不同負(fù)載下連續(xù)測(cè)量?2?次電壓和電流，實(shí)時(shí)性不佳、效率低下。

5、基于此，如何提高對(duì)配電變壓器繞組變形的監(jiān)測(cè)效率，是需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術(shù)提供了一種配電變壓器繞組變形的在線監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，以在一次電壓電流測(cè)量下，完成繞組變形的監(jiān)測(cè)，提高對(duì)配電變壓器繞組變形的監(jiān)測(cè)效率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出具體方案如下：

3、一種配電變壓器繞組變形的在線監(jiān)測(cè)方法，包括：

4、當(dāng)配電變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，采集所述配電變壓器的一次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述配電變壓器的二次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述配電變壓器的一次側(cè)的三相電流信號(hào)以及所述配電變壓器的二次側(cè)的三相電流信號(hào)；

5、對(duì)所述一次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述二次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述一次側(cè)的三相電流信號(hào)以及所述二次側(cè)的三相電流信號(hào)分別進(jìn)行快速傅里葉變換，得到一次側(cè)電壓相量、二次側(cè)電壓相量、一次側(cè)電流相量以及二次側(cè)電流相量；

6、當(dāng)所述配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別為yyn0、yd11或?ynd11時(shí)，根據(jù)所述一次側(cè)電壓相量、所述二次側(cè)電壓相量、所述一次側(cè)電流相量以及所述二次側(cè)電流相量，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)；

7、對(duì)所述等價(jià)三相參數(shù)擾動(dòng)處理，得到擾動(dòng)三相參數(shù)；

8、基于所述等價(jià)三相參數(shù)和所述擾動(dòng)三相參數(shù)構(gòu)建電阻電抗矩陣方程，并對(duì)所述電阻電抗矩陣方程求解得到所述配電變壓器的三相短路電抗值；

9、顯示所述三相短路電抗值，且若所述三相短路電抗值異常，則顯示所述配電變壓器的繞組變形告警提示。

10、可選的，根據(jù)所述一次側(cè)電壓相量、所述二次側(cè)電壓相量、所述一次側(cè)電流相量以及所述二次側(cè)電流相量，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)，包括：

11、利用下式，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)：

12、

13、其中，為所述配電變壓器的變比，為虛數(shù)單位，為所述一次側(cè)的電壓a相相量，為所述一次側(cè)的電壓b相相量，為所述一次側(cè)的電壓c相相量，為所述二次側(cè)的電壓a相相量，為所述二次側(cè)的電壓b相相量，為所述二次側(cè)的電壓c相相量，為所述一次側(cè)的電流a相相量，為所述一次側(cè)的電流b相相量，為所述一次側(cè)的電流c相相量，為所述二次側(cè)的電流a相相量，為所述二次側(cè)的電流b相相量，為所述二次側(cè)的電流c相相量，為電壓a相矢量實(shí)部，為電壓a相矢量虛部，為電流a相矢量實(shí)部，為電流a相矢量虛部，為電壓b相矢量實(shí)部，為電壓b相矢量虛部，為電流b相矢量實(shí)部，為電流b相矢量虛部，為電壓c相矢量實(shí)部，為電壓c相矢量虛部，為電流c相矢量實(shí)部，為電流c相矢量虛部。

14、可選的，對(duì)所述等價(jià)三相參數(shù)擾動(dòng)處理，得到擾動(dòng)三相參數(shù)，包括：

15、對(duì)疊加第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓a相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓a相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流a相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流a相虛部擾動(dòng)參數(shù)；

16、對(duì)疊加第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓b相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓b相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流b相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流b相虛部擾動(dòng)參數(shù)；

17、對(duì)疊加第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓c相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓c相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流c相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流c相虛部擾動(dòng)參數(shù)。

18、可選的，基于所述等價(jià)三相參數(shù)和所述擾動(dòng)三相參數(shù)構(gòu)建電阻電抗矩陣方程，并對(duì)所述電阻電抗矩陣方程求解得到所述配電變壓器的三相短路電抗值，包括：

19、利用下式構(gòu)建電阻電抗矩陣方程：

20、

21、其中，為所述一次側(cè)的繞組的a相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的b相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的c相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的a相電抗，為所述一次側(cè)的繞組的b相電抗，為所述一次側(cè)的繞組的c相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的a相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的b相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的c相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的a相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的b相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的c相電抗；

22、求解所述電阻電抗矩陣方程得到所述配電變壓器的a相短路電抗值為、所述配電變壓器的b相短路電抗值為、以及所述配電變壓器的c相短路電抗值為。

23、可選的，該方法還包括：

24、當(dāng)所述配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別為dyn11時(shí)，以所述一次側(cè)電流相量為一次側(cè)線電流相量，將所述一次側(cè)線電流相量轉(zhuǎn)換為相電流，以作為新的一次側(cè)電流相量；

25、根據(jù)所述一次側(cè)電壓相量、所述二次側(cè)電壓相量、所述一次側(cè)電流相量以及所述二次側(cè)電流相量，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)。

26、一種配電變壓器繞組變形的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)采集單元、算數(shù)邏輯單元、lcd顯示單元、電壓采樣電路、電流采樣電路、兩個(gè)電壓互感器以及兩個(gè)電流互感器，兩個(gè)所述電壓互感器分別接于三相的配電變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)，高壓母線和所述配電變壓器之間接有一個(gè)所述電流互感器，另一個(gè)所述電流互感器接于所述配電變壓器和低壓母線之間，兩個(gè)所述電壓互感器與所述電壓采樣電路連接，兩個(gè)所述電流互感器與所述電流采樣電路連接，所述電壓采樣電路的輸出端和所述電流采樣電路的輸出端均連接所述信號(hào)采集單元的輸入端，所述信號(hào)采集單元的輸出端通過所述算數(shù)邏輯單元連接所述lcd顯示單元；

27、所述信號(hào)采集單元，用于當(dāng)所述配電變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，采集所述配電變壓器的一次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述配電變壓器的二次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述配電變壓器的一次側(cè)的三相電流信號(hào)以及所述配電變壓器的二次側(cè)的三相電流信號(hào)；

28、所述算數(shù)邏輯單元，用于對(duì)所述一次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述二次側(cè)的三相電壓信號(hào)、所述一次側(cè)的三相電流信號(hào)以及所述二次側(cè)的三相電流信號(hào)分別進(jìn)行快速傅里葉變換，得到一次側(cè)電壓相量、二次側(cè)電壓相量、一次側(cè)電流相量以及二次側(cè)電流相量，當(dāng)所述配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別為yyn0、yd11或?ynd11時(shí)，根據(jù)所述一次側(cè)電壓相量、所述二次側(cè)電壓相量、所述一次側(cè)電流相量以及所述二次側(cè)電流相量，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)，對(duì)所述等價(jià)三相參數(shù)擾動(dòng)處理，得到擾動(dòng)三相參數(shù)，基于所述等價(jià)三相參數(shù)和所述擾動(dòng)三相參數(shù)構(gòu)建電阻電抗矩陣方程，并對(duì)所述電阻電抗矩陣方程求解得到所述配電變壓器的三相短路電抗值；

29、所述lcd顯示單元，用于顯示所述三相短路電抗值，且若所述三相短路電抗值異常，則顯示所述配電變壓器的繞組變形告警提示。

30、可選的，所述算數(shù)邏輯單元包括：

31、等價(jià)三相參數(shù)計(jì)算單元，用于利用下式，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)：

32、

33、其中，為所述配電變壓器的變比，為虛數(shù)單位，為所述一次側(cè)的電壓a相相量，為所述一次側(cè)的電壓b相相量，為所述一次側(cè)的電壓c相相量，為所述二次側(cè)的電壓a相相量，為所述二次側(cè)的電壓b相相量，為所述二次側(cè)的電壓c相相量，為所述一次側(cè)的電流a相相量，為所述一次側(cè)的電流b相相量，為所述一次側(cè)的電流c相相量，為所述二次側(cè)的電流a相相量，為所述二次側(cè)的電流b相相量，為所述二次側(cè)的電流c相相量，為電壓a相矢量實(shí)部，為電壓a相矢量虛部，為電流a相矢量實(shí)部，為電流a相矢量虛部，為電壓b相矢量實(shí)部，為電壓b相矢量虛部，為電流b相矢量實(shí)部，為電流b相矢量虛部，為電壓c相矢量實(shí)部，為電壓c相矢量虛部，為電流c相矢量實(shí)部，為電流c相矢量虛部。

34、可選的，所述算數(shù)邏輯單元還包括：

35、第一擾動(dòng)疊加單元，用于對(duì)疊加第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓a相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓a相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流a相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第一預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流a相虛部擾動(dòng)參數(shù)；

36、第二擾動(dòng)疊加單元，用于對(duì)疊加第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓b相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓b相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流b相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第二預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流b相虛部擾動(dòng)參數(shù)；

37、第三擾動(dòng)疊加單元，用于對(duì)疊加第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓c相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電壓c相虛部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流c相實(shí)部擾動(dòng)參數(shù)，對(duì)疊加所述第三預(yù)設(shè)擾動(dòng)量，得到電流c相虛部擾動(dòng)參數(shù)。

38、可選的，所述算數(shù)邏輯單元還包括：

39、電阻電抗矩陣方程構(gòu)建單元，用于利用下式構(gòu)建電阻電抗矩陣方程：

40、

41、其中，為所述一次側(cè)的繞組的a相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的b相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的c相電阻，為所述一次側(cè)的繞組的a相電抗，為所述一次側(cè)的繞組的b相電抗，為所述一次側(cè)的繞組的c相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的a相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的b相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的c相電阻，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的a相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的b相電抗，為所述二次側(cè)的繞組歸算至所述一次側(cè)的c相電抗；

42、短路電抗值求解單元，用于求解所述電阻電抗矩陣方程得到所述配電變壓器的a相短路電抗值為、所述配電變壓器的b相短路電抗值為、以及所述配電變壓器的c相短路電抗值為。

43、可選的，該系統(tǒng)還包括：

44、電流相量轉(zhuǎn)換單元，用于當(dāng)所述配電變壓器的聯(lián)結(jié)組別為dyn11時(shí)，以所述一次側(cè)電流相量為一次側(cè)線電流相量，將所述一次側(cè)線電流相量轉(zhuǎn)換為相電流，以作為新的一次側(cè)電流相量，并根據(jù)所述一次側(cè)電壓相量、所述二次側(cè)電壓相量、所述一次側(cè)電流相量以及所述二次側(cè)電流相量，計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)。

45、借由上述技術(shù)方案，本技術(shù)通過當(dāng)配電變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，采集配電變壓器的一次側(cè)及二次側(cè)的三相電流電壓信號(hào)，并進(jìn)行快速傅里葉變換，得到一次側(cè)及二次側(cè)的電流電壓相量，根據(jù)一次側(cè)及二次側(cè)的電流電壓相量計(jì)算等價(jià)三相參數(shù)，并對(duì)等價(jià)三相參數(shù)擾動(dòng)處理，得到擾動(dòng)三相參數(shù)，基于等價(jià)三相參數(shù)和擾動(dòng)三相參數(shù)構(gòu)建電阻電抗矩陣方程，求解方程得到三相短路電抗值，若三相短路電抗值異常則顯示繞組變形告警提示。由此可見，在配電變壓器運(yùn)行時(shí)，只需采樣一次電流和電壓，無需調(diào)節(jié)變壓器的負(fù)載，即可測(cè)得變壓器的短路電抗，從而快速準(zhǔn)確地判斷繞組變形，提高了變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)的效率。