变压器一次电压确定方法和系统及包括确定系统的变电站的制作方法
【专利摘要】本发明方法能够确定电力变压器（18）的一次电压。变压器具有空载变比并包括具有其两端之间的一次电压并流过一次电流的一次绕组、具有其两端之间的二次电压并流过二次电流（的二次绕组。该方法包括：使用电压传感器测量二次电压，及使用第一电流传感器测量一次电流。该方法还包括：a）根据变压器（18）的特定特性、变压器（18）的负载系数及连接至变压器（18）的输出端处的二次绕组（54）的负载的功率因数，计算二次绕组（54）两端之间的二次电压降；b）根据被测量的二次电压、步骤a）中计算的电压降及空载变比，计算一次电压的模数（│U1j│）；及c）根据被测量的二次电压（U2j）相对于被测量的一次电流（I1j）的相移，计算一次电压（U1j）与被测量的一次电流（I1j）的相移。
【专利说明】变压器一次电压确定方法和系统及包括确定系统的变电站
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定电力变压器的一次电压的方法，该电力变压器具有空载变比并且包括能够具有其端部之间的一次电压并流过一次电流的一次绕组、能够具有其端部之间的二次电压并流过二次电流的二次绕组。该方法包括以下步骤:使用电压传感器来测量二次电压，使用第一电流传感器来测量一次电流。
[0002]本发明还涉及用于确定意欲实施这种方法的电力变压器的一次电压的系统。
【背景技术】
[0003]公用电网的配电终端用于以来自中压/低压变电站(还称为MV/LV变电站)的低压将多相电流分配给能源消费者。每个MV/LV变电站都以辐射状结构的形式包括多组低压线路，每组低压线路都服务于某些数量的消费者。每条低压线路都包括用于被传送的多相电流中的每一相的相导线和中线。这些MV/LV变电站中的每一个都转而连接在中压线路上，该中压线路的原点位于高压/中压变电站上，也被称为HV/MV变电站。
[0004]基于连接至低压电网的负载和低压线路的特性，低压可以变化。使用两种方法来监测被传送的电压的适应性。
[0005]第一方法包括:在电网的设计期间，计算电缆的尺寸和负载的分配，以保证导线的最小电压降与负载可接受的电压极限值兼容。
[0006]第二种方法包括调节低压线路的电压以适应瞬时条件，可以根据运行条件来实施该第二方法。第二种方法还包括调节上游电压。一方面，自动连续地控制的HV/MV变电站的负载调节器，能够调节电网前端的电压，以最小化在线损耗(online loss)，同时在下游保持可接受的电压。另一方面，MV/LV变电站的空载调节器能够调节上游的电压。这些空载调节器包括被设置在配电变压器中的手动开关，还被称为调节构件。这些调节器可能基于连接的电网结构，选择变压器的最适当的绕组。很偶然地，即，贯穿变压器的整个使用期的几次操作空载调节器，以跟踪电网和消费者的结构上的演变。
[0007]在该上下文中，将分散式的产品添加至电网中，尤其是，低压产品，会局部地超出最大电压。实际上，在电网设计期间所计算的电网尺寸没有将来自于分散式产品的能量流列入预算。于是，有必要定期监测以下:在变压器的一次绕组中循环的电流，还被称为一次电流；在一次绕组两端之间的电压，还被称为一次电压；在变压器的二次绕组中进行循环的电流，还被称为二次电流；以及在二次绕组的两端之间的电压，还被称为二次电压。
[0008]已知用于例如使用开路式(opening)环形线圈来测量一次电流和/或二次电流是简易的、符合成本效益的解决方案。用于测量二次电压的解决方案也是已知的。
[0009]为了测量一次电压，已知使用电压测量变压器、电容分压器、电阻式分压器或者基于取决于变压器的二次电压和变比的简单计算的解决方案。
[0010]然而，尤其是在电压测量变压器的情况下，这种一次电压的测量值相对不精确或者太昂贵。由于它们需要通电的变压器的一次电路的接入部件或者连接至其的电缆，所以它们还是侵入式的(intrusive)。[0011]因此，本发明的目的是为了提出一种用于确定变压器的一次电压的更精确的方法，该方法具有有限成本并且与现有的MV/LV变电站机群兼容。
【发明内容】
[0012]为此，本发明涉及用于确定上述类型的变压器的一次电压的方法，其特征在于，该方法进一步包括以下步骤:
[0013]a)根据所述变压器的特定特性、所述变压器的负载系数以及连接至所述变压器的输出端处的二次绕组的负载的功率因数，来计算所述二次绕组的两端之间的二次电压降；
[0014]b)根据被测量的二次电压、在所述步骤a)中所计算的电压降以及空载变比，来计算所述一次电压的模数；以及
[0015]c)根据所述被测量的二次电压相对于所述被测量的一次电流的相移，来计算所述一次电压相对于被测量的一次电流的相移。
[0016]根据本发明的其他有利方面，确定方法包括:单独考虑的或者根据所有的技术上的可能组合的以下特征中的一个或多个:
[0017]在所述步骤a)期间，使用以下公式来计算二次电压降:
[0018]
【权利要求】
1.一种用于确定电力变压器(18)的一次电压(Ulj)的方法，所述电力变压器具有空载变比并且包括能够具有其两端之间的一次电压(Ulj)并流过一次电流(Ilj)的一次绕组(52)和能够具有其两端之间的二次电压(U2j)并流过二次电流(12j)的二次绕组(54)， 所述方法包括以下步骤: 使用电压传感器(59A，59B, 59C)而测量所述二次电压(U2 j )， 使用第一电流传感器(56A, 56B, 56C)而测量所述一次电流(Il j)， 所述方法的特征在于，进一步包括以下步骤: a)根据所述变压器(18)的特定特性、所述变压器(18)的负载系数以及连接至所述变压器(18)的输出端处的二次绕组(54)的负载的功率因数，来计算所述二次绕组(54)的两端之间的二次电压降； b)根据被测量的二次电压、在所述步骤a)中所计算的电压降以及空载变比，来计算所述一次电压的模数(I Ulj I );以及 c)根据所述被测量的二次电压(U2j)相对于所述被测量的一次电流(Ilj)的相移，来计算所述一次电压(Ulj)相对于被测量的一次电流(Ilj)的相移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)期间，使用以下公式来计算二次电压降:
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电力变压器(18)进一步包括能够修改所述变压器(18)的空载变比的调节构件(20)，并且其特征在于，在所述步骤b)期间，根据所述被测量的二次电压(U2j)、在所述步骤a)中所计算的电压降、所述空载变比和所述调节构件(20)的位置，来计算所述一次电压(Ulj)的模数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤b)中，使用以下公式来计算所述一次电压(Ulj)的模数(I Ulj I ):
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤c)期间，根据以下公式来计算所述一次电压(Ulj)和所述一次电流(Ilj)之间的相移ph (Ulj, Ilj):
ph (Ulj, Ilj) = π - ph (Ilj，U2j) 其中，ph (Ilj，U2j)是在所述一次电流(Ilj)和所述二次电压(U2j)之间所测量的相移。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括使用第二电流传感器(58A，58B，58C)来测量所述二次电流(I2j)并且其特征在于，在所述步骤b)期间，根据所述一次电流(Ilj)和所述二次电流(I2j)，来计算所述变压器(18)的调节构件(20)的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用用于所述变压器的所述调节构件的每个位置的一次侧额定电压、二次侧额定电压的知识、以及使用以下公式来确定所述调节构件的位置(Kpos):
8.一种用于确定电力变压器(18)的一次电压(Ulj)的系统(22)，所述电力变压器(18)具有空载变比并且包括能够具有其两端之间的一次电压(Ulj)并流过一次电流(Ilj)的一次绕组(52)，能够具有其两端之间的二次电压(U2j)并流过二次电流(I2j)的二次绕组， 所述系统包括: 电压传感器(59A，59B, 59C)，能够测量所述二次电压(U2 j )，和 第一电流传感器(56A，56B，56C)，能够测量所述一次电流(Ilj)， 所述系统的特征在于，进一步包括: 第一装置，用于基于所述变压器(18)的特定特性、所述变压器的负载系数、连接至所述变压器(18)的输出端处的二次绕组(54)的负载的功率因数，而计算所述二次绕组(54)的两端之间的二次电压降； 第二装置，用于根据被测量的二次电压(U2j)、被计算的电压降以及所述空载变比，来计算所述一次电压(Ulj)的模数(I Ulj I );以及 第三装置，用于根据所述被测量的二次电压(U2j)相对于所述被测量的一次电流(Ilj)的所述相移，来计算所述一次电压(Ulj)相对于被测量的一次电流(Ilj)的相移。
9.根据权利要求8所述的确定系统，其特征在于，每个电流传感器(56A，56B,56C，58A，58B，58C)都包括开路式环形线圈。
10.根据权利要求8或9所述的确定系统，其特征在于，每个电流传感器(56A，56B，56C，58A，58B, 58C)都经由无线通信装置连接至第三计算装置。
11.一种用于将具有第一交流电压(Ulj)的第一电流(Ilj)变换为具有第二交流电压(U2j)的第二电流(I2j)的变电站(18)，包括: 第一面板(14)，包括适用于被连接至电网(12)的至少一条输入电导线(26，28，30)，所述输入导线具有一次电压(Ulj), 第二面板(16)，包括至少一条输出电导线(42，44，46)，所述输出导线具有二次电压(U2j), 变压器(18)，包括链接至所述第一面板(14)的一次绕组(52)和链接至所述第二面板(16)的二次绕组(54);以及 确定系统，用于确定所述变压器(18)的所述一次电压(U1 j)， 其特征在于，所述确定系统是根据 权利要求8至10中任一项的确定系统。
【文档编号】G01R19/00GK103809009SQ201310552078
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】P.德沙姆普斯, D.博斯 申请人:施耐德电器工业公司