变压器直流偏磁监测方法及装置与流程

本发明涉及电力变压器应用技术领域，特别涉及一种变压器直流偏磁监测方法及装置。

背景技术

近年来，随着国内直流输电工程投运越来越多，直流输电项目单极大地运行方式下流入大地的直流电流与交流输电系统发生了越来越普遍地耦合关系，具体耦合关系如图1所示。监测表明在直流接地极方圆100公里范围内的交流输电变电站内，中性点直接接地的主变压器都不同程度地受到了流入大地的直流电流的影响，这个直流电流从大地流入变压器中性点，通过变压器及交流输电线路网络旁路了部分原来仅通过大地电阻回路的直流电流，造成了比较严重的变压器直流偏磁问题。

直流偏磁会造成变压器噪音及振动剧烈加大加重。从一些监测数据可知，变压器的振动及噪声，以及变压器电流中的谐波随着通过变压器中性线中的直流电流的增加而增大，而变压器接地的中性线中直流电流的大小与单极大地运行方式下的直流线路送电功率、直流接地极远近有关。这一现象可以用变压器铁芯饱和磁化特性来解释：流进绕组的直流电流成为变压器励磁电流的一部分，该直流电流使变压器铁芯发生偏磁，改变了变压器的的励磁曲线工作点，使原来磁化曲线工作区的一部分移至铁芯磁饱和区，导致总励磁电流变成尖顶波，由此引发的变压器局部过热、绝缘老化、带载性能降低等问题对变压器的正常运行造成极大的影响，严重时可能造成变压器损坏及保护动作。同时，直流偏磁后的变压器会产生可观数量的宽带谐波，污染电网运行环境。虽然研究人员对于交流电网的负面影响有了一定认识，但是根据大多数布置有直流输电换流站的电网中发生的变压器噪音及振动加剧的事件，可以发现变压器直流偏磁后其产生的负面比预期要大，偏磁响应严重的变压器甚至无法正常运行。

因此，对变压器直流偏磁电流进行测量可以为系统运行管理和了解变压器直流偏磁状况并采取相应措施提供重要依据，能有效起到准确测量并为判断是否投入偏磁抑制装置提供依据，也可以准确定量分析直流偏磁对于变压器的影响程度。但是，目前已有的直流偏磁测量技术普遍认为变压器偏磁电流为纯直流电流，而实际中，在主变接地的中性点测到的直流性质的电流却是一个混合电流，其中绝大部分为变压器受到直流偏磁控制后的磁通畸变后的励磁电流成分。因此，将变压器偏磁电流当做纯直流电流来评价直流偏磁对于变压器的影响程度，是不准确、不科学及不严谨的。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种变压器直流偏磁监测方法及装置，可准确检测及监测到当直流系统在单极大地方式运行时，流入变压器的直流偏磁电流，而不是将其作为纯直流电流，采用这样的直流偏磁电流来评价直流偏磁对于变压器的影响程度，可以提高准确性。

该变压器直流偏磁监测方法包括：

通过第一电流测量装置测量主变压器接地的中性点处的混合电流信号，其中，所述第一电流测量装置包括安装于主变压器接地的中性点处的霍尔元件，所述混合电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；

对所述混合电流信号进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流；

根据所述偏磁响应电流确定变压器的偏磁响应程度。

该变压器直流偏磁监测装置包括：

电流信号测量模块，用于通过第一电流测量装置测量主变压器接地的中性点处的混合电流信号，其中，所述第一电流测量装置包括安装于主变压器接地的中性点处的霍尔元件，所述混合电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；

信号分析模块，用于对所述混合电流信号进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流；

偏磁响应程度确定模块，用于根据所述偏磁响应电流确定变压器的偏磁响应程度。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述变压器直流偏磁监测方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述变压器直流偏磁监测方法的计算机程序。

在本发明实施例中，通过装于主变压器接地的中性点处的霍尔元件来测量主变压器接地的中性点处的混合电流信号，根据所述混合电流信号来确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流，根据所述偏磁响应电流确定变压器的偏磁响应程度。相比较现有技术中将变压器偏磁电流当做纯直流电流，本发明是通过计算得到的实际的直流偏磁电流，通过计算得到的实际的直流偏磁电流来评价直流偏磁对于变压器的影响程度，可以提高准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的一种直流输电单极大地运行入地电流流通路径示意图；

图2是一种某500kv变压器中性点电流测量记录波形图一；

图3是一种某500kv变压器中性点电流测量记录波形图二；

图4是一种某500kv变压器中性点电流测量记录波形图三；

图5是一种带有delt接线绕组的变压器在受到直流偏磁后，中性点电流录波波形图；

图6是变压器直流偏磁原理示意图；

图7是变压器励磁特性曲线图；

图8是典型变压器铁芯bh与铁芯导磁率关系曲线图；

图9是某500kv变压器空投励磁涌流波形图局部放大图；

图10是变压器产生偏磁响应后的录波图；

图11是变压器没有产生偏磁响应的录波图；

图12是本发明实施例提供的一种变压器直流偏磁监测方法流程图；

图13是变压器等效电路图；

图14是变压器发生偏磁响应后仿真波形示意图；

图15是某接线别为yn/yn/d的220kv变压器中性点电流录波波形图；

图16是某接线别为y/y的换流变压器中性点电流录波波形图；

图17是某接线别为y/d的换流变压器中性点电流录波波形图；

图18是某接线形式为auto的自耦变压器中性点电流录波波形图；

图19是中性点电流(去除工频电流分量)录波图；

图20是本发明实施例提供的一种变压器直流偏磁监测装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，已有的直流偏磁测量技术普遍认为变压器偏磁电流为纯直流电流，在采集中数秒至数十秒采集一个数据点，并认为此数据为变压器的偏磁电流。

例如，图2为2016年3月27日在山东某500kv变压器中性点电流在6点-8点间的波形变化趋势图，图3为2016年3月27日在山东某500kv变压器中性点电流在8点-9点间的波形变化趋势图，图4为2016年4月1日在山东某500kv变压器中性点电流在9点-10点间的波形变化趋势图，其中，图2至图4的横坐标是n个采样点，纵坐标表示第n次采样点采样的直流偏磁电流，单位a。在实际运行中当直流系统在单极大地方式运行时，一部分直流电流通过变压器接地的中性点传入到了交流系统，即通过接地极附近的变压器中性点流向线圈，再从线圈引入输电线路网络，再通过其他变压器中性点又流入大地回路，此部分直流电流一般不大，每个变压器通过接地的中性点引入的量值在几安培到十几安培，这个分派到每相的几安培的直流电流，由于变压器线圈的匝数巨大，在变压器铁芯上产生了一个很大偏置的直流磁通，与周期性的50hz交流励磁磁通叠加后使得每相的铁芯磁通在时序上出现了铁芯周期性、间歇性地饱和，这导致变压器每相高压绕组在某个半波(正或者负半波)周期性地出现了一个脉动电流，三相绕组在一个周期内出现三个相差120度的脉动电流，因为三相都一致地偏向时间轴一侧，从直流测量的角度看，为直流性质的电流。

图5为带有delt接线绕组的变压器在受到直流偏磁后，在中性点录到的波形图。用五秒、十秒一个取样点连续测量监测变压器受到的直流偏磁电流时，由于采样时钟与50hz频率变化导致的时间差异，实际的采样值如同一个非常缓慢移动的狭缝一样，取样到的数据为通过这个狭缝看到的波形的某个时刻，由于狭缝移动速度为计算机时钟的误差，还有电网频率的实时变化的差值速度，相当于几十分钟才移动一个周波，因此通过这个滑动窗口测量及监测到的趋势波形就必然如同以上三个(图2至图4)实际现场记录到的趋势变化一致。如果以这样测量记录到的最大值为依据，评价直流偏磁对于变压器的影响程度，是不科学及不严谨的。

图6为变压器直流偏磁原理示意图，其中(a)图表示变压器正半波受到直流偏磁影响后的磁通波形整体抬升；(b)图表示主变的铁心励磁特性曲线的工作点由a点以下的线性段进入到了饱和甚至严重饱和的非线性段；(c)图表示受到直流偏磁影响后的主变励磁电流波形发生畸变，励磁电流的峰值剧烈增大，波形由平滑的正弦波变成尖顶波，此尖顶波即为线圈中的原始偏磁响应电流。

典型变压器励磁特性曲线图如图7所示，其中，横轴为励磁电压坐标，单位为kv，纵坐标为励磁电流幅值，单位为a。图7是以500kv电压等级变压器为例，系统正常运行状况下，约以相对地额定电压525/√3＝303kv为拐点，随着励磁电压增大励磁电流剧烈增加，变压器铁芯处于饱和状态，其等值励磁阻抗也按比例剧烈减小。

图8为典型变压器铁芯bh与铁芯导磁率关系曲线图，横轴为磁场强度坐标，单位为h，纵坐标为磁感应强度，单位为t。其中变压器的等值励磁阻抗完全与铁芯导磁率成正比变化，在变压器铁芯因为过电压或者直流偏磁电流通过变压器绕组叠加一个直流磁通后，铁芯进入了饱和状态，其等值励磁阻抗就不是线性的特性，而是随着铁芯的饱和程度高低变化。

严重直流偏磁后，励磁电流的变化基本与tcr即晶闸管控制电抗器角内电流的半波波形一致，差别是在电流起始阶段，变压器铁芯饱和程度低，等值励磁阻抗大，电流缓慢上升，一旦进入深度饱和后，等值励磁阻抗剧烈减小，励磁电流上升非常快，曲线变陡。如图9实际500kv变压器空投时录波所示，横轴为变压器a相电流坐标，单位为a，纵坐标为时间，单位为s。

从直流偏磁检测及监测，以及进而评判偏磁对变压器的影响结果来看，需要分清两者之间的因果关系，实际测量到中性点直流电流其实为作为偏磁影响结果的脉动电流的平均值加上直流偏磁电流，而非纯粹导致结果的因(即直流输电系统单极大地回线方式运行分配在交流系统而流入到变压器的真正方向大小不变的直流电流)。

换言之，在主变接地的中性点测到的直流性质的电流是一个混合电流，其中绝大部分为变压器受到直流偏磁控制后的磁通畸变后的励磁电流成分。对大多数具有y/d接线组别的变压器而言，变压器通过偏磁电流后，并且偏磁电流已经对变压器产生了有效的偏磁响应后的实际波形如图10所示。

另外，对于虽然已经流入了偏磁电流，但还没有出现偏磁响应的变压器，其中性点实际的电流波形如图11所示，其中，横轴为中性点电流坐标，单位为ma，纵坐标为时间，单位为ms。为一种标准的理想直流电流加上50hz的工频交流电流合成的波形(图中30号通道记录的波形，变压器剩余零序电流在直流电流的抬升下，离开时间轴(下方细线)。

通过上述分析可知，实际中在主变接地的中性点测到的直流性质的电流是一个混合电流，其中绝大部分为变压器受到直流偏磁控制后的磁通畸变后的励磁电流成分。基于此，采用现有技术中的纯直流电流来评价流偏磁对于变压器的影响程度是不准确的，基于此，本发明提供了一种变压器直流偏磁监测方法，如图12所示，该方法包括：

步骤1201：通过第一电流测量装置测量主变压器接地的中性点处的混合电流信号，其中，所述第一电流测量装置包括安装于主变压器接地的中性点处的霍尔元件，所述混合电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；

步骤1202：对所述混合电流信号进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流；

步骤1203：根据所述偏磁响应电流确定变压器的偏磁响应程度。

在本发明实施例中，一个普通三卷变压器等效电路图如图13所示。由于变压器在正常运行状态时(未饱和)，励磁电流约为额定电流的0.5％，当变压器处于饱和状态下，变压器励磁阻抗下降约100-200倍，当变压器发生直流偏磁后，变压器在一周波内会表现出在部分时间段内不饱和，在部分时间段内处于饱和状态，变压器发生偏磁响应电流如下图14所示，其中，横轴为变压器一次三相电流坐标，单位为ka，纵坐标为时间，单位为s。

由于变压器有多种接线方式，不同接线方式的变压器发生直流偏磁后响应特性不同，通过对不同实际案例的分析说明不同接线方式变压器的直流偏磁响应检测测量及监测方法。

变压器的接线组别就是变压器一次绕组和二次绕组组合接线形式的一种表示方法。变压器的联接组别的表示方法是：大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式，小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。常见的变压器绕组有二种接法，即“三角形接线”(d)和“星形接线”(y)，由于y连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母y后面加字母n表示。n表示中性点有引出线。“yn”表示一次侧为星形带中性线的接线。

(一)当变压器的接线组别为yn/yn/d时：

图15为某接线别为yn/yn/d的220kv变压器中性点电流录波波形，变压器电压等级为220/110/10kv，其中，横轴为中性点电流坐标，单位为ma，纵坐标为时间，单位为ms。从图中可以看出，该变压器中性点电流为一个直流偏磁电流叠加一个不平衡的工频交流电流以及少量的谐波电流组成(直流偏磁响应不明显)。

上述电流中直流分量电流为通过大地电阻耦合到该变电站接地网并流入主变220kv侧中性点，进而流入交流系统电网的一部分直流单极大地运行方式下通过接地极流入大地的直流电流。此电流通过了变压器一次线圈，形成了直流安匝磁通，叠加到了变压器铁芯，对变压器产生了偏磁影响。此直流电流即为偏磁电流。

对于该类型偏磁电流分析方法比较容易，计算方法如下：

1)首先采用滤波算法，滤出混合电流信号中的2次到25次的谐波(即第二混合电流)，保留基波及偏磁直流分量(即第一混合电流)。

2)计算直流偏磁电流：

首先在一个时间窗口内，对第一混合电流中的采样瞬时值进行幅值平均值计算，例如在一个5个工频周波(100毫秒)的计算窗口(预设第一时间窗口)，对上图15中中性点电流的实时采样波形进行采样瞬时值平均值计算。计算结果即为：

其中，id表示直流偏磁电流，in表示第一混合电流，m表示预设第一时间窗口内的采样次数；

3)计算直流偏磁响应电流：

该直流偏磁响应电流包含了较宽频谱的谐波分量，所以分析直流偏磁响应电流时采用傅里叶分析其中25次以下各次谐波含量，计算公式如下：

其中，ik表示第k次谐波电流，n′表示迭代次数，n′＝1,2,……，n-1，2πi是一个虚数，i是一个虚数单位，in′表示含有2次到25次谐波的偏磁响应电流的第二混合电流。

根据计算处理后的波形进行判断及评价变压器受到直流偏磁的影响。

(二)当变压器的接线组别为y/y时：

图16为某接线别为y/y的换流变压器中性点电流录波波形。由于该换流变压器的铁芯受到直流偏磁电流的偏磁影响，三个独立的单相变压器，其三个独立铁芯的磁通在时序上按照120°的角差先后饱和，由于每相饱和及非饱和的时间宽度受到直流偏磁电流的控制，直流偏磁电流与变压器励磁电流叠加，因此就由直流偏磁电流控制了偏磁的方向，以及偏磁进入饱和区及退出饱和区的时刻，同时控制了偏磁饱和的深度，此即为偏磁响应。

具体反映在励磁电流方面会出现如同磁控电抗器一样的特性电流，偏磁饱和达到阈值时，相当于瞬时磁阀开通，励磁阻抗剧烈减小，励磁电流快速上升增大，直流偏磁电流愈大，磁阀保持开通的时间就愈长，因此某半波周期内的励磁脉动电流其脉宽及电流幅值也愈宽、愈大，两个相邻脉动波之间的间断时间宽度也愈小。

对于该类型偏磁电流分析方法如下：

1)直流偏磁电流

对于这种y/y接线的变压器，由于其中性点的电流波形完全反映了直流偏磁电流对于变压器的偏磁影响在三相时序上的周期性波动变化，即在每相励磁电流脉冲幅值及宽度上的控制特性，即就是偏磁响应特性。因此无论对于利用波形进行实时计算分析还是对录波图进行地直观分析，都可以进行相对直接地计算及分析以及直观地辨别和判断。

由于直流偏磁电流仅仅影响到某半波的励磁电流饱和增大，因此脉冲间断处的直流电流分量即为直流偏磁电流。具体实现方法为：在一个时间窗口(预设第二时间窗口)内(例如100ms)实时分析采样波形，可根据电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，以及波形间断与否，非饱和状态下的时段里电流平均值电流值即为外界注入到变压器中性点的直流电流。

2)直流偏磁响应电流

对应波形图中的相差120°的脉动电流即为直流偏磁响应电流，可以从此脉动电流的峰值及开通宽度判断变压器受到直流偏磁电流影响的程度。具体实现方法为：在一个时间窗口内(预设第二时间窗口)(例如100ms)实时分析采样波形，可根据电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，分析饱和状态下的谐波分量及幅值即可知道变压器的偏磁响应程度。

(三)当变压器的接线组别为y/d时：

图17为某接线别为y/d的换流变压器中性点电流录波波形。由于该换流变铁芯受到直流偏磁电流的偏磁影响，三个独立的单相变压器，其三个独立铁芯的磁通在时序上按照120°的角差先后饱和，同时每相饱和及非饱和的时间宽度受到直流偏磁电流的控制，直流偏磁电流与变压器励磁电流叠加，因此就由直流偏磁电流控制了偏磁的方向，控制了偏磁进入饱和及退出饱和的时刻，控制偏磁饱和的深度。此即为偏磁响应，具体反映在励磁电流方面会出现如同磁控电抗器一样的特性电流，偏磁饱和达到阈值时，相当于磁阀开通，励磁阻抗剧烈减小，励磁电流快速上升增大，直流偏磁电流愈大，磁阀开通的时间愈长，因此某半波周期内的励磁脉动电流其脉宽及电流幅值也愈宽愈大。另外，由于delt绕组的存在，其作用相当于一个3次及倍数此谐波的滤波器，因此，此delt绕组就滤除了大部分的脉动电流中的三次及其倍数次谐波，造成流出中电点的电流波形与y/y接线的换流变有差别的波形。

对于该类型偏磁电流分析方法如下：

1)直流偏磁电流计算

对y/d接线的变压器中性点电流进行还原，通过测量到的d绕组内三次谐波含量，在中性点电流中加入对应幅值和相位的3次谐波分量后，y/d接线变压器的偏磁电流测量和y/y接线相同。

具体实现方法为：在一个时间窗口内(预设第三时间窗口)(例如100ms)实时分析采样波形，根据谐波比例关系，加入与混合电流信号对应幅值和相位的三次谐波分量，这样电流波形可还原为y/y接线的变压器中性点偏磁电流，根据还原后电流的电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，分析非饱和状态下的时段里电流平均值电流值即为外界注入到变压器中性点的直流电流。

2)直流偏磁响应电流计算

对应还原后波形图中的相差120°的脉动电流即为直流偏磁响应电流，可以从此脉动电流的峰值及开通宽度判断变压器受到直流偏磁电流影响的程度。具体实现方法为：在一个时间窗口内(预设第三时间窗口)(例如100ms)实时分析采样波形，根据谐波比例关系，加入对应幅值和相位的三次谐波分量，这样电流波形可还原为y/y接线的变压器中性点偏磁电流，分析还原后电流波形，可根据电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，分析饱和状态下的谐波分量及幅值即可知道变压器的偏磁响应程度。

在本发明实施例中，当变压器为自耦变压器时，该方法还包括：

通过第二电流测量装置测量通过自耦线圈的直流电流及谐波电流，其中，所述第二电流测量装置为交流互感器或光电流互感器，所述第二电流测量装置安装于自耦变压器的高压侧或中压侧；

对所述混合电流信号和所述直流电流及谐波电流进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流。

(四)当变压器为自耦变压器时：

图18为某接线形式为auto的自耦变压器中性点电流录波波形，变压器电压等级为525/220/35kv，其中，纵轴为三相及中性点电流坐标，单位为a，横坐标为时间，单位为ms。第三绕组为角形接线的平衡及无功补偿绕组，接有5％串抗的并联电容器组。受直流偏磁电流影响，该变压器产生了明显的偏磁响应，中性点套管ct测量到了特征非常明显的的偏磁相应电流。同时，高压侧相电流中由于在负半波电流中还有量值可观的脉动电流，因此，电流波形发生明显畸变。通过波形处理，滤出基波后(图19，纵坐标为相电流除去基波后的电流坐标，单位为a，横坐标为时间，单位为ms)很清楚的展示了高压a相铁芯磁通受到直流偏磁电流磁通影响后，a相线圈的励磁电流的负半波中产生了一个附加的脉动电流，周期性地出现在a相电流中。

由于delt绕组的存在，其作用相当于一个3次及倍数此谐波的滤波器，当第三绕组带有5-6％电抗率的电容器组运行时，主变阻抗加上串抗阻抗，可以在4次谐波频率下形成很好的4次谐波电流滤波器。此delt绕组就滤除了一部分的脉动电流中的3次及其倍数次谐波，以及4次谐波后，造成了流出中电点的电流波形与y/y接线的换流变有较大差别的波形。因此，变压器有无第三绕组(角形接线)，以及第三绕组有无并联电容器组运行，会影响到整体直流偏磁特性，以及中性点输出电流波形。

对于自耦变压器，由于通过自耦线圈，从中压侧电网中的中性点接地变压器流入的直流偏磁电流，会通过自耦线圈，再通过高压电网的直流电阻回路传输到其他的接地变压器，通过接地网流入大地。因此，对于自耦变压器不仅要监测及检测其中性点直流偏磁状况，还要监测及检测通过自耦线圈在不同电压等级的电网间传输的直流偏磁电流情况。

对于该类型偏磁电流分析计算方法如下：

由于变压器具有三角形接线的绕组的影响以及并联电容器组的滤波作用，仅仅利用在中性点测量及记录到的波形计算以及分析其中的偏磁直流电流就不那么容易了。

方法之一：

回归法，将波形修正回归到同y/y接线一样的波形后，就可以采用上述(二)的计算及分析方法。

方法而二：

采用滤波算法，首先滤除2，3，4次及以上谐波，保留基波及偏磁直流分量。

再采用上述(一)的计算方法，计算出偏磁电流及工频电流。

之后再对测量到的波形曲线进行减去偏磁电流及工频电流计算处理，根据计算处理后的波形进行判断及评价变压器受到直流偏磁的影响。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种变压器直流偏磁监测装置，如下面的实施例所述。由于变压器直流偏磁监测装置解决问题的原理与变压器直流偏磁监测方法相似，因此变压器直流偏磁监测装置的实施可以参见变压器直流偏磁监测方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图20是本发明实施例的变压器直流偏磁监测装置的一种结构框图，如图20所示，包括：

电流信号测量模块2001，用于通过第一电流测量装置测量主变压器接地的中性点处的混合电流信号，其中，所述第一电流测量装置包括安装于主变压器接地的中性点处的霍尔元件，所述混合电流信号包括直流偏磁电流、偏磁响应电流和工频不平衡电流；

信号分析模块2002，用于对所述混合电流信号进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流；

偏磁响应程度确定模块2003，用于根据所述偏磁响应电流确定变压器的偏磁响应程度。

下面对该结构进行说明。

在本发明实施例中，对于绕组接线方式为yn-yn-d型的变压器，所述信号分析模块2002具体用于：

按照如下方式确定所述直流偏磁电流：

在预设第一时间窗口内，采用滤波算法对所述混合电流信号进行滤波，获得滤波后的混合电流信号，其中，滤波后的混合电流信号包括含有基波及偏磁直流电流的第一混合电流、含有2次到25次谐波的偏磁响应电流的第二混合电流；

对含有基波及偏磁直流电流的第一混合电流的采样瞬时值进行幅值平均值计算，所述平均值为所述直流偏磁电流；

按照如下方式确定所述偏磁响应电流：

对含有2次到25次谐波的偏磁响应电流的第二混合电流进行傅里叶分析，所述第二混合电流中的25次以下各次谐波含量为所述偏磁响应电流。

在本发明实施例中，对于绕组接线方式为y-y型的变压器，所述信号分析模块2002具体用于：

按照如下方式确定所述直流偏磁电流：

在预设第二时间窗口内，根据混合电流信号的电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，当处于非饱和状态下时，在非饱和状态下的时段里混合电流信号的平均值为所述直流偏磁电流；

按照如下方式确定所述偏磁响应电流：

根据所述混合电流信号的电流变化率判断变压器铁芯是否在预设第二时间窗口内处于饱和状态，当处于饱和状态的时段，分析饱和状态下所述混合电流信号中的谐波分量，所述谐波分量为所述偏磁响应电流。

在本发明实施例中，对于绕组接线方式为y-d型的变压器，所述信号分析模块2002具体用于：

按照如下公式确定所述直流偏磁电流：

在预设第三时间窗口内，对所述混合电流信号进行分析，确定谐波比例关系，根据所述谐波比例关系，在所述混合电流信号中加入与所述混合电流信号对应幅值和相位的3次谐波分量，获得混合电流还原信号，根据所述混合电流还原信号的电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，当处于非饱和状态下时，在非饱和状态下的时段里混合电流信号的平均值为所述直流偏磁电流；

按照如下方式确定所述偏磁响应电流：

在预设第三时间窗口内，对所述混合电流信号进行分析，确定谐波比例关系，根据所述谐波比例关系，在所述混合电流信号中加入与所述混合电流信号对应幅值和相位的3次谐波分量，获得混合电流还原信号，根据所述混合电流还原信号的电流变化率判断变压器铁芯是否处于饱和状态，当处于饱和状态时，分析饱和状态下所述混合电流还原信号中的谐波分量，所述谐波分量为所述偏磁响应电流。

在本发明实施例中，当变压器为自耦变压器时，所述电流信号测量模块2001还用于：通过第二电流测量装置测量通过自耦线圈的直流电流及谐波电流，其中，所述第二电流测量装置为交流互感器或光电流互感器，所述第二电流测量装置安装于自耦变压器的高压侧或中压侧；

所述信号分析模块2002还用于：对所述混合电流信号和所述直流电流及谐波电流进行分析，确定所述直流偏磁电流和所述偏磁响应电流。

所述信号分析模块2002具体用于：

在预设第一时间窗口内，采用滤波算法对所述混合电流信号和所述直流电流及谐波电流进行滤波，获得滤波后的电流信号，其中，滤波后的电流信号包括含有基波及偏磁直流电流的第三混合电流、含有2次到25次谐波的偏磁响应电流的第四混合电流；

对滤含有基波及偏磁直流电流的第三混合电流的采样瞬时值进行幅值平均值计算，获得所述直流偏磁电流；

对含有2次到25次谐波的偏磁响应电流的第四混合电流进行傅里叶分析，第四混合电流中的25次以下各次谐波含量为所述偏磁响应电流。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。

综上所述，本发明提出的变压器直流偏磁监测方法及装置具有如下优点：

1.本发明可准确检测及监测到当直流系统在单极大地方式运行时，流入变压器的直流偏磁电流；

2.本发明可监测到当变压器流入直流偏磁电流后的偏磁响应程度，从而评估偏磁对变压器的影响，进而决定是否采取抑制措施。

3.本发明可准确区分当直流系统在单极大地方式运行时，流入变压器的直流偏磁电流以及此直流偏磁电流引起的变压器偏磁响应后出现较大的励磁电流。

4.本发明针对变压器不同接线的特点，实现对于直流换流站中y/d和y/y两种接线型式的变压器，以及高压电网中常见的，y/y/d三圈变，以及超高压电网中最常用的auto自耦接线形式的变压器偏磁电流测量及偏磁响应程度监测。

5.对于流入变压器较小的直流电流，变压器未发生饱和现象的测量与检测，本发明同样适用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。