一种配电变压器动态负载谐波监测方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种配电变压器动态负载谐波监测方法及装置，本装置包括数据采集模块、滤波模块、模数转换模块、通信模块、核心处理模块和显示模块；本装置核心算法是结合归算到二次侧的变压器“Γ”型等效电路模型、集肤效应理论、电路叠加定理和电气测量技术等相关理论，并将各次谐波的作用等效为一系列独立电源单独作用合并效果而提出的系统、全面的谐波附加损耗计算方法。该系统能够用于在线监测配电变压器负载谐波情况，可便于值班人员、检修人员及管理人员对配电变压器负载谐波情况的掌控，根据相应的谐波状态做出不同的调整或预警。
【专利说明】一种配电变压器动态负载谐波监测方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及谐波监测领域，特别涉及一种配电变压器动态负载谐波监测方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 变压器谐波监测的研究发展同配电自动化的发展息息相关，起步于80年代末。随 着微电子技术的发展，一些新算法和集成IC的问世，配电自动化监测终端也得到了较大的 发展与突破，FFT (Fast Fourier Transform)算法提高了计算电网谐波的效率和精度，增 强了电网电能质量的监测功能，提高了电力系统的调控能力。近几年来，集成电路的迅猛发 展，使其具备了高性能、低功耗和高稳定性的特点，广泛应用于电力系统以及工业控制等各 种控制场合。针对我国配电自动化起步较晚，基础薄弱的现状，国内许多公司和研究机构投 入大量的人力和财力，研究开发配电自动化设备，特别是变压器监测终端，它已经从早期的 功能单一逐渐走向智能、便携、多功能的多元化方向发展。
[0003] 由于变压器谐波所引起的附加损耗并不是一个固定值，而是随负载大小而动态变 化的，并且相同型号的配电变压器，由于接入负载的类型和大小不同，其谐波附加损耗也不 同，电网中非线性负载引起的电力谐波会加剧配电变压器损耗，造成电能的巨大浪费。传统 离线试验方法不能完全反映变压器运行条件下的谐波所引起的附加损耗状态，因而并不能 确保其工作的高效性，电能浪费仍有可能发生。所以只有通过在线监测才能真实反映出由 负载引起的配电变压器谐波附加损耗大小。
[0004] 针对现实中存在的上述问题，需要一种低功耗、结构简单并能实时准确测量配电 变压器动态负载谐波监测的方法及装置。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种配电变压器动态负载谐波监测的方法及装置。针对配电 变压器负载的动态性所导致的谐波的离线试验方法不足以确保其工作的高效性问题，提出 了结合归算到二次侧的变压器" Γ "型等效电路模型、集肤效应理论、电路叠加定理和电气 测量技术等相关理论，并将各次谐波等效为一系列独立电源同时作用，随后分别进行附加 损耗计算的系统、全面的谐波附加损耗计算方法。同时，研制了配电变压器带动态负载的谐 波实时在线监测装置，利用装设在配电变压器二次侧的电流传感器测量配电变压器的电流 信号，将采集到的信号滤波后，对数据进行分析计算，以实现通过变压器二次侧谐波电流来 计算谐波损耗的功能。谐波损耗反映了相关谐波造成的影响，从而实现对配电变压器动态 负载谐波监测。
[0006] 为了实现上述目的本发明采用的技术方案是一种配电变压器动态负载谐波监测 装置，包括数据采集模块、滤波模块、模数转换模块、通信模块、核心处理模块和显示模块； 其中所述数据采集模块采集配电变压器二次侧的电压、电流信号；然后滤波模块对所述电 压、电流信号进行滤波，得到各次谐波的模拟信号；所述模拟信号由模数转换模块转换为数 字信号，并传输到核心处理模块；核心处理模块根据获取的数字信号计算相应次数谐波所 引起的谐波附加损耗，并判断谐波附加损耗是否超过预设值，若超过则发出预警信号；然后 将预警信号和谐波附加损耗发送到显示模块显示；模数转换模块和核心处理模块还分别将 各自获得的信号和数据发送到通信模块，由通信模块向外发送。
[0007] 还提供一种采用本发明装置进行配电变压器动态负载谐波监测的方法，包括如下 步骤： a) 通过数据采集模块采集配电变压器二次侧的电流信号； b)电流信号经滤波模块滤波和模数转换模块模数转换后输入核心处理模块； c) 核心处理模块对接收到的数据用傅里叶算法进行频谱分析，得到各次谐波电流的大 小，进一步获得谐波附加损耗^ ;
【权利要求】
1. 一种配电变压器动态负载谐波监测装置，其特征在于：包括数据采集模块（1)、滤波 模块（2)、模数转换模块（3)、通信模块（4)、核心处理模块（5)和显示模块（6);其中所述数 据采集模块（1)采集配电变压器二次侧的电压、电流信号；然后滤波模块（2)对所述电压、 电流信号进行滤波，得到各次谐波的模拟信号；所述模拟信号由模数转换模块（3)转换为 数字信号，并传输到核心处理模块（5);核心处理模块（5)根据获取的数字信号计算相应次 数谐波所引起的谐波附加损耗，并判断谐波附加损耗是否超过预设值，若超过则发出预警 信号；然后将预警信号和谐波附加损耗发送到显示模块（6)显示；模数转换模块（3)和核心 处理模块（5)还分别将各自获得的信号和数据发送到通信模块（4)，由通信模块（4)向外发 送。
2. 根据权利要求1所述一种配电变压器动态负载谐波监测装置，其特征在于：所述数 据采集模块（1)由装载在配电变压器二次侧的电压、电流互感器组成。
3. 根据权利要求1所述一种配电变压器动态负载谐波监测装置，其特征在于：所述核 心处理模块（5)采用飞思卡尔公司的16处理器MC56F8346。
4. 一种利用权利要求1所述装置进行配电变压器动态负载谐波监测的方法，其特征在 于，包括如下步骤： a) 通过数据采集模块（1)采集配电变压器二次侧的电流信号； b) 电流信号经滤波模块（2)滤波和模数转换模块（3)模数转换后输入核心处理模块 (5)； c) 核心处理模块（5)对接收到的数据用傅里叶算法进行频谱分析，得到各次谐波电流 的大小，进一步获得谐波附加损耗Pa ;
式中，Iflfc2为变压器二次侧3相第A次谐波电流有效值；Jm2为变压器二次侧6相第A次谐波电流有效值；1_2为变压器二次侧c相第A次谐波电流有效值;A为谐波次数； 为第A次谐波作用下变压器二次侧绕组电阻；为第A次谐波作用下变压器一次侧归算 到二次侧的绕组电阻；为变压器涡流损耗系数； d) 判断谐波附加损耗是否超过预设值，若超过则向显示模块（6)发出预警信号，若没超 过则返回步骤a)。
【文档编号】G01R21/06GK104316762SQ201410644503
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】刘勇, 冉龙明, 刘钊 申请人:国网重庆市电力公司江津供电分公司, 国家电网公司