电力变压器直流偏磁的监测方法与流程

本申请涉及电力变压器技术领域，特别是涉及电力变压器直流偏磁的监测方法。

背景技术：

电力系统中的电力变压器存在直流偏磁现象。因为城市轨道交通大多采用直流电驱动车辆，轨道交通的直流电源通过钢轨进行回流，而且轨道对地并非完全绝缘，使得大地中存在杂散电流。地铁杂散电流从中性点窜入电力变压器，引起变压器中性点电流增加，导致电力变压器铁芯中产生了直流磁通，从而产生直流偏磁现象。

随着我国城市化进程的不断推进以及城市建设规模的不断扩大，各大城市轨道交通的应用逐渐普遍。特别是对于轨道交通线路密集的大城市，轨道交通产生的杂散电流对城市电力变电站的影响日益增大。

目前针对电力变压器的直流偏磁判断方法只能判断电力变压器是否发生直流偏磁，并没有一种判断方法能够确定电力变压器发生直流偏磁是否是由杂散电流引起的。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有电力变压器的直流偏磁判断方法不能确定电力变压器发生直流偏磁是否是由杂散电流引起的问题，提供一种电力变压器直流偏磁的监测方法。

一种电力变压器直流偏磁的监测方法，包括：

实时获取所述电力变压器的中性点电流；

将所述中性点电流按照同一预设间隔时间分为多个连续的时间段，并对每个时间段内的所述中性点电流的数据进行傅里叶分析，得到直流电流信号im，m为自然数；

将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，基于比较结果确定所述电力变压器是否发生直流偏磁；

若确定所述电力变压器在第一时间点发生所述直流偏磁，则判断所述第一时间点之后第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值是否大于第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值是否小于第三预设电流阈值，所述第二预设电流阈值与所述第三预设电流阈值的绝对值相同；

若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值大于所述第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值小于所述第三预设电流阈值，确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起的。

在其中一个实施例中，若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值大于所述第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值小于所述第三预设电流阈值，确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起的步骤之前，所述方法还包括：

若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值小于或等于所述第二预设电流阈值、和/或在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值大于或等于所述第三预设电流阈值，则计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内正负出现的频次，得到正的数据个数和负的数据个数；

计算所述正的数据个数和所述负的数据个数在所述第一时间周期内的出现比例，并确定比例结果是否在预设范围内，以确定所述电力变压器的所述直流偏磁是否是由所述杂散电流引起的。

在其中一个实施例中，计算所述正的数据个数和所述负的数据个数在所述第一时间周期内的出现比例，并确定比例结果是否在预设范围内，以确定所述电力变压器的所述直流偏磁是否是由所述杂散电流引起的步骤包括：

计算所述正的数据个数和所述负的数据个数在所述第一时间周期内的出现比例，得到所述比例结果；

判断所述比例结果是否在所述预设范围内，若所述比例结果在所述预设范围内，则确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由所述杂散电流引起的；

若所述比例结果不在所述预设范围内，则确定所述电力变压器的所述直流偏磁不是由所述杂散电流引起的。

在其中一个实施例中，所述预设范围为0.4-2.5。

在其中一个实施例中，所述计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内正负出现的频次，得到正的数据个数和负的数据个数的步骤包括：

计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内所述正的数据个数，计算公式为：

其中，n1为所述正的数据个数，xi为所述第一时间周期内第i个数据，i为自然数。

在其中一个实施例中，所述计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内正负出现的频次，得到正的数据个数和负的数据个数的步骤还包括：

计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内所述负的数据个数，计算公式为：

其中，n2为所述负的数据个数。

在其中一个实施例中，将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，基于比较结果确定所述电力变压器是否发生直流偏磁的步骤包括：

获取所述第一预设电流阈值，将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行差值比较，得到差值比较结果；

若在所述第一时间点所述差值比较结果大于零，则确定所述电力变压器在所述第一时间点发生所述直流偏磁；

若所述差值比较结果小于或等于零，则确定所述电力变压器未发生所述直流偏磁。

在其中一个实施例中，所述实时获取所述电力变压器的中性点电流的步骤之前，所述方法还包括：

通过霍尔电流传感器实时采集所述电力变压器的所述中性点电流，并输出所述中性点电流。

在其中一个实施例中，所述霍尔电流传感器的采样频率大于或等于2khz。

在其中一个实施例中，所述第一时间周期为5min。

在其中一个实施例中，所述第一预设电流阈值为18a。

与现有技术相比，上述电力变压器直流偏磁的监测方法，首先实时获取所述电力变压器的中性点电流；然后将所述中性点电流按照同一预设间隔时间分为多个连续的时间段，并对每个时间段内的所述中性点电流的数据进行傅里叶分析，得到直流电流信号im；其次，将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，并确定所述电力变压器是否发生直流偏磁；若发生直流偏磁，则进一步判断所述电力变压器的所述直流偏磁是否是由杂散电流引起的；最后，若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值大于所述第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值小于所述第三预设电流阈值，则可确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起的。

本申请能够在所述电力变压器发生直流偏磁现象时，进一步监测并判断该直流偏磁是否是由杂散电流引起的，从而有利于针对性地采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，进而提高了电力变压器运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的电力变压器直流偏磁的监测方法的流程图一；

图2为本申请一实施例提供的电力变压器直流偏磁的监测方法的流程图二。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1和图2，本申请一实施例提供一种电力变压器直流偏磁的监测方法，可应用于城市轨道交通中的电力变压器，对该所述电力变压器是否发生直流偏磁进行监测，同时采用该方法可判断出所述电力变压器发生直流偏磁是否是由地铁杂散电流引起的。所述方法包括：

s102：实时获取所述电力变压器的中性点电流。

在一个实施中，可将霍尔电流传感器卡在所述电力变压器的中性点，从而实时采集所述电力变压器的中性点电流。并将采集到的所述中性点电流实时发送至处理器。在一个实施例中，所述处理器可以是单片机，也可以是中央处理器。在一个实施例中，可通过所述处理器实时获取所述电力变压器的所述中性点电流，并对所述中性点电流进行数据处理。

s104：将所述中性点电流按照同一预设间隔时间分为多个连续的时间段，并对每个时间段内所述中性点电流的数据进行傅里叶分析，得到直流电流信号im，m为自然数。

在一个实施例中，所述预设间隔时间的具体数值可根据实际需求进行选择，只要在0.02s-0.5s范围内即可。在一个实施例中，所述预设间隔时间可以是0.1s。在一个实施例中，所述预设间隔时间可以是0.3s。

在一个实施例中，可通过所述处理器从t0时刻开始，可通过所述处理器将所述中性点电流按照同一预设间隔时间分为多个连续的时间段，并对每个时间段(tm～tm+1)内所述中性点电流的数据进行傅里叶分析，得到直流电流信号im，m可为自然数(0，1，2，…)。

s106：将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，基于比较结果确定所述电力变压器是否发生直流偏磁。

在一个实施例中，可通过所述处理器将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，即将每个所述时间段内的所述直流电流信号都与所述第一预设电流阈值进行比较。在一个实施例中，若在时间段tk～tk+1内的所述直流电流信号大于所述第一预设电流阈值，则可以确定tk时刻所述电力变压器发生了所述直流偏磁。如若在该时间段内所述直流电流信号小于或等于所述第一预设电流阈值，则可以确定tk时刻所述电力变压器并没有发生所述直流偏磁，此时所述处理器可比较下一个时间段tk+1～tk+2内的所述直流电流信号与所述第一预设电流阈值的大小。其中，k为自然数。

在一个实施例中，若每个所述时间段内的所述直流电流信号都小于或等于所述第一预设电流阈值，则可确定所述电力变压器未发生所述直流偏磁。在一个实施例中，所述第一预设电流阈值可根据实际需求进行设定，如可设定为18a。

s108：若确定所述电力变压器在第一时间点发生所述直流偏磁，则判断所述第一时间点之后第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值是否大于第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值是否小于第三预设电流阈值，所述第二预设电流阈值与所述第三预设电流阈值的绝对值相同。

在一个实施例中，若确定所述电力变压器在所述第一时间点(如在tk时刻)发生所述直流偏磁后，可再对所述第一时间点后的一个时间周期t(即所述第一时间周期)内所有的所述直流电流信号进行数据分析。具体的，可判断在时间段tk～tk+t(即所述第一时间周期内)内的所述直流电流信号im的最大值是否大于所述第二预设电流阈值，且在该时间段tk～tk+t内的所述直流电流信号im的最小值是否小于第三预设电流阈值。

在一个实施例中，若在该时间段内的所述直流电流信号im的最大值大于所述第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值小于所述第三预设电流阈值，则可确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起的。此时可针对性的采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，从而提高所述电力变压器运行的安全性和可靠性。

在一个实施例中，所述第二预设电流阈值可以是正数，所述第三预设电流阈值可以是负数，只要保证所述第二预设电流阈值与所述第三预设电流阈值的绝对值相同即可。在一个实施例中，所述第二预设电流阈值可以是10a，所述第三预设电流阈值可以是-10a。在一个实施例中，所述第一时间周期的具体时间可根据实际需求进行设定，如5min或6min等等。

s110：若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值大于所述第二预设电流阈值，且在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值小于所述第三预设电流阈值，确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起的。

在一个实施例中，在确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由杂散电流引起后，可针对性的采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，从而提高所述电力变压器运行的安全性和可靠性。

本实施例中，通过上述监测方法，可对所述电力变压器是否发生所述直流偏磁进行监测。在确定所述电力变压器发生所述直流偏磁后，可进一步的确定所述直流偏磁是否是由杂散电流引起的，从而可针对性的采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，进而而提高所述电力变压器运行的安全性和可靠性。

请参见图2，在一个实施例中，在步骤s110之前，所述方法还包括：若在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值小于或等于所述第二预设电流阈值、和/或在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值大于或等于所述第三预设电流阈值，则计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内正负出现的频次，得到正的数据个数和负的数据个数。计算所述正的数据个数和所述负的数据个数在所述第一时间周期内的出现比例，并确定比例结果是否在预设范围内，以确定所述电力变压器的所述直流偏磁是否是由所述杂散电流引起的。

在一个实施例中，当在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最大值小于或等于所述第二预设电流阈值、和/或在所述第一时间周期内的所述直流电流信号im的最小值大于或等于所述第三预设电流阈值时，此时可通过所述处理器对时间段tk～tk+t(即所述第一时间周期内)内的所述直流电流信号对应的数据正负出现的频次进行计算，得到所述正的数据个数和所述负的数据个数。

在一个实施例中，可通过如下公式计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内所述正的数据个数，计算公式为：

其中，n1为所述正的数据个数，xi为所述第一时间周期内第i个数据，i为自然数(即i＝0，1，2，3，……，n)。

在一个实施例中，可通过如下公式计算所述直流电流信号im在所述第一时间周期内所述负的数据个数，计算公式为：

其中，n2为所述负的数据个数。

在一个实施例中，在得到所述正的数据个数和所述负的数据个数后，可通过所述处理器将二者进行相除，即计算所述正的数据个数和所述负的数据个数在所述第一时间周期内的出现比例，得到所述比例结果(k)。若所述比例结果在所述预设范围内，则可确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由所述杂散电流引起的。若所述比例结果不在所述预设范围内，则可确定所述电力变压器的所述直流偏磁不是由所述杂散电流引起的。

在一个实施例中，所述预设范围可设定为0.4-2.5。即所述比例结果只要在0.4-2.5的范围内，即可确定所述电力变压器的所述直流偏磁是由所述杂散电流引起的。此时可确定所述中性点电流的正负交替明显。从而可针对性的采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，进而提高所述电力变压器运行的安全性和可靠性。

在一个实施例中，将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行比较，基于比较结果确定所述电力变压器是否发生直流偏磁的步骤包括：获取所述第一预设电流阈值，将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行差值比较，得到差值比较结果。若在所述第一时间点所述差值比较结果大于零，则确定所述电力变压器在所述第一时间点发生所述直流偏磁。若所述差值比较结果小于或等于零，则确定所述电力变压器未发生所述直流偏磁。

在一个实施例中，可通过所述处理器将所述直流电流信号im与第一预设电流阈值进行差值比较，基于所述差值比较结果判断所述电力变压器是否发生所述直流偏磁。若发生所述直流偏磁，则可通过所述处理器进一步判断是否是所述杂散电流引起的。

在一个实施例中，所述实时获取所述电力变压器的中性点电流的步骤之前，所述方法还包括：通过霍尔电流传感器实时采集所述电力变压器的所述中性点电流，并输出所述中性点电流。在一个实施例中，可将所述霍尔电流传感器卡在所述电力变压器的中性点，从而可实时采集所述电力变压器的所述中性点电流。在一个实施例中，所述霍尔电流传感器的采样频率可大于或等于2khz。在一个实施例中，所述霍尔电流传感器的测量范围可设定为-100a～100a。

综上所述，本申请采用上述监测方法，能够对所述电力变压器是否发生所述直流偏磁进行监测。在确定所述电力变压器发生所述直流偏磁后，可进一步的确定所述直流偏磁是否是由杂散电流引起的，从而可针对性的采用直流偏磁抑制方法，将直流偏磁现象对变压器运行影响减到最小，进而而提高所述电力变压器运行的安全性和可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。