一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站制造技术

本发明专利技术公开了一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站。本发明专利技术的有载智能调容变压器能够对变压器低压侧检测的实时电压和电流数据执行处理，排除这些信号的异常抖动给调容切换带来的干扰，正确获得真实的负载状态；进而，在对比大数据进行分析的基础上，预测负载的有效变化模式，根据该有效变化模式为是否执行调容切换的判断设置设置不同的判断条件以及一动态的调容负载阈值，使该调容负载阈值达到实现变压器能效优化的合理取值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站。本专利技术的有载智能调容变压器能够对变压器低压侧检测的实时电压和电流数据执行处理，排除这些信号的异常抖动给调容切换带来的干扰，正确获得真实的负载状态；进而，在对比大数据进行分析的基础上，预测负载的有效变化模式，根据该有效变化模式为是否执行调容切换的判断设置设置不同的判断条件以及一动态的调容负载阈值，使该调容负载阈值达到实现变压器能效优化的合理取值。【专利说明】一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站
本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站。
技术介绍
在输配电网络的电能损耗当中，变压器损耗占据着其中很大的比例;特别是在输配电网络的中低压部分，变压器的装机总数多且装机容量大，由变压器造成的损耗占比高达50%—70%。因此，降低变压器损耗对改善电网能效、降低浪费具有决定性的意义。变压器所造成的损耗中，空载损耗的影响最大。在空载状态下，变压器高压侧输入的功率未用于产生低压侧的功率输出，而是主要被变压器的铁芯所消耗。因此，如果变压器的负载减小，可以通过降低变压器的容量而抑制空载，从而减少变压器自身的损耗;而当变压器的负载增大时，则相应增加变压器容量，以提供足够的承载负载的能力；也就是通过“调容”改善变压器的能效。特别是我国城乡各个地区的用电需求多样化，不同季节和时段负载变化显著，通过对变压器调容，可以克服变压器容量长期处于过大状态带来的空载损耗严重的缺陷。支持调容的变压器具有大、小两个容量档，对变压器实现有载调容的过程是:检测变压器低压侧的负载大小；当负载状态符合调节变压器容量的预设条件时，则对变压器高压侧的绕组连接方式进行星一角变换，以及对变压器低压侧的绕组连接方式进行串联一并联变换;在大容量档，高压侧绕组采用星型连接，且低压侧绕组采用串联连接;在小容量档，将高压侧绕组切换为三角型连接，并且将低压侧绕组的连接方式切换为并联。实现有载调容的变压器具体包括:变压部分、调容切换开关、自动检测控制部分。变压部分包括高压侧绕组、低压侧绕组和铁芯等，是变压器实现电压转换输出所需要的传统结构。调容切换开关一般采用机械式开关，通过转动动触头使之与不同静触头接触而切换高压侧、低压侧各个绕组之间的连接方式，实现上述星一角变换及串联一并联变换;随着技术的发展，数字式可控电子开关也越来越多地被应用作为调容切换开关，并有逐步取代机械式开关的趋势。自动检测控制部分用于实时地检测变压器低压侧的电压和电流，计算负载大小，并且将当前的负载与预设的调容阈值加以比较，判断是否满足调容条件，在满足条件的情况下向调容切换开关下达执行切换的控制命令。为了提高有载调容变压器及其整体系统的自动化程度，现有技术中，在上述自动检测控制部分普遍采用了能够基于程序设计实现精确控制的高可靠性芯片架构，包括:针对变压器低压侧电压和电流的检测应用了具有高采样率的传感器和多通道同步的模数转换器芯片，对负载的实时计算和条件判断采用了具有高运算能力的微处理器芯片作为控制中枢，以及利用锁存器驱动接口实现对调容切换开关的控制命令输出。可见，自动检测控制部分的运算处理能力、响应速度和集成化程度不断提高，能够有效执行精确的自动控制程序。然而，对于现有的有载调容变压器来说，虽然其自动检测控制部分的硬件性能不断提升，但仍然缺少可实现科学化、最优化的调容控制的智能化控制机制和手段，使得有载调容变压器整体能效和运转状态无法达到理想化。具体来说，首先，对变压器低压侧电压和电流的异常抖动无法有效进行区别应对，由异常抖动变化引发不适当的调容切换的发生概率较高;第二，对负载的变化模式与变化规律不能进行充分积累和有效识别，因而只能依据当前实时负载进行调容的切换控制，特别是在我国电网负载总量变化频繁的情况下，容易造成不必要的调容操作过多，使得调容切换开关受到过多冲击而损坏，也使得变压器无法保持稳定高效的运行状态;第三，触发调容切换的调容阈值是在预设值的基础上根据设备实际参数进行出厂调试后确定的一个固定值，该固定值往往并未达到使变压器能效最理想的效果，而且缺乏灵活度，不能适应实际应用过程中各种因素的动态变化。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种有载智能调容变压器及使用该变压器的变电站。本专利技术的有载智能调容变压器能够对变压器低压侧检测的实时电压和电流数据执行处理，排除这些信号的异常抖动给调容切换带来的干扰，正确获得真实的负载状态;进而，在对比大数据进行分析的基础上，预测负载的有效变化模式，根据该有效变化模式为是否执行调容切换的判断设置设置不同的判断条件以及一动态的调容负载阈值，使该调容负载阈值达到实现变压器能效优化的合理取值。本专利技术所述的有载智能调容变压器，包括:变压部分、调容切换开关、自动检测控制部分;其中，所述变压部分包括高压侧绕组、低压侧绕组和铁芯;所述调容切换开关响应于自动检测控制部分下达的切换控制指令而切换所述高压侧绕组和低压侧绕组的连接方式;其特征在于: 所述自动检测控制部分包括: 数据传感采集模块，用于实时地采集变压器低压侧输出的电流模拟量信号和电压模拟量信号，并且通过模数转换器将上述电流模拟量信号和电压模拟量信号转换为电流数字量数据和电压数字量数据； 数据有效性筛选模块，用于对由数据传感采集模块输入的电流数字量数据和电压数字量数据进行有效性判断，将由异常抖动带来的无效数据从中筛除，保留有效的电流数字量数据和电压数字量数据应用于后续的负载计算； 负载计算模块，用于根据有效的数字量数据和电压数字量数据计算每个采样时刻上的实时负载值； 负载大数据提供模块，用于累积变压器在全部开机运行时段内采集并记录下来的所有采样时刻的负载数据，作为负载历史数据;将负载历史数据按照时间为单位切分为各个负载历史数据段，并且根据环境参数和负载大小等级对各个负载历史数据段进行归并处理，以便生成若干个环境参数相关的负载历史数据集；负载有效变化模式确定模块，用于将一预定时间段内各个采样时刻对应的实时负载值与负载历史数据集中的每一个负载历史数据段进行相互匹配比对，将经匹配比对与所述实时负载值差异度最小的负载历史数据段中包含的负载历史数据作为负载变化预测数据，根据当前时刻的实时负载值与负载变化预测数据，预测负载值的变化从而计算预测变化量；调容条件确定模块，用于根据当前时刻的实时负载值以及所述预测变化量，为是否执行调容设定判断条件； 调容负载阈值调整模块，用于在预定阈值变化范围内设定若干阈值点，并根据当前时刻的实时负载值以及所述预测变化量，计算调容负载阈值在各阈值点下的预测变压器损耗值，取其中使预测变压器损耗值最小的阈值点，将该阈值点设定为调容负载阈值； 负载比较模块，用于获得每个时刻的实时负载值，将该实时负载值与被调容负载阈值调整模块动态设定的调容负载阈值进行比较，判断是否满足调容条件确定模块所设定的调容条件； 调容切换指令模块，在所述负载比较模块判断条件符合的情况下，向调容切换开关下达相应的调容切换指令。优选的是，所述数据有效性筛选模块包括:数据堆栈队列暂存器、采样量基准值计算单元、波动基准值计算单元、初级筛选单元、次级筛选队列暂存器、次级筛选单元、有效数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有载智能调容变压器，包括：变压部分、调容切换开关、自动检测控制部分；其中，所述变压部分包括高压侧绕组、低压侧绕组和铁芯；所述调容切换开关响应于自动检测控制部分下达的切换控制指令而切换所述高压侧绕组和低压侧绕组的连接方式；其特征在于：所述自动检测控制部分包括：数据传感采集模块，用于实时地采集变压器低压侧输出的电流模拟量信号和电压模拟量信号，并且通过模数转换器将上述电流模拟量信号和电压模拟量信号转换为电流数字量数据和电压数字量数据；数据有效性筛选模块，用于对由数据传感采集模块输入的电流数字量数据和电压数字量数据进行有效性判断，将由异常抖动带来的无效数据从中筛除，保留有效的电流数字量数据和电压数字量数据应用于后续的负载计算；负载计算模块，用于根据有效的数字量数据和电压数字量数据计算每个采样时刻上的实时负载值；负载大数据提供模块，用于累积变压器在全部开机运行时段内采集并记录下来的所有采样时刻的负载数据，作为负载历史数据；将负载历史数据按照时间为单位切分为各个负载历史数据段，并且根据环境参数和负载大小等级对各个负载历史数据段进行归并处理，以便生成若干个环境参数相关的负载历史数据集；负载有效变化模式确定模块，用于将一预定时间段内各个采样时刻对应的实时负载值与负载历史数据集中的每一个负载历史数据段进行相互匹配比对，将经匹配比对与所述实时负载值差异度最小的负载历史数据段中包含的负载历史数据作为负载变化预测数据，根据当前时刻的实时负载值与负载变化预测数据，预测负载值的变化从而计算预测变化量；调容条件确定模块，用于根据当前时刻的实时负载值以及所述预测变化量，为是否执行调容设定判断条件；调容负载阈值调整模块，用于在预定阈值变化范围内设定若干阈值点，并根据当前时刻的实时负载值以及所述预测变化量，计算调容负载阈值在各阈值点下的预测变压器损耗值，取其中使预测变压器损耗值最小的阈值点，将该阈值点设定为调容负载阈值；负载比较模块，用于获得每个时刻的实时负载值，将该实时负载值与被调容负载阈值调整模块动态设定的调容负载阈值进行比较，判断是否满足调容条件确定模块所设定的调容条件；调容切换指令模块，在所述负载比较模块判断条件符合的情况下，向调容切换开关下达相应的调容切换指令。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭保证，王素梅，李兵，刘勇，宋国，霍芳芳，张健，刘姗姗，李奥雷，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司金乡县供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37