变压器直流偏磁监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种变压器直流偏磁监测方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：通过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。该方案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；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。

【技术实现步骤摘要】
变压器直流偏磁监测方法及装置
本专利技术涉及电力变压器应用
，特别涉及一种变压器直流偏磁监测方法及装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术实施例中，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，本专利技术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专利技术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专利技术的一些实施例，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是本专利技术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是本专利技术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专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。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，由于变压器线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，对于绕组接线方式为YN-Yn-D型的变压器，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。3.如权利要求2所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，按照如下公式确定所述直流偏磁电流：其中，Id表示直流偏磁电流，In表示含有基波及偏磁直流电流的第一混合电流，m表示预设第一时间窗口内的采样次数；按照如下公式确定所述偏磁响应电流：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。4.如权利要求1所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，对于绕组接线方式为Y-Y型的变压器，按照如下方式确定所述直流偏磁电流：根据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，当处于非饱和状态下的时段，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：在预设第二时间窗口内，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信号中的谐波分量，所述谐波分量为所述偏磁响应电流。5.如权利要求1所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，对于绕组接线方式为Y-D型的变压器，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。6.如权利要求1所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，还包括：当变压器为自耦变压器时，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。7.如权利要求6所述的变压器直流偏磁监测方法，其特征在于，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，包括：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。8.一种变压器直...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志广，郭哲，贾跟卯，高方玉，郎庆凯，郑鹏超，于洪亮，赵爽，魏雷，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11