一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台制造技术

本发明专利技术公开了一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，包括电流采集装置、通讯模块、监测模块、模型校正模块：电流采集装置由多个电流传感器组成，用于采集变压器高压侧交流电流I

【技术实现步骤摘要】
一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台


[0001]本专利技术涉及变压器监测领域，具体涉及一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台。

技术介绍

[0002]近年来，超高压直流输电以其经济高效的特点在长距离输电中得到广泛应用，随着越来越多的直流输电线路投入运行，直流输电在单极大地回路和双极不平衡运行方式下对交流变压器影响的问题日益突显，变压器绕组通过直流电流时，产生直流磁势，在铁心中产生直流磁通，导致铁心半周饱和程度加深，这种现象称为直流偏磁，监测变压器直流偏磁状况及解决其对变压器的影响，已经成为越来越多的学者和专家的共识，直流偏磁监测平台则是一种用于实时远程监测变压器直流偏磁的平台。
[0003]现有的变压器远程直流偏磁监测平台在使用时存在着一定的不足之处有待改善，首先，现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备评价功能，无法对变压器直流偏磁进行风险分级，指导变压器运维检修的时效性差；其次，现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备基于实时监测数据对大地模型进行自动校正的功能，无法有效指导变压器直流偏磁预评估和治理工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备评价功能，无法对变压器直流偏磁进行风险评估，在监测变压器直流偏磁的过程中，需要人工计算评估风险，功能性差；其次，现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备基于实时监测数据对大地模型进行自动校正的功能，无法有效指导变压器直流偏磁预评估和治理工作。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，包括电流采集装置、通讯模块、监测模块、模型校正模块；所述电流采集装置由多个电流传感器组成，用于采集变压器高压侧交流电流I
h
及中性点直流电流I；所述通讯模块用于无线网络通讯；所述监测模块用于远程接收电流采集装置采集的数据，并且对数据进行储存或输出；所述模型校正模块基于采集的数据对大地模型进行自动校正，使电流仿真结果与测试误差最小化。
[0006]优选的，所述监测模块包括接收单元、MCU、储存单元、输出单元和评价单元；所述接收单元用于接收通讯模块传输的数据；所述MCU用于对监测模块进行数据处理、运算以及执行操作；所述储存单元用于数据储存；所述输出单元用于将数据整合输出至显示装置、打印装置、智能终端；所述评价单元用于对监测的直流偏磁进行磁动势风险评价。
[0007]优选的，所述评价单元处理步骤如下：步骤1：使用傅里叶变换，对变压器高压侧交流电流I
h
进行分解，得到变压器高压侧交流电流I
h
各次谐波分量A
n
；步骤2：设V为变压器直流偏磁风险量化指标，用以判断变压器直流偏磁风险等级。
[0008]步骤3：根据变压器直流偏磁风险量化指标V的计算值,将变压器直流偏磁风险分为五个风险等级。
[0009]进一步优选，五个风险等级的决策如下：G1风险，变压器基本不受直流偏磁影响，运行状态良好；G2风险，变压器受直流偏磁影响较小，运行状态受到一定程度的影响，但并不妨碍变压器的继续运行；G3风险，变压器受到一定程度的直流偏磁影响，需要密切关注变压器的运行状态；G4风险，变压器受直流偏磁影响较大，需要在最短的时间内采取抑制措施或退出运行；G5风险，变压器受到严重的直流偏磁影响，需要立即退出运行。
[0010]优选的，所述大地模型校正模块处理步骤如下：定义大地参数校正的目标函数f
obj
为：式中，I
k
和J
k
分别为变压器中性点直流电流的测量值和预测值，m为电流测量数据的总数量；定义目标函数f
obj
的梯度函数g为：式中，大地模型的校正参数序列x={x1, x2,
ꢀ…
, x
u
}，u为校正参数的数量；式（1）中，变压器中性点直流电流的预测值需要根据直流电流分布模型进行分析计算；设交流电网有变电站个数为n个，母线节点b个，独立中性点h个，由节点电压法可知：其中，S为交流电网节点电导矩阵，U节点电压矩阵，II为节点注入电流矩阵；展开式（3），有：其中，A
g
为节点电压与接地节点的关联矩阵，G
g
为变电站接地电导矩阵，I
g
为接地节点电流矩阵，T表示转置；式（4）中，设P为变电站的地表电位列向量，由接地理论有：式中，是变电站
–
变电站之间的互阻矩阵，是直流极
–
变电站之间的互阻矩阵，在层状大地的条件下用复镜像法或线性滤波法求解；C
g
是变电站中性点入地电流，C
dc
是直流极入地电流；U
g
为变电站接地电压矩阵，且有：
联立式（3）
–
式（6）有式（6）有式（6）有其中，S
g
为交流电网变压器母线
–
中性点的电导矩阵，由系统参数决定，K1和K2均为中间矩阵，E为单位矩阵；式（7）代表变压器中性点电流对直流极的响应；按式（7）求得接地节点电流矩阵I
g
后，式（1）改写为：式中，M
J
为测量点中性点电流的关联矩阵；式（10）代入式（2）即可实现反演大地参数与中性点电流测量值的对应；考虑到偏导形式转化为数值可能存在一定的难度，以数值差分代替偏导；根据经典Fletcher
‑
Reeves共轭梯度法的优化理论，求取目标函数f
obj
的最小值，得到大地模型的校正参数序列x={x1, x2,
ꢀ…
, x
u
}。
[0011]本专利技术相比现有技术具有以下优点：克服了现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备评价功能在监测变压器直流偏磁的过程中，可自动评估直流偏磁风险，实时给出运维检修建议克服了现有的变压器远程直流偏磁监测平台不具备模型自动校正的功能，可实现基于实时监测数据对模型进行自动校正，校正后的模型可有效指导变压器直流偏磁计算和治理工作。
附图说明
[0012]图1是一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台模块示意图。
[0013]图2是校正前后地表电位分布曲线。
具体实施方式
[0014]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0015]一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，包括电流采集装置、通讯模块、监测模块、模型校正模块；所述电流采集装置由多个电流传感器组成，用于采集变压器高压侧交流电流I
h
及中性点直流电流I；所述通讯模块用于无线网络通讯；所述监测模块用于远程接收电流采集装置采集的数据，并且对数据进行储存或输出；所述模型校正模块基于采集的数据对大地模型进行自动校正，使电流仿真结果与测试误差最小化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，其特征在于，包括电流采集装置、通讯模块、监测模块、模型校正模块；所述电流采集装置由多个电流传感器组成，用于采集变压器高压侧交流电流I
h
及中性点直流电流I；所述通讯模块用于无线网络通讯；所述监测模块用于远程接收电流采集装置采集的数据，并且对数据进行储存或输出；所述模型校正模块基于采集的数据对大地模型进行自动校正，使电流仿真结果与测试误差最小化。2.根据权利要求1所述的一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，其特征在于，监测模块包括接收单元、MCU、储存单元、输出单元和评价单元；所述接收单元用于接收通讯模块传输的数据；所述MCU用于对监测模块进行数据处理、运算以及执行操作；所述储存单元用于数据储存； 所述输出单元用于将数据整合输出至显示装置、打印装置、智能终端；所述评价单元用于对监测的直流偏磁进行磁动势风险评价。3.根据权利要求2所述的一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，其特征在于，所述评价单元处理步骤如下：步骤1：使用傅里叶变换，对变压器高压侧交流电流I
h
进行分解，得到变压器高压侧交流电流I
h
各次谐波分量A
n
；步骤2：设V为变压器直流偏磁风险量化指标，用以判断变压器直流偏磁风险等级；步骤3：根据变压器直流偏磁风险量化指标V的计算值,将变压器直流偏磁风险分为五个风险等级。4.根据权利要求3所述的一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，其特征在于，五个风险等级的决策如下：G1风险，变压器基本不受直流偏磁影响，运行状态良好；G2风险，变压器受直流偏磁影响小，运行状态受到一定程度的影响，但并不妨碍变压器的继续运行；G3风险，变压器受到一定程度的直流偏磁影响，需要密切关注变压器的运行状态；G4风险，变压器受直流偏磁影响大，需要在最短的时间内采取抑制措施或退出运行；G5风险，变压器受到严重的直流偏磁影响，需要立即退出运行。5.根据权利要求1所述的一种直流偏磁监测、评价及大地模型校正平台，其特征在于，所述模型校正模块处理步骤如下：定义大地参数校正的目标函数f
obj
为：式中，I
k
和J
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐碧川，童涛，刘欣，李唐兵，胡睿智，刘玉婷，陈田，龙国华，童超，周友武，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：