变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置及方法，属于变压器铁心多点接地治理技术领域；解决了现有的变压器铁心接地电阻测量或监测中存在的限流效果差且无法实现最优限流效果的问题；变压器铁心顶部的铁心引出线经套管后穿过电流互感器的一次线圈与第一电磁继电器串接，第一电磁继电器的输出端与数字式可调阻抗器相连；第一电磁继电器、数字式可调阻抗器串联的回路上并联有电压传感器；第一电磁继电器的输入端并接有第二电磁继电器的输入端，第二电磁继电器的输出端连接有混频电压输出单元；电流互感器的二次线圈、电压传感器的二次端分别经滤波单元相连、AD转换单元后接入DSP处理器；本发明专利技术应用于变压器。压器。压器。

【技术实现步骤摘要】
变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置及方法


[0001]本专利技术提供了一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置及方法，属于变压器铁心多点接地治理


技术介绍

[0002]变压器是电力系统最重要的设备之一，其运行状态直接关系到电力系统的安全稳定。变压器铁心必须一点接地否则会产生悬浮电位，而变压器铁心一旦发生多点接地，便形成闭合回路，在主漏磁电磁感应下，产生环流，有时可达数十安培甚至上百安培，运行时易导致变压器损坏，引发停电事件，造成重大经济损失。
[0003]针对发生变压器铁心多点接地故障，传统治理方法通常是通过吊心检修或者临时人工串接电阻处理，吊心检修存在影响供电可靠性、给变压器内部带来受潮隐患等问题。变压器发生多点接地后，其接地电流会随接地点、电压波动等动态变化，而传统采用临时串接电阻存在限流效果差，且无法与不同变压器不同部位、不同特征的接地故障相适应等问题，无法满足变压器现场实际运行需求。
[0004]中国专利申请CN103558451B公开了一种双电流互感器在线监测变压器夹件多点接地电流控制装置，通过监测接地电流大小来控制晶闸管开断，实现限流阻抗自动投切到达限流目的。但此方法针对不同规格变压器夹件多点接地限流阻抗选取未做说明，在限流响应时间、限流后阻抗压降等方面未做考虑，无法实现最优限流效果。
[0005]中国专利申请CN101572181B公开了一种变压器铁心接地电阻带电测量安装装置及方法，通过人工调节可变电阻记录电阻压降以及接地电流获取变压器铁心接地特性曲线图，按照国家电网公司变压器维护规程要求，确定铁心接地电流值所需达到的数值，通过铁心接地特性曲线确定对应电压值，从而得到对应的限流电阻。但此方法在确定限流电阻后须将可变电阻插件更换为适宜于长期工作所需的短路电阻，限流所需时间长，且采用纯电阻限流对接地电流高次谐波成分限流效果差。
[0006]中国专利申请CN111624511A公开了一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制方法，通过投切限流电阻单元实现限流目的。但此方法选取固定的限流电阻无法与不同规格变压器、不同部位、不同特征的接地故障相适应，且采用纯电阻限流对接地电流高次谐波成分限流效果差。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有的变压器铁心接地电阻测量或监测中存在的限流效果差且无法实现最优限流效果的问题，提出了一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置及方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，包括由硅钢片叠置而成的变压器铁心，所述变压器铁心顶部设置有铁心引出线，所述铁心引出线经套管后穿过电流互感器的一次线圈与第一电磁继电器
串接，所述第一电磁继电器的输出端与数字式可调阻抗器相连，所述数字式可调阻抗器的输出端接地；所述第一电磁继电器、数字式可调阻抗器串联的回路上并联有电压传感器；所述第一电磁继电器的输入端并接有第二电磁继电器的输入端，所述第二电磁继电器的输出端连接有混频电压输出单元；所述电流互感器的二次线圈、电压传感器的二次端分别与滤波单元相连，经过滤波处理后与AD转换单元相连，所述AD转换单元、第一电磁继电器的控制端、第二电磁继电器的控制端、数字式可调阻抗器的控制端分别通过导线与DSP处理器相连。
[0009]所述DSP处理器还通过导线分别与报警器、LED显示单元、存储单元相连，所述DSP处理器通过无线通信模块与移动终端通信。
[0010]所述第一电磁继电器为常闭状态，所述第二电磁继电器为常开状态。
[0011]所述DSP处理器内置有变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取的计算机程序，所述电流传感器将监测的变压器铁心接地电流数据经过滤波单元和AD转换单元后传输至DSP处理器，所述电压传感器将监测到的数字式可调阻抗器两侧的压降传输至DSP处理器，所述DSP处理器记录并绘制铁心接地电流随负荷变化曲线图，在相同负荷下，当铁心接地电流有效值变化超过50%时，DSP处理器通过移动终端向运维人员发出报警信号，然后通过粒子群优化算法计算最优限流阻抗。
[0012]一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取方法，采用变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，包括如下步骤：第一步：电流互感器将实时监测到的变压器铁心接地电流经滤波单元滤波后传输至DSP处理器，记录并绘制铁心接地电流随负荷变化曲线图，在相同负荷下，当变压器铁心接地电流有效值变化超过50%时，DSP处理器发出报警信号，并开始最优限流阻抗选取计算流程；第二步：对变压器铁心接地电流进行预处理：采用卡尔曼滤波算法去噪并进行多项式拟合，然后采用傅里叶级数将去噪后的变压器铁心接地电流转换分解为各次谐波；第三步：闭合第二电磁继电器，断开第一电磁继电器，接入混频电压输出单元，DSP处理器控制混频电压输出单元输出各次谐波电压，直至使回路中变压器铁心接地各次谐波电流补偿为0，记录当前输出电压波形u(t)，控制混频电压输出单元输出2u(t)，记录当前变压器铁心接地电流i(t)，计算由变压器铁心多点接地形成的硅钢片和接地引下线环路阻抗，然后闭合第一电磁继电器，断开第二电磁继电器；第四步：根据变压器铁心多点接地形成的硅钢片和接地引下线环路阻抗以及接地电流各次谐波参数确定选取变压器铁心多点接地最优限流阻抗的约束条件以及目标函数；第五步：基于粒子群优化算法最优限流阻抗计算：自动选取多个满足约束条件的粒子，进行迭代计算，DSP处理器将每次迭代结果传输至数字式可调阻抗器，监测电压传感器值即限流阻抗压降变化趋势，当限流阻抗压降趋于稳定最小值时，选取当前限流阻抗迭代值为最优限流阻抗，并停止迭代；第六步：串接最优限流阻抗后实时监测电压传感器值是否发生波动，若连续多次波动系数大于设定值，重复第四、五步，计算并更新最优限流阻抗。
[0013]所述第四步中变压器铁心多点接地最优限流阻抗的约束条件的计算公式如下：
；上式中：I
RMS
表示变压器铁心多点接地限流电阻，i
j
表示各次电流谐波幅值，j为谐波次数，R1表示铁心硅钢片和接地引下线回路电阻，R2表示串接限流电阻，L1表示铁心硅钢片和接地引下线回路电感，L2表示串接限流电感，τ表示时间常数，i
j
(t)表示各次电流谐波函数。
[0014]所述第四步中变压器铁心多点接地最优限流阻抗的目标函数的计算公式如下：；上式中：U
RMS
(Z2)表示限流阻抗压降，F表示目标函数，i
j
表示各次电流谐波幅值，j为谐波次数，R1表示铁心硅钢片和接地引下线回路电阻，R2表示串接限流电阻，L1表示铁心硅钢片和接地引下线回路电感，L2表示串接限流电感。
[0015]所述第五步中基于粒子群优化算法最优限流阻抗计算的迭代计算公式如下：；上式中：表示第k+1次迭代粒子i飞行速度矢量的第d维分量，表示第k+1次迭代粒子i位置矢量的第d维分量，id表示粒子i的第d维分量，k表示迭代次数，p<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，其特征在于：包括由硅钢片叠置而成的变压器铁心，所述变压器铁心顶部设置有铁心引出线，所述铁心引出线经套管后穿过电流互感器的一次线圈与第一电磁继电器串接，所述第一电磁继电器的输出端与数字式可调阻抗器相连，所述数字式可调阻抗器的输出端接地；所述第一电磁继电器、数字式可调阻抗器串联的回路上并联有电压传感器；所述第一电磁继电器的输入端并接有第二电磁继电器的输入端，所述第二电磁继电器的输出端连接有混频电压输出单元；所述电流互感器的二次线圈、电压传感器的二次端分别与滤波单元相连，经过滤波处理后与AD转换单元相连，所述AD转换单元、第一电磁继电器的控制端、第二电磁继电器的控制端、数字式可调阻抗器的控制端分别通过导线与DSP处理器相连。2.根据权利要求1所述的一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，其特征在于：所述DSP处理器还通过导线分别与报警器、LED显示单元、存储单元相连，所述DSP处理器通过无线通信模块与移动终端通信。3.根据权利要求2所述的一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，其特征在于：所述第一电磁继电器为常闭状态，所述第二电磁继电器为常开状态。4.根据权利要求3所述的一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，其特征在于：所述DSP处理器内置有变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取的计算机程序，所述电流传感器将监测的变压器铁心接地电流数据经过滤波单元和AD转换单元后传输至DSP处理器，所述电压传感器将监测到的数字式可调阻抗器两侧的压降传输至DSP处理器，所述DSP处理器记录并绘制铁心接地电流随负荷变化曲线图，在相同负荷下，当铁心接地电流有效值变化超过50%时，DSP处理器通过移动终端向运维人员发出报警信号，然后通过粒子群优化算法计算最优限流阻抗。5.一种变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取方法，采用如权利要求3
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4任一项所述的变压器铁心多点接地电流最优限流阻抗选取装置，其特征在于：包括如下步骤：第一步：电流互感器将实时监测到的变压器铁心接地电流经滤波单元滤波后传输至DSP处理器，记录并绘制铁心接地电流随负荷变化曲线图，在相同负荷下，当变压器铁心接地电流有效值变化超过50%时，DSP处理器发出报警信号，并开始最优限流阻抗选取计算流程；第二步：对变压器铁心接地电流进行预处理：采用卡尔曼滤波算法去噪并进行多项式拟合，然后采用傅里叶级数将去噪后的变压器铁心接地电流转换分解为各次谐波；第三步：闭合第二电磁继电器，断开第一电磁继电器，接入混频电压输出单元，DSP处理器控制混频电压输出单元输出各次谐波电压，直至使回路中变压器铁心接地各次谐波电流补偿为0，记录当前输出电压波形u(t)，控制混...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈青松，杨定乾，周秀，贺家慧，俞华，许广虎，田天，白金，刘宏，李帅，李国栋，李劲松，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院国网宁夏电力有限公司电力科学研究院国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：