[发明专利]配电变压器中线电流在线检测与总损耗确定方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种配电变压器中线电流在线检测及总损耗确定方法。 

背景技术

电力系统运行中，中线电流的存在，会给变压器造成更多的能量损耗。过大的中线电流，造成了电能的巨大浪费；同时还会发出热量，引起变压器升温，导致绝缘油分解等化学反应，减小变压器的使用寿命；持续过大的中线电流还可能造成中线熔断，从而导致电器被烧毁，严重时甚至引发火灾事故。目前，对变压器中线电流检测方法主要有电磁式电流互感器测量、电子式电流互感器测量和光电式电流互感器测量。 

（1）电磁式测量。电磁式电流测量当中是最常用的测量方法，一次线圈通常都串联在电路中，一次线圈的电流完全取决于被测电路的负荷电流。电磁式测量互感器的二次侧开路后，二次侧电流的去磁磁通消失，一次电流将全部变成励磁电流。此时互感器铁心饱和，可能产生上千伏的电压，产生高热，甚至可能爆炸，因此电磁式测量二次侧开路是相当危险的。此外，电磁式设备维护量大，安装检修不方便。 

（2）电子式测量。电子式测量是一种较新的电流互感器，利用电磁感应原理的Rogowski线圈的混合式测量方法。电子式测量使用光纤以太网或光纤串行接口输出数据，一次侧和二次侧利用光信号联系，解决了二次侧开路的问题，提高了二次侧的安全性。电子式测量设备在运行时，检测装置难以获得一个稳定的电源，无论是利用CT取电、利用电容分压器取电、激光供能、太阳能供电、蓄电池供电，都使得电子式测量更加复杂、设备要求更高，而且电子式测量造价昂贵，目前的技术条件下难以推广。 

（3）光电式测量。光电式测量利用光在磁场中传播时会发生偏振现象，通过检测光发生偏振的情况来判断电流产生的磁场强度，从而测得电流的大小。但是光纤传感器的超光度二极管SLD激光光源和偏振光监测设备对精度和检测环境要求相当高，且用于光电式的仪器设备昂贵，不适合推广。 

配电变压器通常都有到10KV和0.4KV的电压，而且有很大的电流通过，普通的电流测量装置很难直接测量，最好采取无线方式进行远距离在线监测装置。目前国内正针对中线电流的研究还处在初步阶段，还没有一种成形的配电变压器中线电流的在线监测装置。因此，研究一种适合的配电变压器的远距离中线电流在线监测与损耗确定方法显得尤为重要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种配电变压器中线电流在线监测与总损耗确定方法，它可以有效地对配电变压器中线电流进行在线测量，并能通过移动分析仪实时显示由中线电流引起的损耗，能更好地反映中线电流的真实信息。 

为了实现上述目的，本发明采用的方法包括如下步骤： 

（1）信号采集：用第一精密钳形电流互感器、第二精密钳形电流互感器、第三精密钳形电流互感器和第四精密钳形电流互感器分别采集A相线电流信号I_A、B相线电流信号I_B、C相线电流信号I_C和中线电流信号I_N；

（2）信号处理：将三相电流信号I_A、I_B、I_C和中线电流信号I_N分别转换成可以被DSP中央处理器转换的（0-3V）直流电压信号，经过放大和低通滤波后经A/D转换成数字信号，DSP中央处理器对该信号进行数字滤波，然后进行FFT快速傅里叶变换，计算出三相电流和中线电流的基波和各次谐波的电流含量；

基波电流大小的计算公式如下：

式中：I表示A相线电流信号I_a、B相线电流信号I_b、C相线电流信号I_c或中线电流信号I_n，T表示周期；

（3）损耗的计算：损耗包括由中线电流I_N引起的铁损、铜损、中线线路损耗和变压器接地电流损耗，

a、铁损的确定 计算公式为：

式中：P_C表示磁滞损失，P_w表示涡流损失，C₁表示由硅钢片材料特性所决定的系数，B_m表示交变磁通的最大磁密，f表示频率，V 表示铁磁材料总体积，C₂决定于硅钢片材料性质的系数，t表示硅钢片的厚度，表示硅钢片的电阻率；

b、铜损的确定 计算公式为：