[发明专利]一种三绕组变压器损耗在线测量系统

摘要

本发明公开了一种三绕组变压器损耗在线测量系统，该系统包括用于测量三绕组变压器电压和电流的电压互感器和电流互感器，所述的电压互感器和电流互感器的输出端与采集卡相连，采集卡将采集的电压/电流信号经过A/D转换后，根据互感器校准数据进行修正，计算相电压/相电流，通过快速傅里叶变换，得到三绕组三相的电流和电压的基波分量和各谐波分量后根据损耗公式进行损耗的计算，本发明能够在变压器内部参数未知的情况下，在线测量三绕组变压器损耗，具备9路电压信号及9路电流信号的同步采集、保存、分析及处理能力，能够对由互感器精度及角差、二次信号传输干扰、谐波等因素导致的测量误差进行有效补偿、校正。

主权项

一种三绕组变压器损耗在线测量系统，其特征在于：包括用于测量三绕组变压器电压和电流的电压互感器和电流互感器，所述的电压互感器和电流互感器的输出端与采集卡相连，采集卡将采集的电压/电流信号经过A/D转换后，根据互感器校准数据进行修正，计算相电压/相电流，通过快速傅里叶变换，得到三绕组三相的电流和电压的基波分量和各谐波分量后根据损耗计算方法进行损耗的计算；所述的电压互感器包括电压互感器PT1、电压互感器PT2、电压互感器PT3，电压互感器PT4、电压互感器PT5、电压互感器PT6、电压互感器PT7、电压互感器PT8和电压互感器PT9；其中，电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3分别用于测量三绕组变压器高压绕组A相、B相、C相的输出电压，电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3均与高压电压调理电路的分压网络相连接，且通过高压电压调理电路的隔离电路将电压信号隔离输出到高压绕组采集卡；电压互感器PT4、电压互感器PT5和电压互感器PT6分别用于测量三绕组变压器中压绕组A相、B相、C相的输出电压，电压互感器PT4、电压互感器PT5和电压互感器PT6均与中压电压调理电路的分压网络相连接，通过中压电压调理电路的隔离电路将电压信号隔离输出到中压绕组采集卡；电压互感器PT7、电压互感器PT8和电压互感器PT9分别用于测量三绕组变压器的低压绕组A相、B相、C相的输出电压，电压互感器PT7、电压互感器PT8和电压互感器PT9均与低压电压调理电路的分压网络相连接，且通过低压电压调理电路的隔离电路将电压信号隔离输出到低压绕组采集卡；所述的电流互感器包括电流互感器CT1、电流互感器CT2、电流互感器CT3、电流互感器CT4、电流互感器CT5、电流互感器CT6、电流互感器CT7、电流互感器CT8、电流互感器CT9；其中，电流互感器CT1，电流互感器CT2和电流互感器CT3分别用于测量三绕组变压器的高压绕组A相、B相、C相的输出电流，电流互感器CT1，电流互感器CT2和电流互感器CT3均与高压电流调理电路的转换电路相连接，且通过高压电流调理电路的隔离电路将电流信号隔离输出到高压绕组采集卡；电流互感器CT4，电流互感器CT5和电流互感器CT6分别用于测量三绕组变压器的中压绕组A相、B相、C相的输出电流，电流互感器CT4，电流互感器CT5和电流互感器CT6均与中压电流调理电路的转换电路相连接，且通过中压电流调理电路的隔离电路将电流信号隔离输出到中压绕组采集卡；电流互感器CT7，电流互感器CT8和电流互感器CT9分别用于测量三绕组变压器的低压绕组A相、B相、C相的输出电流，电流互感器CT7，电流互感器CT8和电流互感器CT9与低压电流调理电路的转换电路相连接，通过低压电流调理电路的隔离电路将电流信号隔离输出到低压绕组采集卡；其中，高压绕组采集卡、中压绕组采集卡以及低压绕组采集卡将采集到的电压和电流信号，经过A/D转换，将数字信号传输到计算机，计算机根据预先输入的互感器校准数据进行修正，并将采集到的线电压、线电流，转换为相电压、相电流；通过快速傅里叶变换，得到三绕组变压器的电流和电压的基波分量和各谐波分量，根据损耗计算方法计算得出三绕组变压器损耗；所述的损耗计算方法为：A.在已知变压器内部参数时：通过快速傅里叶变换，得到三绕组变压器的电流和电压的基波分量和各谐波分量，并计算其有效值；基波分量有效值计算公式：h次谐波有效值计算公式：其中，I1n为经过快速傅里叶变换后，第n次采集量中的基波分量，Ihn为经过快速傅里叶变换后，第n次采集量中的h次谐波分量；N是一个周期采集次数；因三绕组变压器绕组电阻发热而导致的铜耗为：PCu1=[RA1(1)IA12(1)+RA1(2)IA12(2)+RA1(3)IA12(3)]+[RB1(1)IB12(1)+RB1(2)IB12(2)+RB1(3)IB12(3)]+[RC1(1)IC12(1)+RC1(2)IC12(2)+RC1(3)IC12(3)]]]>其中，IA1(1)、IB1(1)、IC1(1)为流过高压绕组A相、B相、C相的电流基波分量有效值；IA1(2)、IB1(2)、IC1(2)为流过中压绕组A相、B相、C相的电流基波分量有效值；IA1(3)、IB1(3)、IC1(3)为流过低压绕组A相、B相、C相的电流基波分量有效值；因三绕组变压器电流波形畸变，谐波影响下增大的绕组损耗为：PCuh=Σh=2m[RAh(1)IAh2(1)+RAh(2)IAh2(2)+RAh(3)IAh2(3)]+[RBh(1)IBh2(1)+RBh(2)IBh2(2)+RBh(3)IBh2(3)]+[RCh(1)ICh2(1)+RCh(2)ICh2(2)+RCh(3)ICh2(3)]]]>总铜耗为PCu＝PCu1+PCuh；其中，m为谐波最高次数，RA1(1)、RB1(1)、RC1(1)分别为基波下三绕组变压器A相、B相、C相的高压绕组电阻，RA1(2)、RB1(2)、RC1(2)为基波下三绕组变压器A相、B相、C相的中压绕组电阻，RA1(3)、RB1(3)、RC1(3)为基波下三绕组变压器A相、B相、C相的低压绕组电阻，RAh(1)、RBh(1)、RCh(1)分别为h次谐波下A相、B相、C相的高压绕组电阻，RAh(2)、RBh(2)、RCh(2)为h次谐波下的A相、B相、C相的中压绕组电阻，RAh(3)、RBh(3)、RCh(3)为h次谐波下的A相、B相、C相的低压绕组电阻，IAh(1)、IAh(2)、IAh(3)为流过A相高中低压绕组的h次谐波有效值；IBh(1)、IBh(2)、IBh(3)为流过B相高中低压绕组的h次谐波有效值；ICh(1)、ICh(2)、ICh(3)为流过C相高中低压绕组的h次谐波有效值；因铁芯磁滞损耗和涡流损耗导致的铁耗为：PFe=1NΣh=1mΣn=1N[iAhn(1)-K21iAhn(2)-K31iAhn(3)]2RAh+[iBhn(1)-K21iBhn(2)-K31iBhn(3)]2RBh+[iChn(1)-K21iChn(2)-K31iChn(3)]2RCh]]>m为谐波最高次数，RAh为h次谐波下变压器A相激磁电阻，RBh为h次谐波下变压器B相激磁电阻，RCh为h次谐波下变压器C相激磁电阻，N是一个周期采集次数，K21为中压侧和高压侧的电压比，K31为低压侧和高压侧的电压比,iAhn(1)、iBhn(1)、iChn(1)是高压侧A相、B相、C相电流的h次谐波分量，iAhn(2)、iBhn(2)、ichn(2)是中压侧A相、B相、C相电流的h次谐波分量，iAhn(3)、iBhn(3)、ichn(3)是低压侧A相、B相、C相电流的h次谐波分量；三绕组变压器总损耗为：P＝PFe+PCu；B.当三绕组变压器内部电路参数未知时：根据三绕组变压器等效电路，由于三绕组降压变压器中，中压绕组排列在高、低压绕组的中间，等效阻抗接近为零，利用中压绕组等效阻抗很小的特点，损耗计算方法为：Ploss=P1-P2-P3=1T∫0Tv1i1dt-1T∫0Tv2′i2′dt-1T∫0Tv3′i3′dt=1T∫0Tv2′(i1-i2′-i3′)dt+1T∫0T(v1-v2′)i1dt+1T∫0T(v2′-v3′)i3′dt]]>其中，P1、P2和、P3分别为高压侧输出功率、中压侧输出功率以及低压侧输出功率，V1、i1为高压侧电压、电流瞬时值；v2＇、i2＇为中压侧电压、电流在高压侧的瞬时归算值；v3＇、i3＇为低压侧电压、电流在高压侧的瞬时归算值，T为三绕组变压器所在电网的周期。