本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法。

背景技術(shù)：

隨著特高壓直流輸電的發(fā)展，電壓等級(jí)和容量在提高，換流變壓器運(yùn)行過程中的諧波和漏磁場(chǎng)也在不斷增加，它的諧波損耗問題越來越受到關(guān)注。各大變壓器制造廠商也分別采取各種方法以達(dá)到降損的目的，比如西門子公司通過步進(jìn)搭接鐵芯、換位導(dǎo)線，合理設(shè)計(jì)線圈布置來避免線圈中的熱點(diǎn)等方法來降低損耗，ABB公司通過選用冷軋有取向高導(dǎo)硅鋼磁片的鐵心材料等措施來降低換流變壓器運(yùn)行過程中鐵心的飽和程度，從而降低損耗。

針對(duì)大型換流變壓器運(yùn)輸成本過大的問題，為了節(jié)約能源，國家電網(wǎng)公司提出了“現(xiàn)場(chǎng)組裝，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)”的要求。由于試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，存在較大諧波和電磁干擾，對(duì)損耗測(cè)量產(chǎn)生了一定的影響，因此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的影響因素進(jìn)行分析和計(jì)算。

此外，由于大型換流變壓器在出廠前就要進(jìn)行空載損耗和空載損耗的測(cè)量，然后經(jīng)過長途運(yùn)輸，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。在完成組裝后，需要再次測(cè)量損耗，以判斷在運(yùn)輸過程中鐵心是否發(fā)生形變甚至損耗。但是，由于現(xiàn)場(chǎng)存在較大的諧波干擾，會(huì)引起其空載損耗和空載損耗測(cè)量值的改變，我們就需要判斷現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的結(jié)果是由于諧波引起的還是由于鐵心形變引起的，因此，需要對(duì)其進(jìn)行研究，剔除掉現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中由于諧波引起的損耗變化，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠與工廠測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比的，從而判斷換流變壓器在運(yùn)輸共成長鐵心是否發(fā)生形變甚至損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法，使得工廠測(cè)量數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠具有可比性，從而判斷換流變壓器鐵芯的情況。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法，包括以下步驟：S1：在出廠前對(duì)換流變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)，得到所述換流變壓器的諧波損耗模型；S2：在出廠后進(jìn)行空載試驗(yàn)，得到諧波電流波形；S3：對(duì)所述諧波電流波形進(jìn)行傅立葉分析，得到各諧波頻率下的電流有效值；S4：根據(jù)所述換流變壓器的諧波損耗模型和所述各諧波頻率下的電流有效值得到各諧波頻率下的所述換流變壓器的空載損耗；S5：判斷各諧波頻率下的所述換流變壓器的空載損耗與通過測(cè)量得到的所述換流變壓器的空載損耗之差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如果在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則所述換流變壓器的鐵芯沒有發(fā)生形變，如果超出所述預(yù)設(shè)范圍則所述換流變壓器的鐵芯發(fā)生形變。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法，能夠校正換流變壓器的空載損耗測(cè)量結(jié)構(gòu)，使得工廠測(cè)量數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)能夠具有可比性，從而判斷換流變壓器鐵芯的情況，也從損耗測(cè)量結(jié)果上給出了換流變壓器鐵芯好壞。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，所述換流變壓器的諧波損耗模型包括諧波等效電路，所述諧波等效電路包括依次串聯(lián)的電流源、等效阻抗、二次側(cè)諧波等效電抗、二次側(cè)諧波等效電阻、一次側(cè)諧波等效電抗、一次側(cè)諧波等效電阻；在所述二次側(cè)諧波等效電阻和所述一次側(cè)諧波等效電抗之間的節(jié)點(diǎn)與所述電流源之間還連接有相互串聯(lián)的諧波等效勵(lì)磁電阻和諧波等效勵(lì)磁電抗；根據(jù)所述諧波等效電路得到所述諧波等效勵(lì)磁電阻和所述諧波等效勵(lì)磁電抗。

進(jìn)一步地，步驟S4進(jìn)一步包括：測(cè)量所述換流變壓器在工頻下的空載損耗P₁；在一個(gè)低頻大電流下得到該頻率下的空載損耗P_h；通過聯(lián)立以下公式計(jì)算工頻下繞組的渦流損耗P_we,1和工頻下金屬結(jié)構(gòu)件中的雜散損耗P_se,1：

其中，為電阻損耗，I₁為工頻電流有效值，I_h為h次諧波電流有效值；根據(jù)各個(gè)頻率下電流的有效值和P_we,1，P_se,1計(jì)算各個(gè)頻率下的損耗P_h；根據(jù)各個(gè)頻率下的損耗P_h進(jìn)行求和得到空載損耗。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的諧波等效電路的電路圖；

圖3是相關(guān)技術(shù)中的諧波等效電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法的流程圖。

一種換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法，包括以下步驟：

S1：在出廠前對(duì)換流變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)，得到換流變壓器的諧波損耗模型。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，換流變壓器的諧波損耗模型包括諧波等效電路。如圖2所示，諧波等效電路包括依次串聯(lián)的電流源、附加阻抗Z_n(f)、二次側(cè)諧波等效電抗X_n(2)、二次側(cè)諧波等效電阻R_n(2)、一次側(cè)諧波等效電抗X_n(1)、一次側(cè)諧波等效電阻R_n(1)；在二次側(cè)諧波等效電阻R_n(2)和一次側(cè)諧波等效電抗之間的節(jié)點(diǎn)X_n(1)與電流源之間還連接有相互串聯(lián)的諧波等效勵(lì)磁電阻R_n(m)和諧波等效勵(lì)磁電抗X_n(m)。上述參數(shù)中n代表諧波次數(shù)。

S2：在出廠后進(jìn)行空載試驗(yàn)，得到諧波電流波形。

S3：對(duì)諧波電流波形進(jìn)行傅立葉分析，得到各諧波頻率下的電流有效值。

S4：根據(jù)換流變壓器的諧波損耗模型和各諧波頻率下的電流有效值得到各諧波頻率下的換流變壓器的空載損耗。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟S4進(jìn)一步包括：

設(shè)定渦流損耗正比于電流和頻率的平方，雜散損耗正比于電流的平方和頻率的0.8次方?？倱p耗由直流電阻損耗、渦流損耗和雜散損耗三部分組成。對(duì)換流變壓器的基波損耗和諧波損耗分別采用下面兩式計(jì)算。

式中：電阻損耗(W)；P_we,1：工頻下繞組的渦流損耗(W)；P_se,1：工頻下金屬結(jié)構(gòu)件中的雜散損耗(W)；I₁：工頻電流有效值(A)；I_h：h次諧波電流有效值(A)；F₁：工頻50Hz；F_h：h次諧波頻率(Hz)。

根據(jù)IEC給出的方法，可以將空載損耗的求解分成以下幾個(gè)步驟：首先，測(cè)量換流變壓器在工頻下的空載損耗P₁，然后在一個(gè)低頻大電流下得到該頻率下的空載損耗P_h，通過聯(lián)立上兩式計(jì)算P_we,1和P_se,1，最后根據(jù)各個(gè)頻率下電流的有效值和P_we,1，P_se,1，計(jì)算該頻率下的損耗P_h，空載損耗P_c通過求和得到。

S5：判斷各諧波頻率下的換流變壓器的空載損耗與通過測(cè)量得到的換流變壓器的空載損耗之差是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如果在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則換流變壓器的鐵心沒有發(fā)生形變，如果超出預(yù)設(shè)范圍則換流變壓器的貼心發(fā)生形變。

當(dāng)鐵心發(fā)生形變后，通過以下過程計(jì)算換流變壓器修正后的含附加阻抗的諧波等效電路中附加阻抗：

S501：設(shè)置基波電流和諧波電流的有效值。

S502：在1到49次頻率條件下，分別用IEC方法和常見諧波等效電路計(jì)算諧波損耗P_k1和P_k2；其中，P_k1為在k次諧波下步驟S4中方法求得的損耗結(jié)果，P_k2為在k次諧波下用常見諧波等效電路方法求得的損耗結(jié)果。

具體地，常見的諧波等效電路如圖3所示。根據(jù)換流變壓器工廠試驗(yàn)的空空載損耗測(cè)量結(jié)果及名牌參數(shù)，計(jì)算如下：

計(jì)算公式中，帶星號(hào)的為標(biāo)幺值，不帶星號(hào)的為實(shí)際值，標(biāo)幺值和實(shí)際值之間可以相互轉(zhuǎn)換。在基頻條件下，n＝1，此時(shí)，下標(biāo)n可以省略，下述計(jì)算過程均指基頻條件下的電路參數(shù)。工程上，通常認(rèn)為：

對(duì)其電路參數(shù)的具體求解過程如下：

其中，下標(biāo)k代表電阻的總參數(shù)。Z_k代表總阻抗，U_k代表總電壓，I_k代表總電流，R_k代表總電阻，X_k代表總電抗。

為了更加精確的求解，可以利用下式求解R_m，X_m：

代入求得的R₁、R₂和X₁、X₂的實(shí)際值，對(duì)R_m，X_m進(jìn)行計(jì)算即可，P₀代表空載損耗，根據(jù)P₀得到P_k2。

S503：用損耗的差值除以諧波電流的平方，得到該頻率下(k次諧波下)的附加電阻值：

其中，I_k是第一步設(shè)置的k次諧波電流有效值，R_k是k次諧波附加電阻值。

S504：利用等效電路計(jì)算的無功損耗，得到該頻率下的電抗值：

其中，Q_k2是用等效電路計(jì)算的無功功率值，X_k是k次附加電抗值。

S505：對(duì)R_k進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，求得附加電阻的表達(dá)式。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的換流變壓器空載損耗現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果的校正方法的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。