本發(fā)明屬于電力設(shè)備狀態(tài)檢測領(lǐng)域，具體涉及到對110KV及以上電壓等級的變壓器繞組運行中變壓器繞組電抗在線測量進行信號預(yù)處理的方法，特別是一種電抗測量過程中的誤差補償及諧波消除裝置。

背景技術(shù)：

目前對變壓器運行中的繞組狀態(tài)監(jiān)測，缺乏一種成熟可靠的檢測方法。同時不同廠家變壓器在結(jié)構(gòu)、繞組數(shù)目、鐵芯與繞組布局關(guān)系、材料、工藝等方面有很大的差異。甚至是同一個廠家的不同系列也存在很大的區(qū)別。經(jīng)過檢索，國內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)專門用來測量不同結(jié)構(gòu)及器型變壓器繞組在線電抗值的檢測方法或設(shè)備，更談不上具備投入到市場的穩(wěn)定可靠檢測系統(tǒng)。

在和南網(wǎng)及國網(wǎng)的一線技術(shù)人員溝通過程中，他們均提到，由于目前沒有專用的繞組狀態(tài)在線測試系統(tǒng)，無法實時把握繞組狀態(tài)，只能做事后檢測或定期的FRA檢測。給日常工作帶來很大的不便。實時掌握繞組的運行狀態(tài)，做到及早預(yù)防，避免事故發(fā)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電抗測量過程中的誤差補償及諧波消除裝置，能夠處理110KV及以上變壓器運行環(huán)境中的各種工況及狀態(tài)，并對信號進行各種處理，去偽存真，提高測試精度，為設(shè)備開發(fā)提供更加理想的基礎(chǔ)信號。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電抗測量過程中的誤差補償及諧波消除裝置，包括繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊、系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊，所述繞組數(shù)自動配置模塊根據(jù)變壓器繞組數(shù)的不同，確定系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)；所述精度自動補償模塊根據(jù)PT、CT采集裝置的精度，進行精度補償；所述系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊根據(jù)繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊的輸出結(jié)果，進行處理，實現(xiàn)電抗計算過程的誤差補償及諧波消除。

在本發(fā)明一實施例中，所述組數(shù)自動配置模塊包括2繞組、3繞組自動匹配功能，以確定采用2繞組、3繞組補償方式。

在本發(fā)明一實施例中，還包括一用于將采集數(shù)據(jù)調(diào)理后傳輸給繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊、系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊處理的信號調(diào)理模塊，該信號調(diào)理模塊包括低通濾波電路、倍頻電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、過零比較電路、DSP處理器、電壓隔離變換電路、電流隔離變換電路、CPLD，所述PT、CT采集裝置分別經(jīng)電壓隔離變換電路、電流隔離變換電路與低通濾波電路連接，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP處理器連接，所述電壓隔離變換電路還經(jīng)過零比較電路、CPLD連接至DSP處理器，所述CPLD還與所述倍頻電路、A/D轉(zhuǎn)換電路連接，所述倍頻電路還連接至DSP處理器。

在本發(fā)明一實施例中，所述信號調(diào)理模塊還包括與DSP處理器連接的告警電路、液晶顯示電路、RS232接口、數(shù)據(jù)存儲器和MAX1232。

在本發(fā)明一實施例中，該裝置具體補償方式如下，

S1：用戶通過裝置輸入包括繞組數(shù)、PT、CT采集精度的變壓器銘牌參數(shù)；

S2：根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)、啟動包括PT、CT采集裝置；

S3：根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)及包括PT、CT采集裝置采集數(shù)據(jù)采用如下方式進行電抗值計算；

(1)對于雙繞組變壓器，有

其中，X_k為理論電抗值，h為繞組高度，L_k為漏電感參數(shù)，ρ為洛氏系數(shù)，f為電流頻率，n為繞組匝數(shù)；R1為高壓繞組外壁與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，R2為低壓繞組中心線與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r1為高壓繞組中心線與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r2為低壓繞組外壁與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r12為本體內(nèi)半徑，a1為高壓繞組半徑，a2為低壓繞組半徑，a12為高壓繞組與低壓繞組之間的距離；

由于變壓器在遭受短路沖擊或者碰撞發(fā)產(chǎn)變形時會引起繞組的形狀變化，而造成變壓器的相關(guān)參數(shù)∑D和h均可能發(fā)生變化，由此造成計算出的電抗值出現(xiàn)誤差，因此采用下式進行校正，

X’_k＝X_k+Ae^x+Blny+C/Z+DM²+EN+F

其中，A為功率因數(shù)系數(shù)，x為與A對應(yīng)的匹配系數(shù)，B為變壓器功率系數(shù)，y為與B對應(yīng)的匹配系數(shù)，C為3相不均衡系數(shù)，Z為與C對應(yīng)的匹配系數(shù)，D為PT、CT精度等級系數(shù)，M為與D對應(yīng)的匹配系數(shù)，E為材料類型系數(shù)，N為與E對應(yīng)的匹配系數(shù)，F(xiàn)為電壓等級系數(shù)；

根據(jù)步驟S1、S2的用戶輸入?yún)?shù)、采集數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)內(nèi)置專家?guī)旒纯色@得上述系數(shù)，進而獲得實際電抗值X’_k；

(2)對于三繞組變壓器，有

根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)原理，三繞組類似2個雙繞組的并聯(lián)，因此在計算公式上，采用雙繞組公式為基礎(chǔ)，并結(jié)合時間序列模型進行了處理；時間序列模型如下，

其中，x_t-1,…,x₁是前t-1個序列值

AR(m)模型，模型收斂于m階，

表示自回歸部分?jǐn)M合系數(shù)，可通過時間序列自相關(guān)函數(shù)序列矩估計計算；

a_t是一個序列長度為m，均值為0的白噪聲序列。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明能夠處理110KV及以上變壓器運行環(huán)境中的各種工況及狀態(tài)，并對信號進行各種處理，去偽存真，提高測試精度，為設(shè)備開發(fā)提供更加理想的基礎(chǔ)信號。

附圖說明

圖1是雙繞組及三繞組的接線方式。

圖2是三繞組變壓器等效電路圖及基本參數(shù)。

圖3是信號調(diào)理模塊。

圖4是低通濾波圖。

圖5是放大電路圖。

圖6是變壓器繞組狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖7是雙繞組電壓器結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。

如圖1-6所示，本發(fā)明的一種電抗測量過程中的誤差補償及諧波消除裝置，包括繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊、系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊，所述繞組數(shù)自動配置模塊根據(jù)變壓器繞組數(shù)的不同，確定系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)；所述精度自動補償模塊根據(jù)PT、CT采集裝置的精度，進行精度補償；所述系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊根據(jù)繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊的輸出結(jié)果，進行處理，實現(xiàn)電抗計算過程的誤差補償及諧波消除。

所述繞組數(shù)自動配置模塊包括2繞組、3繞組自動匹配功能，以確定采用2繞組、3繞組補償方式；本發(fā)明中FPGA及DSP實現(xiàn)該模塊功能，如圖6所示，F(xiàn)PGA主要負(fù)責(zé)AD芯片的時序邏輯控制以及為各模塊提供工作時鐘，3片模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片在FPGA的控制下有序的對外部信號進行數(shù)據(jù)采集，同時FPGA將采集到的數(shù)據(jù)存入在內(nèi)部開辟的FIFO中。而DSP主要負(fù)責(zé)從FIFO中對采集到的數(shù)據(jù)進行讀取，同時進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，進而使各種繞組狀態(tài)判斷算法得以實現(xiàn)，此外DSP還承擔(dān)著對上位機通訊的任務(wù)。FPGA與DSP是整個系統(tǒng)的靈魂，他們負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理，因此對他們的選取關(guān)系著整個系統(tǒng)的性能。FPGA與DSP還用于實現(xiàn)精度自動補償模塊、系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊的功能。

如圖3-5所示，本發(fā)明還包括一用于將采集數(shù)據(jù)調(diào)理后傳輸給繞組數(shù)自動配置模塊、精度自動補償模塊、系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)配置模塊處理的信號調(diào)理模塊，該信號調(diào)理模塊包括低通濾波電路、倍頻電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、過零比較電路、DSP處理器、電壓隔離變換電路、電流隔離變換電路、CPLD，所述PT、CT采集裝置分別經(jīng)電壓隔離變換電路、電流隔離變換電路與低通濾波電路連接，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路與DSP處理器連接，所述電壓隔離變換電路還經(jīng)過零比較電路、CPLD連接至DSP處理器，所述CPLD還與所述倍頻電路、A/D轉(zhuǎn)換電路連接，所述倍頻電路還連接至DSP處理器。

在本發(fā)明一實施例中，所述信號調(diào)理模塊還包括與DSP處理器連接的告警電路、液晶顯示電路、RS232接口、數(shù)據(jù)存儲器和MAX1232。

本發(fā)明的電抗測量過程中的誤差補償及諧波消除裝置的具體補償方式如下，

S1：用戶通過裝置輸入包括繞組數(shù)、PT、CT采集精度的變壓器銘牌參數(shù)；

S2：根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)、啟動包括PT、CT采集裝置；

S3：根據(jù)用戶輸入?yún)?shù)及包括PT、CT采集裝置采集數(shù)據(jù)采用如下方式進行電抗值計算；

(1)如圖7所示，對于雙繞組變壓器，有

其中，X_k為理論電抗值，h為繞組高度，L_k為漏電感參數(shù)，ρ為洛氏系數(shù)，f為電流頻率，n為繞組匝數(shù)；R1為高壓繞組外壁與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，R2為低壓繞組中心線與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r1為高壓繞組中心線與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r2為低壓繞組外壁與高壓側(cè)本體內(nèi)壁距離，r12為本體內(nèi)半徑，a1為高壓繞組半徑，a2為低壓繞組半徑，a12為高壓繞組與低壓繞組之間的距離；

由于變壓器在遭受短路沖擊或者碰撞發(fā)產(chǎn)變形時會引起繞組的形狀變化，而造成變壓器的相關(guān)參數(shù)∑D和h均可能發(fā)生變化，由此造成計算出的電抗值出現(xiàn)誤差，因此采用下式進行校正，

X’_k＝X_k+Ae^x+Blny+C/Z+DM²+EN+F

其中，A為功率因數(shù)系數(shù)，x為與A對應(yīng)的匹配系數(shù)，B為變壓器功率系數(shù)，y為與B對應(yīng)的匹配系數(shù)，C為3相不均衡系數(shù)，Z為與C對應(yīng)的匹配系數(shù)，D為PT、CT精度等級系數(shù)，M為與D對應(yīng)的匹配系數(shù)，E為材料類型系數(shù)，N為與E對應(yīng)的匹配系數(shù)，F(xiàn)為電壓等級系數(shù)；

根據(jù)步驟S1、S2的用戶輸入?yún)?shù)、采集數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)內(nèi)置專家?guī)旒纯色@得上述系數(shù)，進而獲得實際電抗值X’_k；

(2)對于三繞組變壓器，有

根據(jù)變壓器結(jié)構(gòu)原理，三繞組類似2個雙繞組的并聯(lián)，因此在計算公式上，采用雙繞組公式為基礎(chǔ)，并結(jié)合時間序列模型進行了處理；時間序列模型如下，

其中，x_t-1,…,x₁是前t-1個序列值

AR(m)模型，模型收斂于m階，

表示自回歸部分?jǐn)M合系數(shù)，可通過時間序列自相關(guān)函數(shù)序列矩估計計算；

a_t是一個序列長度為m，均值為0的白噪聲序列。

在三繞組時候，有中壓端。采集信號都是進線的PT，CT輸入信號。

以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。