CN114675213B - 一种配电网变压器的故障识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配电网变压器故障识别方法，包括获取配电网变压器出口电流和母线电压，通过数字信号处理算法计算出所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量；根据所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量分别计算出用于评估电能质量的总谐波失真参数；根据所述电流特征分量以及电压特征分量分别计算单谐波失真参数；计算电流谐波失真因子与电压谐波失真因子，判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障。本发明解决配网变压器由于谐波因素导致的故障分析不准确的问题。

Description

一种配电网变压器的故障识别方法

技术领域

本发明涉及电力***配电自动化技术领域，尤其涉及一种配电管理中故障识别方法。

背景技术

伴随社会经济的发展，人们对用电服务的期望逐步提高。影响用电服务的主要因素是电力故障。在新一轮电力体制改革中，为全面实现市场竞争中“保存量，扩增量”，如何快速进行电力故障研判对对保证持续可靠电力供应、减少停电时间具有重要意义。

配电网故障包括因电压电流等造成的设备击穿、变压器偏相运行导致的设备温度升高绝缘能力下降、短路、单相接地故障和断路故障等。其中，配电网运行过程中的谐波因素是导致配电网出现故障问题的重要因素，它会使得变压器过热老化、线路过载、保护***运行异常以及产生电机热效应，严重威胁配电网的安全运行，因此基于谐波的配电网故障分析是当下的重点。

但目前而言，针对谐波的变压器故障分析包括利用历史电能数据测算谐波数据并利用算法预测，或者设置谐波判断规则结合电能分析数据确定映射关系从而确定故障点，上述两种方式判断的准确性以及效率仍然比较低，数据量需求较大，造成的误判会极大的影响电力人员的抢修效率。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种配电网变压器的故障识别方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

步骤S1：配网监控终端获取配电网变压器出口电流和母线电压，通过数字信号处理算法计算出所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量；

步骤S2：根据所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量分别计算出用于评估电能质量的总谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流总谐波失真参数以及电压特征分量对应的电压总谐波失真参数；

步骤S3：根据所述电流特征分量以及电压特征分量分别计算单谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流单谐波失真参数，以及电压特征分量对应的电压单谐波失真参数；

步骤S4：根据电流单谐波失真参数以及电流总谐波失真参数计算电流谐波失真因子，根据电压单谐波失真参数以及电压总谐波失真参数计算电压谐波失真因子，并判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障，若出现异常，则配网监控终端发出预警信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在配电网变压器故障分析过程中，考虑变压器谐波电流注入时的幅值以及相位角，当被注入谐波电流时，基于叠加在基波电流上的谐波电流共同计算谐波失真参数，并基于该参数确定变压器是否由于谐波因素而导致的故障。有效提升谐波判断配网变压器故障的准确性，减少数据量和运算量。

附图说明

图1是本发明的配电网故障判断的结构框架；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参照图1为本发明的一个实施例，提供了一种配电网变压器故障识别方法，其特征在于，包括：

步骤S1：配网监控终端获取配电网变压器出口电流和母线电压，通过数字信号处理算法计算出所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量；

步骤S2：根据所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量分别计算出用于评估电能质量的总谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流总谐波失真参数以及电压特征分量对应的电压总谐波失真参数；

步骤S3：根据所述电流特征分量以及电压特征分量分别计算单谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流单谐波失真参数，以及电压特征分量对应的电压单谐波失真参数；

步骤S4：根据电流单谐波失真参数以及电流总谐波失真参数计算电流谐波失真因子，根据电压单谐波失真参数以及电压总谐波失真参数计算电压谐波失真因子，并判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障，若出现异常，则配网监控终端发出预警信息。

进一步的，所述出口电流的电流特征分量I_d计算方法为：

所述母线电压的电压特征分量U_d的计算方法为：

其中，I_i电流幅值，U_i为电压幅值，i为谐波次数，ω₀是基波角频率，θ_i是电流相位角，

是电压相位角

所述电流总谐波失真参数I_thd计算方法为：

所述电压总谐波失真参数U_thd计算方法为：

所述电流单谐波失真参数I′_thd计算方法为：

I′_thd＝I_i/I_d

所述电压单谐波失真参数U′_thd计算方法为：

U′_thd＝U_i/U_d

优选的，所述数字信号处理算法为快速离散傅里叶算法。

进一步的，所述判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障具体为：

电流谐波失真因子α_thd表示为：

α_thd＝I′_thd/I_thd

电压谐波失真因子β_thd表示为：

β_thd＝U′_thd/U_thd

当所述电流谐波失真因子α_thd大于等于电流谐波稳定阈值，且所述电压谐波失真因子β_thd大于等于电压谐波稳定阈值时，所述配电网变压器无异常；否则配网监控终端发出预警信息。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (3)

1.一种配电网变压器故障识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：配网监控终端获取配电网变压器出口电流和母线电压，通过数字信号处理算法计算出所述出口电流的电流特征分量I_d以及所述母线电压的电压特征分量U_d；

所述出口电流的电流特征分量I_d表示为：

所述母线电压的电压特征分量U_d的表示为：

其中，I_i电流幅值，U_i为电压幅值，i为谐波次数，ω₀是基波角频率，θ_i是电流相位角，是电压相位角

步骤S2：根据所述出口电流的电流特征分量以及所述母线电压的电压特征分量分别计算出用于评估电能质量的总谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流总谐波失真参数I_thd，以及电压特征分量对应的电压总谐波失真参数U_thd；

所述电流总谐波失真参数I_thd表示为：

所述电压总谐波失真参数U_thd表示为：

步骤S3：根据所述电流特征分量以及电压特征分量分别计算单谐波失真参数，包括所述电流特征分量对应的电流单谐波失真参数I′_thd，以及电压特征分量对应的电压单谐波失真参数U′_thd；

所述电流单谐波失真参数I′_thd表示为：

I′_thd＝I_i/I_d

所述电压单谐波失真参数U′_thd表示为：

U′_thd＝U_i/U_d

步骤S4：根据电流单谐波失真参数以及电流总谐波失真参数计算电流谐波失真因子α_thd，根据电压单谐波失真参数以及电压总谐波失真参数计算电压谐波失真因子β_thd，并判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障，若出现异常，则配网监控终端发出预警信息。

2.根据权利要求1所述的配电网变压器故障识别方法，其特征在于：所述数字信号处理算法为快速离散傅里叶算法。

3.根据权利要求1所述的配电网变压器故障识别方法，其特征在于：所述判断所述失真因子与谐波稳定阈值的关系，确定配电网变压器是否出现故障具体为：

电流谐波失真因子α_thd表示为：

α_thd＝I′_thd/I_thd

电压谐波失真因子β_thd表示为：

β_thd＝U′_thd/U_thd

当所述电流谐波失真因子α_thd大于等于电流谐波稳定阈值，且所述电压谐波失真因子β_thd大于等于电压谐波稳定阈值时，所述配电网变压器无异常；否则配网监控终端发出预警信息。

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