配电变压器潜在故障预警方法及装置

1.配电变压器潜在故障预警方法，包括如下方法和步骤：
①在配电变压器的高、低压侧三相引出线上各安装一个电流互感器用以测量高、低压侧相电流信号；在三相高压侧绕组上，增加用于采集高压侧相电压信号测量绕组；在三相低压侧引出线上直接采集低压相电压信号；
②同步采样步骤①中的各路电流、电压信号，并将所采集到的信号传送至配电变压器智能监测终端；
其特征在于：还包括如下方法和步骤：
③所述智能监测终端对收到的电流、电压信号进行数据处理，得出反映配电变压器绕组变形故障的短路阻抗计算值和反映配电变压器铁心故障的空载损耗计算值；
④将短路阻抗计算值和空载损耗计算值与配电变压器出厂值进行比较，计算出短路阻抗变化率和空载损耗变化率，分别判断：
当所述短路阻抗变化率大于设定阈值时，则判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障；
反之则配电变压器绕组运行正常；
当所述空载损耗变化率大于设定阈值时，则判定配电变压器铁心存在故障，反之则配电变压器绕组运行正常；
当判定配电变压器绕组存在变形潜伏故障或配电变压器铁心存在故障时，配电变压器智能监测终端发出报警信号；
⑤将报警信号通过无线传输方式上传给后台管理系统，提供工作人员查看现场，进行处理。
2.如权利要求1所述的配电变压器潜在故障预警方法，其特征在于：所述步骤③中智能监测终端进行数据处理，并按如下步骤计算出短路阻抗和短路阻抗变化率、空载损耗和空载损耗变化率：
步骤S1：设定配电变压器三相高低压侧电流瞬时值分别为：i1a，i1b，i1c和i1a，i1b，i1c；
电压瞬时值分别为：u1a，u1b，u1c和u2a，u2b，u2c；所述电流瞬时值以及电压瞬时值由智能监测终端同步采样得到；
步骤S2：利用如下公式分别求取A相高低压侧电流有效值I1a和电压有效值U1a：
上式中，n为一个工频周期内的采样点数，i1a(m)为A相高压电流在采样点m处的瞬时值，u1a(m)为A相高压电压在采样点m处的瞬时值；
利用相同的公式求出高压侧B相电流的有效值I1b，高压侧C相电流的有效值I1c，低压侧A相电流的有效值I2a，低压侧B相电流的有效值I2b，低压侧C相电流的有效值I2c；高压侧A相电压的有效值U1a，高压侧B相电压的有效值U1b，高压侧C相电压的有效值U1c，低压侧A相电压的有效值U2a，低压侧B相电压的有效值U2b，低压侧C相电压的有效值U2c；
步骤S3：对步骤S1中得到的配电变压器高压侧A相电流的瞬时值进行傅立叶变换，得到高压侧A相电流的初相位 同理可得高压侧B相电流的初相位 高压侧C相电流的初相位 低压侧A相电流的初相位 低压侧B相电流的初相位 低压侧C相电流的
初相位 高压侧A相电压的初相位 高压侧B相电压的初相位 高压侧C相电压的
初相位 低压侧A相电压的初相位 低压侧B相电压的初相位 低压侧C相电压
的初相位
步骤S4：根据步骤S1和步骤S2计算的结果得到配电变压器高低压侧电流信号的相量值，其中高压侧A相电流信号的相量值 同理可得高压侧B相电流信号的相量
值 高压侧C相电流信号的相量值 高压侧A相电压信号的相量值 高压侧B相电
压信号的相量值 高压侧C相电压信号的相量值 低压侧A相电流信号的相量值
低压侧B相电流信号的相量值 低压侧C相电流信号的相量值 低压侧A相电压信号的相量值 低压侧B相电压信号的相量值 低压侧C相电压信号的相量值
步骤S5：为方便进行计算，将低压侧A相电流信号和电压信号折算到高压侧，折算公式如下：
同理将低压侧B相电流信号和电压信号折算到高压侧为 和 将低压侧C相电流
信号和电压信号折算到高压侧为 和
步骤S6：参照公知的单相变压器等效电路图，根据如下公式求取配电变压器A相等值参数：
其中Z1a＝R1a+jX1a为高压侧A相绕组的等值阻抗，R1a和X1a分别是高压侧A相绕组的等值电阻和等值电抗，Z12a为低压侧A相绕组折算后的等值阻抗，Z12a＝R12a+jX12a，R12a和X12a分别是低压侧A相绕组折算的等值电阻和等值电抗；
则配电变压器A相短路阻抗Zka＝Rka+jXka，其中Rka和Xka分别为配电变压器A相的短路电阻和短路电抗，Rka＝R1a+R12a，Xka＝X1a+X12a；
同理求解出配电变压器B相短路阻抗Zkb＝Rkb+jXkb和配电变压器C相短路阻抗Zkc＝Rkc+jXkc，其中Rkb和Rkc分别为配电变压器B相和C相绕组的短路电阻、Xkb和Xkc分别为配电变压器B相和C相绕组的短路电抗；
步骤S7：根据下式求出配电变压器的短路电抗Xk：
步骤S8：根据下式求解配电变压器A相的输入有功功率Pa1和A相的输出有功功率Pa2：
同理可求配电变压器B相的输入有功功率Pb1，C相的输入有功功率Pc1，B相的输出有功功率Pb2，C相的输出有功功率Pc2；则配电变压器总的输入功率P1＝Pa1+Pb1+Pc1，总的输出功率P2＝Pa2+Pb2+Pc2，配电变压器总的有功损耗P总损耗＝P1-P2；
步骤S9：忽略配电变压器运行时的杂散损耗，则配电变压器运行时的损耗由铁损和铜损构成，利用公式：
求解配电变压器A相的铜损Pcu-a；
同理求出B相的铜损Pcu-b和C相的铜损Pcu-c，则配电变压器运行时总铜损Pcu：
Pcu＝Pcu-a+Pcu-b+Pcu-c ⑽
步骤S10：根据下式求解配电变压器运行时的空载损耗P0：
P0＝P总损耗-Pcu ⑾
步骤S11：根据下式计算短路电抗变化率ΔX％：
式中Xb为配电变压器额定短路电抗；
步骤S12：根据下式计算空载损耗变化率ΔP0％：
式中PoN为配电变压器额定空载损耗。
3.如权利要求1所述的配电变压器潜在故障预警方法，其特征在于：所述步骤④中，短路阻抗变化率设定阈值为α；所述空载损耗变化率设定阈值为β,α的取值为10％，β的取值为15％。
4.一种实现如权利要求1所述配电变压器潜在故障预警方法的装置，其特征在于：包括3个高压电流互感器，3个低压电流互感器，3个高压电压互感器，一个配电变压器智能监测终端和一个后台管理系统；所述配电变压器智能监测终端包括数据采集单元、数据传输单元、中央处理单元和故障报警单元。

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