一种基于有载调压开关的变压器的电压监控方法及系统与流程

本发明涉及变压器电压监控，尤其是一种基于有载调压开关的变压器的电压监控方法及系统。

背景技术：

1、变压器能够将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的电能，以满足不同电气设备的需求，它可以升高电压，实现电能的远距离传输，减少线路损耗；也可以降低电压，为各类用电设备提供合适的电压，通常由铁芯、绕组、绝缘套管、油箱等部分组成，铁芯是变压器的磁路部分，绕组是变压器的电路部分，绝缘套管用于引出绕组的接线，油箱则用于容纳铁芯和绕组，并起到散热和保护的作用。

2、有载调压开关与变压器的绕组相连，通过操作有载调压开关，可以切换绕组的分接头，从而改变变压器的变比，达到调节电压的目的，现有的变压器在运行的过程中，电压波动可能导致变压器输出电压偏离额定值，目前在实际工程应用中，有载调容变压器的容量调节点通常都是根据相关技术人员的经验确定，不能准确的对波动的电压进行判断，如果电压波动频繁且幅度较大，有载调压开关可能会频繁动作，不能准确的将有载调压开关调整到最佳容量调节点，可能会导致调压失败、电压波动加剧的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于有载调压开关的变压器的电压监控方法及系统，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于有载调压开关的变压器的电压监控方法，包括：

4、获取变压器实时监测数据，所述实时监测数据包括实时绕组温度数据、实时输入电压数据和实时绕组电流数据；

5、根据所述实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取实时功率空载损耗值；

6、根据所述实时绕组温度数据和负载功率因数获取实时功率负载损耗值；

7、根据所述实时功率空载损耗值、实时功率负载损耗值获取有载调容变压器的调节值，并根据调节值获取有载调压开关调节幅度值；

8、判断调节值是否大于预设区间；

9、若大于，基于有载调压开关降低输出电压，则确定调节方向为降压方向，并基于调节幅度值将有载调压开关降压调节；

10、若小于，判定有载调压开关的调节方向为升压方向，并基于调节幅度值进行升压调节。

11、优选的，所述根据所述实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取实时功率空载损耗值的步骤，包括：

12、根据实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取磁通密度值；

13、获取变压器预设磁滞系数；

14、获取变压器交流电源的预设频率值；

15、根据磁通密度值、变压器预设磁滞系数和预设频率值计算磁滞损耗值，计算公式为：

16、pa＝ha*ka*n2；

17、其中，pa为磁滞损耗值，ha为变压器预设磁滞系数，ka为预设频率值，n为磁通密度值；

18、获取变压器内部预设硅钢片的厚度值；

19、获取变压器内部预设硅钢片的密度值；

20、获取变压器内部预设铁芯的重量值；

21、根据厚度值、密度值、重量值、磁通密度值、预设磁滞系数和预设频率值计算变压器涡流损耗值，计算公式为：

22、

23、其中，pb为变压器涡流损耗值，dr为预设硅钢片的密度值，d为预设硅钢片的厚度值，g为预设铁芯的重量值，pa为磁滞损耗值，ha为变压器预设磁滞系数，ka为预设频率值，n为磁通密度值；

24、根据磁滞损耗值和涡流损耗值计算实时功率空载损耗值，计算公式为：

25、p0＝pa+pb；

26、其中，p0为实时功率空载损耗值。

27、优选的，所述根据实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取磁通密度值的步骤，包括：

28、获取实时输入电压数据；

29、获取实时绕组电流数据；

30、获取变压器内部预设铁芯的有效截面积值；

31、获取变压器内部预设铁芯磁路的平均长度；

32、根据实时输入电压数据、实时绕组电流数据、有效截面积值计算磁通密度值

33、

34、其中，n为磁通密度值，u为实时输入电压数据、i为实时绕组电流数据，ka为预设频率值，c为变压器绕组的预设匝数值，ae为预设铁芯的有效截面积值，la为预设铁芯磁路的平均长度。

35、优选的，所述根据实时绕组电流数据获取负载功率因数的步骤，包括：

36、根据实时输入电压数据获取有效电压值；

37、根据实时绕组电流数据获取有效电流值；

38、根据有效电压值和有效电流值获取在复阻抗额定功率；

39、根据实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取实时有功功率；

40、根据复阻抗额定功率和实时有功功率获取相位差值的余弦值；

41、将余弦值作为负载功率因数。

42、优选的，所述根据所述实时绕组温度数据和负载功率因数获取实时功率负载损耗值的步骤，包括：

43、获取变压器的实时绕组电流数据；

44、获取变压器的实时绕组温度数据；

45、获取变压器绕组的预设电阻率；

46、获取变压器内部预设铁芯的有效截面积值；

47、获取变压器内部预设铁芯的预设导热系数；

48、根据实时绕组电流数据、实时绕组温度数据、预设电阻率、预设导热系数获取实时电阻值，计算公式为：

49、

50、其中，r为实时电阻值，ρ为预设电阻率，t为实时绕组温度数据，ae为预设铁芯的有效截面积值，i为实时绕组电流数据；

51、获取变压器绕组的预设负载值；

52、获取负载功率因数；

53、获取变压器绕组的预设额定短路损耗值；

54、根据预设负载值、实时电阻值、负载功率因数和预设额定短路损耗值计算实时功率负载损耗值，计算公式为：

55、pd＝β2*r*k*o；

56、其中，pd为实时功率负载损耗值，β为预设负载值，r为实时电阻值，k为预设额定短路损耗值，o为负载功率因数。

57、优选的，所述实时功率空载损耗值、实时功率负载损耗值获取有载调容变压器的调节值的步骤，包括：

58、获取实时功率空载损耗值；

59、获取实时功率负载损耗值；

60、获取预设温度修正系数；

61、获取实时绕组温度数据；

62、根据预设温度修正系数、实时绕组温度数据、实时功率空载损耗值和实时功率负载损耗值计算有载调容变压器的调节值，计算公式为：

63、pt＝p0+pd*kt*t；

64、其中，pt为有载调容变压器的调节值，p0为实时功率空载损耗值，pd为实时功率负载损耗值，t为实时绕组温度数据，kt为预设温度修正系数。

65、优选的，所述根据调节值获取有载调压开关调节幅度值的步骤，包括：

66、获取调节值；

67、获取实时功率空载损耗值；

68、获取实时功率负载损耗值；

69、获取变压器的预设功率空载损耗值；

70、获取变压器的预设功率负载损耗值；

71、获取变压器的额定容量；

72、根据调节值、实时功率空载损耗值、实时功率负载损耗值、预设功率空载损耗值、预设功率负载损耗值和额定容量计算有载调压开关调节幅度值，计算公式为：

73、

74、其中，s为有载调压开关调节幅度值，pt为有载调容变压器的调节值，pd为实时功率负载损耗值，p0为实时功率空载损耗值，fd为变压器的额定容量，pa为预设功率空载损耗值，pb为预设功率负载损耗值。

75、本发明还公开了一种基于有载调压开关的变压器的电压监控系统，包括：

76、第一获取模块，用于获取变压器实时监测数据，所述实时监测数据包括实时绕组温度数据、实时输入电压数据和实时绕组电流数据；

77、第二获取模块，用于根据所述实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取实时功率空载损耗值；

78、第三获取模块，用于根据实时绕组电流数据获取负载功率因数；

79、第四获取模块，用于根据所述实时绕组温度数据和负载功率因数获取实时功率负载损耗值；

80、第五获取模块，用于根据所述实时功率空载损耗值、实时功率负载损耗值获取有载调容变压器的调节值，并根据调节值获取有载调压开关调节幅度值；

81、判断模块，用于判断调节值是否大于预设区间；

82、若大于，判定有载调压开关的调节方向为降压方向，并基于调节幅度值进行降压调节；

83、若小于，判定有载调压开关的调节方向为升压方向，并基于调节幅度值进行升压调节。

84、优选的，所述第二获取模块，包括：

85、第一获取单元，用于根据实时输入电压数据和实时绕组电流数据获取磁通密度值；

86、第二获取单元，用于获取变压器预设磁滞系数；

87、第三获取单元，用于获取变压器交流电源的预设频率值；

88、第一计算单元，用于根据磁通密度值、变压器预设磁滞系数和预设频率值计算磁滞损耗值，计算公式为：

89、pa＝ha*ka*n2；

90、其中，pa为磁滞损耗值，ha为变压器预设磁滞系数，ka为预设频率值，n为磁通密度值；

91、第四获取单元，用于获取变压器内部预设硅钢片的厚度值；

92、第五获取单元，用于获取变压器内部预设硅钢片的密度值；

93、第六获取单元，用于获取变压器内部预设铁芯的重量值；

94、第二计算单元，用于根据厚度值、密度值、重量值、磁通密度值、预设磁滞系数和预设频率值计算变压器涡流损耗值，计算公式为：

95、

96、其中，pb为变压器涡流损耗值，dr为预设硅钢片的密度值，d为预设硅钢片的厚度值，g为预设铁芯的重量值，pa为磁滞损耗值，ha为变压器预设磁滞系数，ka为预设频率值，n为磁通密度值；

97、第三计算单元，用于根据磁滞损耗值和涡流损耗值计算实时功率空载损耗值，计算公式为：

98、p0＝pa+pb；

99、其中，p0为实时功率空载损耗值。

100、优选的，所述第二获取模块，包括：

101、第七获取单元，用于获取实时输入电压数据；

102、第八获取单元，用于获取实时绕组电流数据；

103、第九获取单元，用于获取变压器内部预设铁芯的有效截面积值；

104、第十获取单元，用于获取变压器内部预设铁芯磁路的平均长度；

105、第四计算单元，用于根据实时输入电压数据、实时绕组电流数据、有效截面积值计算磁通密度值

106、

107、其中，n为磁通密度值，u为实时输入电压数据、i为实时绕组电流数据，ka为预设频率值，c为变压器绕组的预设匝数值，ae为预设铁芯的有效截面积值，la为预设铁芯磁路的平均长度。

108、本技术的有益效果为：本发明能够通过实时监测变压器的绕组温度、输入电压和绕组电流等数据，能够精确计算出变压器的实时功率空载损耗值和实时功率负载损耗值，进而得出有载调容变压器的调节值及有载调压开关的调节幅度值。这种精准的计算方式确保了有载调压开关能够及时、准确地进行调节，以应对电压波动，从而保证变压器的输出电压稳定在额定值附近，解决变压器电压调节往往依赖于技术人员的经验和主观判断，难以准确应对复杂的电压波动情况。而本方法通过自动化的数据监测和计算，减少了人为因素的干扰，提高了调节的准确性和可靠性，在电压波动频繁或幅度较大的情况下，传统的调压方式可能会导致有载调压开关频繁动作，甚至无法准确地将电压调节到理想状态，从而加剧电压波动或导致调压失败。本方法通过精确的调节策略和幅度控制，避免了这种问题的发生，确保了电压的稳定性和安全性。