一种基于外特性判断变压器联结组别的方法与流程

本发明涉及配用电，具体为一种基于外特性判断变压器联结组别的方法。

背景技术：

1、变压器的联结组别是变压器的一项重要信息。通常情况下，变压器的联结组别由制造厂家根据设计要求预先确定，在变压器铭牌上标示出来。变压器投运后，判断变压器联结组别的方法主要有：

2、1.目测法：是最简单也是最直接的判断方法，通常用于小型变压器和开放式变压器。可以通过观察变压器绕组引线的引出位置和数目分析出其联结组别。

3、2.测量法：需要使用测量仪器或工装，常用的有万用表和变压器带比表。这些测量仪器能够对变压器的绕组电压比和相位关系进行测量，从而确定联结组别。

4、由于联结组别为yyn0的变压器的局限性，在现代卓越供电服务体系中，需要对这类老旧变压器进行定位和替换。但变压器的数量十分庞大，难以每一台都去现场查看。在实际维护和使用过程中，系统档案又有可能出错，需要进行更新确认。如今缺乏一种便捷快速、具有工程实用性的方法，快速准确研判变压器的联结组别。

5、在现有技术cn111308397b一种三相变压器联结组别状态的验证方法中公开了以三相变压器铭牌上显示的联结组别为出发点，借助三相变压器高压侧与低压侧电压相量的夹角关系，通过低压侧线电压相量与高压侧线电压相量之间的角度对比，进行低压侧线电压相量的正交分解，得出三相变压器铭牌上显示的联结组别对应的极性，与通过测试表测得的极性对比，验证三相变压器铭牌上显示的联结组别的正确。

6、在现有技术中，只能根据现有的铭牌信息以及计算数据，实现对变压器联结组别的验证，而无法满足在不知道变压器联结组别的前提下，进行变压器联结组别的远程验证。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于外特性判断变压器联结组别的方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出一种基于外特性判断变压器联结组别的方法，具体步骤包括：

4、根据10kv变压器的等值电路，建立变压器高压侧与低压侧的三相向量转换关系，并计算经过偏移修正的各相电压幅值和电压夹角，以及相位偏移角度；

5、根据变压器高压侧与低压侧的三相向量转换关系，以及经过偏移修正的各相电压幅值和电压夹角，计算xy轴的零序电压和电流；

6、根据xy轴零序电压和电流，计算变压器零序电压、零序电流和电压电流夹角，再进一步计算变压器零序阻抗；再利用线性回归法对计算获得的所有变压器零序阻抗数据进行拟合，获得变压器的零序阻抗估计值；

7、比较零序阻抗估计值与预设零序阻抗阈值的大小，判断变压器所属联结组别的范围；

8、选取相邻用户或台区的变压器类型作为参考，根据采集到的目标变压器低压侧测量值的实际数据，将目标变压器按照不同变压器类型分别计算各高压侧线电压；

9、基于皮尔逊相关系数法计算目标变压器各高压侧线电压间的相关系数，再根据各高压侧线电压间的相关系数构建目标变压器的评估函数，利用相邻用户或台区的变压器类型以及目标变压器的评估函数值与零序阻抗值，判断目标变压器的联结组别。

10、作为优选实施方式，所述计算经过偏移修正的电压幅值和电压夹角，以及相位偏移角度步骤的计算公式具体为：

11、

12、β1＝α1+θa-θb

13、β2＝α2+θb-θc

14、β3＝α3+θc-θa

15、式中，ea’、eb’、ec’为偏移修正后的各相电压幅值，β1、β2、β3为偏移修正后的各电压间夹角，θa、θb、θc为相位偏移；ia、ib、ic为变压器低压侧各相电流；ua、ub、uc为变压器低压侧的各相电压；ɑ1、ɑ2、ɑ3为变压器低压侧各相电压间的夹角；rt和xt为变压器的阻抗。

16、作为优选实施方式，所述根据变压器高压侧与低压侧的三相向量转换关系，以及经过偏移修正的各相电压幅值和电压夹角，计算xy轴的零序电压和电流步骤的计算公式具体为：

17、unx＝-ea′sinσua+eb′sinσub+ec′sinσuc

18、uny＝-ea′cosσua+eb′cosσub+ec′cosσuc

19、i0x＝ia sinσia+ibsinσib+icsinσic

20、i0y＝iacosσia+ibcosσib+iccosσic

21、式中，σua、σub、σuc为偏移修正后的各相电压角度，σia、σib、σic为偏移修正后的各相电流角度。

22、作为优选实施方式，所述选取相邻用户或台区的变压器类型作为参考，根据采集到的目标变压器低压侧测量值的实际数据，将目标变压器按照不同变压器类型分别计算各高压侧线电压步骤具体为：

23、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供低计时，基于等值电路，将采集到的目标变压器低压侧测量值转化为变压器高压侧电压，具体计算公式如下：

24、el12＝ea′2+eb′2-2ea′eb′cosβ1

25、el22＝eb′2+ec′2-2eb′ec′cosβ2

26、el32＝ec′2+ea′2-2ec′ea′cosβ3

27、式中，el1、el2、el3为目标变压器高压侧的a、b、c相之间的线电压；

28、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供高计时，以b相作为参考相，基于采集到的线电压el1、el3以及el1和el3之间的夹角，利用余弦定理计算el2，具体计算公式如下：

29、el22＝e′l12+e′l32-2e′l1e′l3cosδ2

30、式中，el1、el2、el3为目标变压器高压侧的a、b、c相之间的线电压；δ2为a相和c相的电压夹角。

31、作为优选实施方式，所述当变压器负载平衡时，根据xy轴零序电压和电流，计算变压器零序电压、零序电流和零序电压电流夹角步骤的计算公式具体为：

32、

33、式中，un为变压器零序电压；i0为变压器零序电流；θn为零序

34、电压电流的夹角，

35、作为优选实施方式，所述再进一步计算变压器零序阻抗步骤的计算公式具体为：

36、

37、rn＝zn cosθn

38、xn＝zn sinθn

39、式中，zn为变压器的零序阻抗；rn为变压器的零序电阻；xn为变压器的零序电抗。

40、作为优选实施方式，所述基于皮尔逊相关系数法计算目标变压器各高压侧线电压间的相关系数步骤的计算公式具体为：

41、

42、式中，x和y为目标变压器高压侧三相线电压中的任意两个；

43、作为优选实施方式，所述再根据各高压侧线电压间的相关系数构建目标变压器的评估函数步骤的计算公式具体为：

44、由于配变接线相别存在6种可能，所以在计算相关系数时存在6种排列组合，因此定义相关系数的目标函数为所有相关系数之和，具体计算公式如下：

45、fm(x,y)＝ρ(xa,yb)+ρ(xb,yc)+ρ(xc,ya)

46、建立评估函数作为目标变压器的判断指标，计算公式具体为：

47、tm(x,y)＝max[f1(x,y),f2(x,y),...,f6(x,y)

48、式中，x和y为目标变压器高压侧三相线电压中的任意两个。

49、作为优选实施方式，所述利用相邻用户或台区的变压器类型以及目标变压器的评估函数值与零序阻抗值，判断目标变压器的联结组别步骤具体为：

50、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供高计时，该配变为三相三线，则评估函数tm设为ty3或td3：

51、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供高计时，若ty3＞td3且零序阻抗大于预设阈值时，待测配变联结组别为yyn0；若ty3＜td3且零序阻抗小于预设阈值时，待测配变为dyn11；

52、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供低计时，配变存在两种联结组别，评估函数tm设为tyy或tyd或tdd或tdy：

53、当相邻用户或台区的变压器计量方式为高供低计时，若零序阻抗大于阈值，且tyy或tyd最大，则待测配变联结组别为yyn0；若零序阻抗小于阈值，且tdy或tdd最大，则待测配变联结组别为dyn11。

54、本发明具有如下有益效果：

55、1、本发明利用电能表的计量数据做出基础计算，推算出目标变压器高压侧的经过偏移修正后的电压与电流，进一步计算零序阻抗，为后续变压器联结组别的判断提供了基础数据。

56、2、本发明结合与目标变压器相邻的变压器种类与数据作为计量参考点，进一步推测目标变压器的联结组别，保证了结果的准确性。

57、3、本发明的计算过程简洁高效，具有良好的工程适用性。