阅读说明：本技术 一种变压器档位智能监控方法及系统 (Intelligent monitoring method and system for transformer gear ) 是由 董青迅 杨红权 程华 刘翔宇 刘鑫 胡祥胜 曾晓维 谭智馨 赵博 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变压器档位智能监控方法及系统,本发明中,变压器每调整一档,主变高低压侧电压比变化值为固定数值,将实际电压比变化值与理论值比较作为变压器档位控制系统调压机构的切换开关是否切换到位的判据,可以有效自动监控到切换开关是否切换到位,本发明能有效避免变压器档位假切换现象,解决了变压器存在的因有载调压机构奇偶切换开关机构卡涩,连续调档使调压机构拉弧放电而导致非电量保护动作的问题,确保电网平稳运行。(The invention discloses a transformer gear intelligent monitoring method and a system, wherein when a transformer adjusts one gear, the voltage ratio change value of a main transformer high-low voltage side is a fixed numerical value, the actual voltage ratio change value is compared with a theoretical value to be used as a criterion for judging whether a change-over switch of a voltage regulating mechanism of a transformer gear control system is switched in place, and whether the change-over switch is switched in place can be effectively and automatically monitored.)

一种变压器档位智能监控方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统测量技术领域，具体涉及一种变压器档位智能监控方法及系统。

背景技术

当前国内外变电站广泛使用的变压器档位遥信监测方式，是通过变压器有载调压机构——BCD编码器——测控装置，三级信号传输完成档位监测功能，档位监测现场接线图如图2所示，变压器实现档位分接头无源输入，用19芯电缆连接调压机构和BCD编码器，再通过6芯电缆将BCD编码器与测控装置相连接。当调压机构动作后，变压器一次侧抽头位置会发生变化，BCD编码器将输入的二极管编码矩阵转换成BCD码将档位输出，进而实现将机械位置转换为数字信号，数字信号通过信号回路传送到主变档位测控装置，显示调压机构档位位置。调压机构内部档位切换示意图如图2所示，变压器调压机构接收到档位切换遥信后，机构内档位选择开关首先进行档位选择，档位确定后奇偶切换开关动作，从而实现变压器调压机构一次侧抽头位置变化。

然而在实际档位监测过程中发现，变压器存在因有载调压机构奇偶切换开关机构卡涩，连续调档使调压机构拉弧放电而导致非电量保护动作的问题。原因在于第一次调档过程中，档位选择开关先动作，由于奇偶切换开关机构卡涩，切换开关未动作，而测控装置采集档位选择开关位置却判断档位已切换完成；变压器进行第二次调档，而奇偶切换开关仍处于初始触头位置，档位选择开关二次动作进行选择档位，类似于带负荷拉刀闸，选择开关带负荷电流拉开，导致拉弧放电，从而产生油流冲动本体重瓦斯压板导致跳闸。因此，如果档位调压过程无法正确监控到变压器的奇偶切换开关是否切换成功，不能及时发现调压机构内部故障，那么连续调档可能使变压器突然动作，影响电网的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于：解决目前变压器档位监测是采用变压器档位遥信监测的方式，通过采集档位选择开关的档位编码信号来判断，无法正确监控到奇偶切换开关机构切换档位是否成功，不能及时发现调压机构内部故障造成假切换现象的问题，提出了一种变压器档位智能监控方法及系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种变压器档位智能监控方法，方法为：

采集档位位置变化前后的主变高压侧电压和低压侧电压，对档位位置变化前的主变高压侧电压值Uh1和低压侧电压值Ul1计算其电压比值，对档位位置变化后的主变高压侧电压值Uh2和低压侧电压值Ul2计算其电压比值，并得到档位位置变化前后两个电压比值的差值，将差值与电压比变化理论值作比较，根据比较结果来判定变压器档位控制系统调压机构的切换开关是否切换到位。

进一步，所述档位位置变化前的电压比值Δ1＝Uh1/Ul1，档位位置变化后的电压比值Δ2＝Uh2/Ul2，当|Δ1-Δ2|＜电压比变化理论值时，则判定调压机构的切换开关未切换到位。

进一步，所述方法还包括如下步骤：当判定调压机构的切换开关未切换到位时，则输出闭锁信号，进行闭锁调压机构。

进一步，所述方法还包括如下步骤：当闭锁信号未结束变压器档位控制系统再次收到调档信号，则判定为闭锁失败，变压器档位控制系统的跳闸回路启动，主变两侧开关动作，切除负荷。

进一步，所述方法还包括如下步骤：采集读取档位选择开关的档位信号。

一种基于上述变压器档位智能监控方法的变压器档位智能监控系统，包括智能监控终端，智能监控终端包括处理器和与处理器连接的电压采集电路模块、调压机构控制信号输出电路：

所述电压采集电路模块连接变压器档位控制系统的主变高压侧电压端和低压侧电压端进行采集档位位置变化前后的主变高压侧电压和低压侧电压；

所述调压机构控制信号输出电路连接变压器档位控制系统的调压机构闭锁信号端，当判定变压器档位控制系统调压机构的切换开关未切换到位时，调压机构控制信号输出电路输出闭锁信号至变压器档位控制系统的调压机构闭锁信号端，进行闭锁调压机构；

所述处理器还连接变压器档位控制系统的测控装置，将档位信号传输至测控装置。

进一步，所述处理器的输出端还连接有跳闸回路，当闭锁调压机构信号未结束变压器档位控制系统再次收到调档信号，则判定为闭锁失败，变压器档位控制系统的跳闸回路启动，主变两侧开关动作，切除负荷。

进一步，所述处理器还连接有LCD显示电路。

进一步，所述电压采集电路模块包括与主变高压侧电压端和低压侧电压端连接的电压互感器构成的电压采集电路和与电压采集电路连接的计量芯片，计量芯片连接处理器。

进一步，所述智能监控终端还包括与处理器连接的BCD码转换电路模块、BCD码信号输出电路、存储器；

所述BCD码转换电路模块连接档位选择开关的档位信号端将档位信号转换为BCD码；

所述BCD码信号输出电路连接变压器档位控制系统的测控装置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，变压器每调整一档，主变高、低压侧电压比变化值为固定数值，将实际电压比变化值与理论值比较作为变压器档位控制系统调压机构的切换开关是否切换到位的判据，可以有效自动监控到切换开关是否切换到位，本发明能有效避免变压器档位假切换现象，解决了变压器存在的因有载调压机构奇偶切换开关机构卡涩，连续调档使调压机构拉弧放电而导致非电量保护动作的问题，确保电网平稳运行。

2、本发明中，实现自动判断是否闭锁调压机构并发送报警信号，保护变压器的安全。同时配备了跳闸回路，若闭锁信号未结束的情况下，系统再次收到调档信号，则判定为闭锁失败，跳闸回路启动，主变两侧开关动作，切除负荷，避免调压机构被进一步破坏，进一步保护了变压器的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明系统示意图；

图2为本发明背景技术中档位监测和调压机构内部档位切换示意图；

图3为本发明处理器电路示意图；

图4为本发明电压采集电路模块电路示意图；

图5为本发明BCD码转换电路模块电路示意图；

图6为本发明遥信接口连接电路示意图；

图7为本发明存储器电路示意图；

图8为本发明BCD码信号输出电路调压机构控制信号输出电路示意图；

图9为本发明档位位置变化前后主变高低压侧电压比的变化量计算过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明中，变压器每调整一档，主变高、低压侧电压比变化值为固定数值，将实际电压比变化值与理论值比较作为变压器档位控制系统调压机构的切换开关是否切换到位的判据，可以有效自动监控到切换开关是否切换到位，本发明能有效避免变压器档位假切换现象，解决了变压器存在的因有载调压机构奇偶切换开关机构卡涩，连续调档使调压机构拉弧放电而导致非电量保护动作的问题，确保电网平稳运行。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种变压器档位智能监控方法，方法为：

采集档位位置变化前后的主变高压侧电压和低压侧电压，对档位位置变化前的主变高压侧电压值Uh1和低压侧电压值Ul1计算其电压比值，对档位位置变化后的主变高压侧电压值Uh2和低压侧电压值Ul2计算其电压比值，并得到档位位置变化前后两个电压比值的差值，将差值与电压比变化理论值作比较，根据比较结果来判定变压器档位控制系统调压机构的切换开关是否切换到位。

进一步，所述方法还包括如下步骤：当判定调压机构的切换开关未切换到位时，则输出闭锁信号，进行闭锁调压机构，同时发送告警信号至保护装置。

进一步，所述方法还包括如下步骤：当闭锁信号未结束变压器档位控制系统再次收到调档信号，则判定为闭锁失败，变压器档位控制系统的跳闸回路启动，主变两侧开关动作，切除负荷。

进一步，所述方法还包括如下步骤：采集读取档位选择开关的档位信号，传给测控装置，进行档位信号监控。

将档位位置变化前后主变高低压侧电压比的变化量作为本系统档位切换成功与否的判据，变压器每调整一档，主变高低压侧电压变比变化值为固定数值。Uh1、Ul1分别为调档前十秒的平均高压和平均低压，Uh2、Ul2分别为调档后十秒的平均高压和平均低压。当电压数据进入智能监控终端之后，首先分别计算调档前与调档后的变比，档位位置变化前的电压比值Δ1＝Uh1/Ul1，档位位置变化后的电压比值Δ2＝Uh2/Ul2，然后计算两变比的差值|Δ1-Δ2|。计算过程示意图如图9所示。先经过几轮的数据计算得到电压比变化实际值，与电压比变化理论值做比较，若|Δ1-Δ2|＜电压比变化理论值，则判定调压机构的切换开关未切换到位。根据不同变压器参数的不同，计算得到其对应的电压比变化理论值，这里理论值的计算以110kV，17档变压器为例，档位每变化一档，电压变化1.25％，则调档前后电压比变化理论值应为110kV*1.25％/10kV＝0.1375。

一种基于上述变压器档位智能监控方法的变压器档位智能监控系统，包括智能监控终端，一种基于上述变压器档位智能监控方法的变压器档位智能监控系统，包括智能监控终端，智能监控终端包括处理器和与处理器连接的电压采集电路模块、调压机构控制信号输出电路；

所述电压采集电路模块连接变压器档位控制系统的主变高压侧电压端和低压侧电压端进行采集档位位置变化前后的主变高压侧电压和低压侧电压；

所述调压机构控制信号输出电路连接变压器档位控制系统的调压机构闭锁信号端，当判定变压器档位控制系统调压机构的切换开关未切换到位时，调压机构控制信号输出电路输出闭锁信号至变压器档位控制系统的调压机构闭锁信号端，闭锁调压机构；

所述处理器还连接变压器档位控制系统的测控装置，将档位信号传输至测控装置。

所述智能监控终端还包括与处理器连接的BCD码转换电路模块、BCD码信号输出电路、存储器。所述BCD码转换电路模块连接档位选择开关的档位信号端将档位信号转换为BCD 码，所述BCD码信号输出电路连接变压器档位控制系统的测控装置。

进一步，所述处理器的输出端还连接有跳闸回路，变压器档位控制系统调压机构的切换开关未切换到位时处理器输出告警信号，当闭锁调压机构信号未结束变压器档位控制系统再次收到调档信号，则判定为闭锁失败，变压器档位控制系统的跳闸回路启动，主变两侧开关动作，切除负荷。

图1中告警接点输出即为告警信号输出，跳闸接点输出即为输出到跳闸回路的控制信号，闭锁接点输出即为闭锁信号输出。保护装置即包括跳闸回路，还可以包括接收告警信号的报警装置和其它保护机构。

处理器可采用STM32F103ZET6芯片，电路如图3所示。

进一步，所述电压采集电路模块包括与主变高压侧电压端和低压侧电压端连接的电压互感器SPT204A构成的电压采集电路和与电压采集电路连接的计量芯片ATT7022E，计量芯片连接处理器。电路如图4所示。

进一步，所述BCD码转换电路模块采用直接由遥信接口连接档位信号端的LC4064V-75T44芯片构成的BCD码转换电路。电路如图5所示。遥信接口连接电路如图6 所示。

存储器采用FM28V100芯片、SD CARD、M24C02-WMN6TP芯片和W25Q128FVSIGTR 芯片构成，电路如图7所示。

所述BCD码信号输出电路连接变压器档位控制系统的测控装置；

所述BCD码信号输出电路采用ULN2003AFWG芯片和连接的继电器电路构成，继电器电路吸合开关的信号端与变压器档位控制系统的测控装置的信号输入端连接。所述调压机构控制信号输出电路采用ULN2803ADW芯片和连接的继电器电路构成，继电器电路吸合开关的信号端连接调压机构闭锁信号端。电路如图8所示。

进一步，所述处理器还连接有LCD显示电路，对各种状态和数据进行显示。

参见图2，变压器档位智能监控系统主要安装于变电站主控室的本体测控屏中，其输入分别为主变高、低压侧PT二次电压输入、19芯档位输入，其输出包括：BCD码档位输出到测控装置、闭锁接点输出到调压机构、跳闸接点输出到保护装置(包括跳闸回路)，以此实现变压器档位智能监控功能，具体工作方式为以下三种：

1)收到调档遥信后，调压机构进行档位切换操作，选择开关正确动作，档位位置信息通过19芯电缆传输到变压器档位智能监控系统，该系统将信号转换为BCD码输出到测控装置，测控装置将档位信息传输给后台及远方。

2)系统实时采集档位位置变化前后一分钟变压器高低压侧电压数值，处理器根据计算档位变化前后电压比变化值，与电压比变化值的最小理论值进行比较，若判断电压比变化小于电压比变化值最小理论值，即系统自动判断此时调压机构内的奇偶切换开关实际未切换到位，立即发出告警信号并闭锁调压机构，以防止二次调档对变压器造成伤害。

3)当调压机构再次接收到调档命令，机构内的选择开关仍动作，系统自动判断闭锁有载调压的功能失效，进一步发送跳闸命令到保护装置，保护装置启动主变跳闸，防止影响电网安全稳定运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。