CN111009907B - 一种变压器补偿装置及补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种变压器补偿装置及补偿方法，包括：与变压器的母线相连的第一补偿装置，与第一补偿装置并联的第二补偿装置，分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接的切换装置；所述第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，用于补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，用于当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，用于当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开；具有功能多样、补偿效率高和补偿精确度高的优点。

Description

一种变压器补偿装置及补偿方法

技术领域

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种变压器补偿装置及补偿方法。

背景技术

变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为：电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。电路符号常用T当作编号的开头.例:T01,T201等。

变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。它可以变换交流电压、电流和阻抗。最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成。

在低压功率因数自动补偿中，电容器投在变压器的二次侧，自动控制器按变压器二次负荷的相位角&oslash；2的大小控制电容器的投切，因此变压器的无功消耗得不到补偿；在变压器空载时，由于变压器二次没有负荷电流，自动控制器停止工作，变压器的空载无功损耗也得不到补偿。对于变压器无功消耗的补偿，过去也曾采取一些措施，但效果不佳。本文提出在低压功率因数自动补偿中，改变控制器原接线方式.使自动控制器按一次相位角&oslash；1的大小来控制电容器的投切，这样即能补偿可变无功消耗及空载无功消耗，又能实现自动补偿的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器补偿装置及补偿方法，具有功能多样、补偿效率高和补偿精确度高的优点。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种变压器补偿装置，包括：与变压器的母线相连的第一补偿装置，与第一补偿装置并联的第二补偿装置，分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接的切换装置；所述第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，用于补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，用于当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，用于当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开；所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述保罗补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

优选的，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

优选的，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

优选的，所述切换装置根据设置，在第一补偿装置和第二补偿装置之间切换，当切换到第一补偿装置时，使用第一补偿装置对变压器进行补偿；当切换到第二补偿装置时，使用第二补偿装置对变压器进行补偿。

优选的，所述第一补偿装置的所述控制单元包括控制模块、第一接触单元组及第二接触单元组，所述第一接触单元组连接所述变压器的负载及所述第一电容单元投切单元，所述第二接触单元组连接所述变压器的负载及所述第二电容单元投切单元；所述控制模块用于检测所述变压器的负载的电流；所述控制模块与所述第二接触单元组连接，用于当所述电流大于第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述控制模块与所述第一接触单元组连接，用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

优选的，所述控制模块包括电流互感单元、第一电流动作单元及第二电流动作单元，所述电流互感单元、所述第一电流动作单元及所述第二电流动作单元依次连接；所述电流互感单元与所述变压器的负载电连接，用于感应所述变压器的负载的电流；所述第二电流动作单元用于当所述电流大于所述第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述第一电流动作单元用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

一种变压器补偿方法，所述方法执行以下步骤：第一补偿装置与变压器的母线相连，第二补偿装置与第一补偿装置并联，切换装置分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接；第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开。

优选的，所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述保罗补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

优选的，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

优选的，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

本发明由于采用了两个补偿装置对变压器进行补偿，其中第二补偿装置通过采集变压器信号，对变压器信号进行综合分析处理，再反馈给变压器进行补偿。因而具有如下有益效果：本发明可以通过使用切换装置在两个补偿装置之间进行切换，当切换到第一补偿装置时，进行变压器的电功率补偿；当切换到第二补偿装置时，使用采集变压器信号进行变压器补偿，前者补偿效率较高，后者补偿精确度较高。可以根据实际需要在两者间进行切换，当要求精确度高时，切换到第二补偿装置，当要求补偿效率时，切换到第一补偿装置。能够满足多种情况的需要。同时，本发明的第二补偿装置，将采集到的变压器信号进行距离压缩；对压缩后的变压器信号划分距离子带；再进行改进的相位补偿和包络补偿，再将补偿后的信号转换到时间域反馈输出，精确度高，且处理速度相较于常规的基于信号的补偿手段，处理速度快。

附图说明

图1为本发明的变压器补偿装置的装置结构示意图；

图2为本发明的变压器补偿装置的功能结构示意图；

图3为本发明的变压器补偿方法的方法流程示意图；

图4为本发明的变压器补偿装置及补偿方法的相较于常规变压器补偿装置的补偿准确率的对比实验效果示意图。

1-本发明的变压器补偿装置及补偿方法的实验曲线图，2-现有技术的变压器补偿装置及补偿方法的实验曲线图，3-母线，4-负载，5-切换装置，6-开关，7-变压器，8-第一补偿装置，9-第二补偿装置，10-第一电容单元投切单元，11-第二电容单元投切单元，12-控制单元，13-电感电容，14-接地线。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1和图2所示，一种变压器补偿装置，包括：与变压器的母线相连的第一补偿装置，与第一补偿装置并联的第二补偿装置，分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接的切换装置；所述第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，用于补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，用于当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，用于当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开；所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述保罗补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

具体的，采用了两个补偿装置对变压器进行补偿，其中第二补偿装置通过采集变压器信号，对变压器信号进行综合分析处理，再反馈给变压器进行补偿。本发明可以通过使用切换装置在两个补偿装置之间进行切换，当切换到第一补偿装置时，进行变压器的电功率补偿；当切换到第二补偿装置时，使用采集变压器信号进行变压器补偿，前者补偿效率较高，后者补偿精确度较高。可以根据实际需要在两者间进行切换，当要求精确度高时，切换到第二补偿装置，当要求补偿效率时，切换到第一补偿装置。能够满足多种情况的需要。同时，本发明的第二补偿装置，将采集到的变压器信号进行距离压缩；对压缩后的变压器信号划分距离子带；再进行改进的相位补偿和包络补偿，再将补偿后的信号转换到时间域反馈输出，精确度高，且处理速度相较于常规的基于信号的补偿手段，处理速度快。

具体的，本发明通过一个开关，控制变压器的开启和关闭，同时也控制整个补偿装置的开启和关闭。

实施例2

在上一实施例的基础上，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

实施例3

在上一实施例的基础上，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

具体的，在交流电中，相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i＝Isin2πft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。在三角函数中2πft相当于弧度，它反映了交流电任何时刻所处的状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此把2πft叫做相位，或者叫做相。

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

实施例4

在上一实施例的基础上，所述切换装置根据设置，在第一补偿装置和第二补偿装置之间切换，当切换到第一补偿装置时，使用第一补偿装置对变压器进行补偿；当切换到第二补偿装置时，使用第二补偿装置对变压器进行补偿。

实施例5

在上一实施例的基础上，所述第一补偿装置的所述控制单元包括控制模块、第一接触单元组及第二接触单元组，所述第一接触单元组连接所述变压器的负载及所述第一电容单元投切单元，所述第二接触单元组连接所述变压器的负载及所述第二电容单元投切单元；所述控制模块用于检测所述变压器的负载的电流；所述控制模块与所述第二接触单元组连接，用于当所述电流大于第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述控制模块与所述第一接触单元组连接，用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

具体的，所述投切单元可以是选相开关(又称同步开关)：是近年来最新发展起来的高性能投切开关，不仅可担当无功补偿装置中的电容器投切开关(如LXK系列智能选相开关)，还可担当任何需要同步操作负荷设备的投切开关(如高压同步开关，或高压选相开关)，是传统的机械开关与现代微电子技术结合的产物。它吸收了交流接触器控制结构简单，复合开关零电压投入、零电流切除等优点，成功地将投入、切除时瞬间涌流控制在3倍额定运行电流以内，彻底解决了在电容器投切过程中出现的高电压谐波和大涌流等问题；选相开关以单片机为核心，辅以高精度的采样回路和合理的程序设计来替换复合开关中最易损坏的可控硅元件，不仅避免了可控硅组件所容易出现的故障，还将选相精度从原来复合开关的2～5电度角提高到1～3电度角，真正意义的做到了无涌流，实现了理想的过零投切；为了更进一步抑制电容器投切开关开断时的暂态过电压，选相开关增设了有效的放电回路，将过电压限定在安全区内，使其能安全可靠的适用于频繁投切；由于选相开关应用了单片机技术，不仅能通过RS485通讯控制方式对多至64路电容器进行控制，还具备通讯功能，可将基层单位的电测量信息实时发送到上级电网，为发展智能化电网作好准备；选相开关可以实现共补和分补，以适应用户的不同需求；由于选相开关的驱动功耗仅有1-3W，最大限度的做到了节约能源；选相开关不仅广泛适用于低压无功补偿装置，或在特殊场合下作为开关元件使用，还特别适用于南方户外夏天高温潮湿(+60℃以上)、北方户外低温寒冷(-40℃以下)的恶劣环境温度下长期运行。综上所述，选相开关不仅大大提高了电容器投切开关的安全可靠性，还很节能环保，经济耐用，是交流接触器及复合开关理想的换代产品，专家普遍认为：选相开关必将替代复合开关和交流接触器成为无功补偿电容器投切开关的主流。

实施例6

在上一实施例的基础上，所述控制模块包括电流互感单元、第一电流动作单元及第二电流动作单元，所述电流互感单元、所述第一电流动作单元及所述第二电流动作单元依次连接；所述电流互感单元与所述变压器的负载电连接，用于感应所述变压器的负载的电流；所述第二电流动作单元用于当所述电流大于所述第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述第一电流动作单元用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

实施例7

一种变压器补偿方法，所述方法执行以下步骤：第一补偿装置与变压器的母线相连，第二补偿装置与第一补偿装置并联，切换装置分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接；第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开。

实施例8

在上一实施例的基础上，所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述保罗补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

实施例9

在上一实施例的基础上，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

实施例10

在上一实施例的基础上，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变压器补偿装置，包括：与变压器的母线相连的第一补偿装置，与第一补偿装置并联的第二补偿装置，分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接的切换装置；所述第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，用于补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，用于当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，用于当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开；其特征在于，所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

n＝0，1，2，...，N_r-1；其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述包络补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述切换装置根据设置，在第一补偿装置和第二补偿装置之间切换，当切换到第一补偿装置时，使用第一补偿装置对变压器进行补偿；当切换到第二补偿装置时，使用第二补偿装置对变压器进行补偿。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一补偿装置的所述控制单元包括控制模块、第一接触单元组及第二接触单元组，所述第一接触单元组连接所述变压器的负载及所述第一电容单元投切单元，所述第二接触单元组连接所述变压器的负载及所述第二电容单元投切单元；所述控制模块用于检测所述变压器的负载的电流；所述控制模块与所述第二接触单元组连接，用于当所述电流大于第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述控制模块与所述第一接触单元组连接，用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括电流互感单元、第一电流动作单元及第二电流动作单元，所述电流互感单元、所述第一电流动作单元及所述第二电流动作单元依次连接；所述电流互感单元与所述变压器的负载电连接，用于感应所述变压器的负载的电流；所述第二电流动作单元用于当所述电流大于所述第一预设值时，控制所述第二接触单元组接通，使所述第二电容单元投切单元与所述变压器的负载连通，以补偿所述变压器轻载时的无功功率；所述第一电流动作单元用于当所述电流大于第二预设值时，控制所述第一接触单元组及所述第二接触单元组断开。

7.一种基于权利要求1至6之一所述装置的变压器补偿方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：第一补偿装置与变压器的母线相连，第二补偿装置与第一补偿装置并联，切换装置分别与第一补偿装置和第二补偿装置电连接；第一补偿装置包括：第一电容单元投切单元、第二电容单元投切单元及控制单元，所述第一电容单元投切单元用于与变压器的负载连接，补偿变压器空载时的无功功率；所述控制单元与第二电容单元投切单元连接，当变压器的电流大于第一预设值时，控制第二电容单元投切单元与变压器的负载连接，以补偿变压器轻载时的无功功率；所述控制单元与所述第一电容单元投切单元连接，当变压器电流大于第二预设值时，控制所述第一电容单元投切单元及所述第二电容单元投切单元断开。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二补偿装置包括：信号采集单元、压缩单元、信号划分单元、相位补偿单元、包络补偿单元和时域变换单元；所述信号采集单元，采集变压器信号；所述压缩单元，对变压器的信号进行距离压缩；所述信号划分单元，对压缩后的变压器信号划分距离子带；所述相位补偿单元，进行改进的相位补偿，其中，第i个距离子带的相位补偿计算过程用如下公式表示：

其中，H为变压器信号理论峰值；Δy为变压器信号实际峰值与理论峰值的差值；Δz为变压器信号的实际周期与理论周期的差值；

为距离子带的单元数；N_r为相邻距离子带间复用的单元数；i为距离子带的索引；Δr_i为第i个距离子带的相位补偿值；r_b为每个距离子带对应的周期；

n＝0，1，2，…，N_r-1；其中，r₀为第一个距离子带对应的周期；f_s为距离子带的采样频率；c为电的速度；所述包络补偿单元，用于对相位补偿后的变压器信号进行无需插值的快速包络补偿；所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述压缩单元，对变压器信号进行距离压缩的方法执行以下步骤：计算距离压缩需要的距离参数；根据计算出的距离参数，对变压器信号进行距离压缩；其中，所述计算距离压缩需要的距离参数使用如下公式：

其中，所述f_r为变压器信号在时间域的距离向频率，k_r为变压器信号的相位幅度值。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述时域变换单元，用于将包络补偿后的变压器信号变换到时间域的方法执行以下步骤：使用如下公式，将变换后的信号转换到时间域：

其中，f_c为载频，f_a为方位向频率，v_a为频域变换速度，r_c,i为多个距离自带的最短斜距。

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