CN100550556C - 电压互感器的似真性检验的方法和设备以及电气开关设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关设施(1)中的电压互感器(8)的似真性检验方法、计算机程序产品、计算机程序和设备(20)以及具有这种设备(20)的开关设施(1)。按照本发明，就开关设施(1)的一种瞬态记录有着多个电连接的电压互感器(8)的布局分区(1a；1b)，识别有着相同测量信号的电压互感器(8)，和如果多于一组存在时，由变电站控制系统(2)产生指示或报警信号。尤其实施例涉及：用于对有故障的电压互感器(8)和/或分区(1a；1b)发生警示或警报信号的判据；似真性检验结果的呈现；似真性检验同开关设施操作的协调。优点尤其在于：方法同开关设施(1)的复杂性和操作状态无关；布局的动态跟踪；似真性检验的高度意义性；以及使用在控制系统(2)中现有的测量电压值。

Description

电压互感器的似真性检验的方法和设备以及电气开关设施

技术领域

本发明涉及设备控制技术领域，尤其是针对高，中或低压开关设施的设备控制技术。该技术基于检验电气开关设施中电压互感器似真性以及检验具有设备的开关设施的似真性的方法、计算机程序产品、计算机程序和设备。

背景技术

供电网包括变电站或电气开关设施，特别是高压或中压开关设施，这些开关设施受控于分布的设备控制系统。变电站包括主要设备或现场设备，例如开关、驱动器、发电机、电压互感器、电压和电流转换器。设备控制系统包括例如现场控制设备和操作台，它们相互之间通过各种通信总线和总线耦合器连接。现场控制设备对系统内的现场设备提供控制、调节、监测和保护。

变电站内的电压互感器在规定的测量点以一定的测量精度对设备电压进行测量。被测量的电压值经过滤，相对该设备的初始电压值加以定标，必要时加以数字化，然后作为电压测量信号由控制系统加以记录，并呈现在显示器上和/或用于计算目的。用于通信目的的附加变化率过滤可以包括，例如，采用积分方法的时间平均，或一种算法用以判断是否要更新或保持或传送或不传送该电压数值。由电压互感器所记录的测量值和用于过滤和定标的参数，即所谓的测量值参数化都可能存在误差。主要误差发生在电压互感器本身，例如，由于部件失效或材料疲劳所引起的。在参数化过程中的误差可能是由于外部影响，老化，漂移，操作员失误等原因而在电子线路中引发的。

为了保护目的和为了同步检验，知道对电压互感器保险进行监测，同时也可以完成开关设施隔离点的局部似真性检验。这种公知的涉及单测量点的似真性检验，是一种电流和电压值的比较检验，是相电压的相位序列的检验，是一种相对称性检验或电压对称性检验。在比较检验中，可以在测量点探测到电压和电流值之间的严重的不一致性。在监测相位序列时，可以探测到测量点上不同相电压进程间的不一致性。在相位对称性检验中，可以将测量点的所有三相电压最大值相对它们各自的相互相位置加以检验并测量与最大相漂移的偏离。这种检验只有在可以规定的允许非对称性的最大值不太大时方能有效。而且，使用电压数字化的传感器时，通常不能进行这种检验，因为这些电压提供的不是所要求的瞬时值，而是电压，功率，频率或相位角的时间平均的RMS值。在电压对称性检验时，将所有相-相电压和零电压相加，并监测与理想零值的偏离。这些局部的似真性检验都相当粗糙，因而只能对电压互感器或测量点电压互感器的运行做出行/不行的判断。另一方面，不可能探测出测量准确性的丢失或错误定标。

在电网控制级上，在一种叫做“状态估计”(“stateestimation”)中，功率和电压的似真性检验也是用来，例如，补偿由于在不同测量时刻的测量或由于测量误差所产生的非一致性。但是，这种似真性检验不适合于探测电压互感器的准确性或定标问题，因为它实际上不可能识别偏离的真正原因。此外，状态估计过于复杂，从所要求的计算能力和结构方面的观点来看，都无法用于识别变电站内电压互感器的问题。

发明内容

本发明的目标是提出一种方法，一种计算机程序产品，一种计算机程序，一种设备和一种具有这种设备的开关设施，用以改善和简化电气开关设施中电压互感器的监测。第一个方面，本发明包括一种方法，用于开关设施特别是高或中压电气开关设施中电压互感器的似真性检验，该开关设施受控于一个设备控制系统；并且来自其中至少设有二个测量点的电压互感器的测量信号由该设备控制系统处理。对电压互感器似真性的检验要完成以下几个步骤：(i)通过该设备控制系统根据主设备的现有电气连接和根据开关设施的瞬态位置记录该开关设施的瞬态布局；(ii)根据该开关设施的瞬态布局识别该开关设施的至少一个分区，所述开关设施具有至少二个相互电连接(galvanischzusammenhaengend)的电压电压互感器(8)；(iii)在该分区内，将电压互感器根据它们的测量信号进行分组，每组中的所有测量信号在允许的测量误差内相互一致和(iv)如果多于一组存在，则由该控制系统生成指示信号或报警信号。通过将电压互感器根据它们的测量信号分组，可以只需将来自空间上间隔开的电压互感器的测量信号进行相对比较就可以估计电压互感器的状态以及，如果合适的话，开关设施的状态，而无需了解实际的电压值。由于存在有几组，则可以确定电压互感器测量值之间的不一致性，并且产生控制系统或操作人员相应的消息。该方法同开关设施的主设备的结构或网络布局无关，并且特别是同它们连网的复杂性无关，因此可以对任意布局加以实现而无需明显改动。该方法也同开关设施的瞬态运行状态无关，并且特别地甚至可以在目标电压变化的情况下加以完成。对布局的跟踪是动态的，即是说，布局或分区的划分是持续地或根据需要进行更新。特别地，它可以由于开关操作而改变。每一分区代表该开关设施布局的一部分，它具有特征性的目标电压和在系统故障时与之偏离的实际电压。同样有利地，可以使用在变电站或开关设施控制系统中已有的电压互感器的测量信号。该方法也可以同用于电压互感器的常规局部似真性检验相兼容。与之相比，该方法甚至可以探测电压互感器定标中的小偏离或误差。而且，还可以探测电压互感器的初级侧更为严重的故障或损伤。

在一种优选的实施例中，当出现指示或报警信号时，每组中的若干电压互感器被确定并且使用如下判据对电压互感器的状态加以判断：(i)如果只有两组电压互感器并且如果第1组只有一个电压互感器和第2组包括有一个以上电压互感器，则第1组中的电压互感器被标识为有故障并且给出报警消息；和/或(ii)如果有至少大小相等的2组或2组以上，则所有的电压互感器被标识为有故障；和/或(iii)如果有包括几个电压互感器的一个最大组和每组只有一个电压互感器的几个组，则在最大组内的所有电压互感器被标识为无故障而其它的电压互感器则被标识为有故障。这些状态判断的规则都十分简单，并且不管怎样可以允许对电压互感器和开关设施进行可靠的检验而无需多少计算开销以及不要求对电压互感器进行附加测量。尤其是，无需知道实际的电压水平或它的估计值。

在另一个实施例中，有用于判断电压互感器和/或开关设施状态的进一步判据：(i)如果只有一个较大的和一个较小的电压互感器组并且较小组也有着一个以上电压互感器，则该开关设施的分区被标识为有故障；和/或(ii)如果只存在有着几个电压互感器的一组，且具有没消失的电压或不等于零的平均组电压，则对该组内或该分区内，或许有可能对该分区本身的电压互感器的所有报警消息和/或警示消息都被复原。

本发明的实施例的优点是在电压互感器有故障的情况下可以对所有故障的严重性加以估计，因而可以引起操作员的注意。

本发明的实施例介绍了以直观易懂的方式表示似真性检验结果的一种简单解决方案。

本发明的实施例的优点在于可以加以辨认电压互感器和开关设施本身的故障。

本发明的实施例的优点在于它可以区分由开关设施操作所引发的电压测量信号的不一致性和由实际故障引发的不一致性。

本发明的实施例的优点在于它可以同时检测多个相位而无需大的开销。

另一方面，本发明涉及用于电压互感器似真性检验的计算机程序产品和计算机程序，根据本发明的方法步骤可以采用程序编码实现，而且本发明还涉及完成该方法的设备和包括该设备的开关设施。

对于本发明的进一步实施方案，优点和应用可以从具体实施方式部分和附图得到。

附图说明

图1a示出由开关设施位置限定的第一种布局状态的单极图和

图1b示出第2种布局状态中的单极图。

图中对相同的部件采用相同的参考符号表示。

具体实施方式

图1a和图1b示出电气高压开关设施1的一种单极图。该开关设施1的设备控制系统2如图所示，它没有与主设备3-9相连并没有参照它的空间安排。1a和1b表示分区或分压区1a和1b的布局，它源自于电路断路器3的瞬态假想位置，隔离开关4和接地隔离开关5。母线用6表示，电流变换器用7，电压互感器用8，引出线或引出导体用9。

在图1a中，用一个第1分区1a和一个第2分区1b示出第一种瞬态布局。第1分区1a包括每条引出线9上的1个电压互感器8和母线6上的1个电压互感器8。根据本发明，将三个相互电连接的电压互感器8的测量信号相互进行比较并按组排列。各组的特征在于其电压范围，它由该电压互感器8所允许的测量误差或所允许的并且事先已知的测量精度给出。如果形成多于一组，则问题既可能是一个测量的电压互感器8，也可能在分区1a之内。在分区1b内有2个电压互感器8，它很可能被用于一致性检测。如果它们的测量值相互偏离大于测量精度，则存在有2组并且可能产生指示信号或报警信号。图1b示出该开关设施1的第2种布局的运行状态，其中在分区1a有4个电压互感器电连接。通过设备控制系统跟踪该布局确定：哪些开关设施3-5的位置当前为激活来实现从图1a至图1b的过渡。

因此，在该方法中，被记录的测量信号分别对每个分区1a或1b就它们在一允许测量精度范围内的一致性进行相互比较，并且将那些偏离一致性范围超出可规定的差值的电压互感器加以识别。这种差值典型地大于或等于电压互感器8的测量精度。换言之，对于分区1a；1b，根据所记录的测量信号和允许的测量精度大体可以用某种概率或似真性来确定正确的电压测量范围，并且将测量信号超出允许的电压测量范围的这种电压互感器8加以识别。

实施例涉及到用于更为准确判断电压互感器8状态的如下算法或判据：对于只有一个电压互感器8的一个组和有多个电压互感器8的一个组，分别的或单组的电压互感器被判定为有问题或有故障，同时给出报警消息。对于大小相等的组或2组以上的情况，所有电压互感器8都被认定有故障。对于有多个电压互感器8的最大一组和每组只有一个电压互感器8的几个组，在最大组中的电压互感器8被标识为无故障，而其他的电压互感器8则被标识为可能是有故障的。

如果只有一个较大的和一个较小的电压互感器8的组，并且较小组有多于一个的电压互感器8，则开关设施的分区1a；1b被标识为可能是有故障的。如果只存在有着一个以上电压互感器的一组并且平均组电压不等于零，则该组的电压互感器8及其分区1a，1b的电压互感器，以及有可能的话对该分区1a；1b的所有警告信息和/或警报信息都被复原。

在不是最大的一个组内的几个电压互感器8本身被认为是有故障的，或者它们的分区1a，1b被认为是有故障的。在这种情况下，可以对这些电压互感器8进行其测量值参数化一致性进行检验，尤其检验它们的测量值标定一致性。如果在这组中的测量信号一致，则针对该开关设施1的分区1a；1b的故障电压发生报警信号，特别是对短路或部分短路电路发生报警信号。对于最多有2个电压互感器8的分区1b，可以进行附加的局部似真性检验。

对被标识为有故障的一个组内的电压互感器8可以被给以警示信息，而与该组有关的部件可以加以标记。同样，对于已经连续多次被标识为有故障的电压互感器8，尤其是在指定给不同分区1a，1b的情况下，可以给以报警信息。

在开关设施1的单极图内似真性检验的结果可以多种形式表现：将电压互感器8按它们的分组列表，用示出每个电压互感器8已经被标识为有故障的统计数，和/或用图形信息，特别是用彩色信息。

另一方面，本发明涉及用于电气开关设施1中的电压互感器8的似真性检验的计算机程序产品，它包括计算机可读介质和计算机可读程序编码装置，该程序产品在电气开关设施1的设备控制系统2的数据处理装置上被执行时会使该数据处理装置完成上面介绍的方法。而且，对电气开关设施1中的电压互感器的似真性检验的计算机程序提出了权利保护，这种程序可以装载到开关设施1的设备控制系统的数据处理单元并且被执行，其中在执行时，该计算机程序完成上面介绍的方法的各个步骤。

不管可能的开关设施操作如何，这种电压互感器8的似真性检验都可以完成，并且在由于开关设施操作引起的被测量信号的不一致性情况下可以重复，或者只有在对瞬态开关设施操作的前次检验为否定时才能完成或加以评估。

而且，电压互感器8的似真性检验分别对每一相或轮流针对不同的相，特别是按周期交替，或者对至少2相的平均值，尤其针对所有相完成。当电压互感器8投入试运行时也可以完成这种检验，这样可以及早探测它们的测量值参数化中和/或开关设施1的操作状态中周期性出现的和/或当前布局中每次变化之后的不一致性。特别地，可以在该开关设施1的每个分区1a；1b中完成。

在另一个实施例中，通过将该分区1a的至少2个被标为无故障的电压互感器8的测量信号加以平均来确定分区1a；1b的母线电压，即，例如位于图1a中引出线9处的电压互感器8。因此母线6上的第3个电压互感器8可能是多余的。

本发明的另一方面涉及用于完成电压互感器8似真性检验的方法的设备。该设备包括用于记录瞬间开关设施布局的装置2a，用于探测有着至少2个电连接的电压互感器8的开关设施1的至少1种布局的分区1a；1b的装置2b，用于按被测量的信号在测量精度内相互一致的程度将分区1a；1b的电压互感器8划分为组的装置2c，和在多于一组时用于产生指示或报警信号的装置2d。优选地，该装置20包括装置2e和/或装置2f，其中2e用于根据上面提到的算法或判据判断电压互感器8和/或开关设施1的状况，而2f用于完成上面介绍的方法。

该装置20可以是能连接到设备控制系统2站的监测单元20或者也可以被集成到该控制系统2的操作员接口。而且，所有所说的装置2a-2f都可以用硬件和/或软件实现。

本发明也延伸至包括这种设备20的电气开关设施。

参考表

1         电气开关设施

1a，1b    布局分区

2         设备控制系统

20        似真性检验设备

2a        记录布局的装置

2b        探测分区的装置

2c        电压互感器划分装置

2d        信号发生装置

2e        判断电压互感器状态的装置

2f        执行装置

3         电流断路器

4         隔离连接

5         接地隔离开关

6         母线

7         电流变换器

8         电压互感器

8a        电压互感器的测量点

9         引出线

Claims (18)

1.一种在电气开关设施(1)中检验电压互感器(8)似真性的方法，其中所述开关设施(1)受控于设备控制系统(2)，并且设备控制系统(2)处理来自设置在至少两个不同测量点(8a)的电压互感器(8)的测量信号，其特征在于，为了进行电压互感器(8)的似真性检验而：

根据主设备(3-9)的现有电气连接和根据开关(3-5)的瞬态位置由设备控制系统(2)记录该开关设施(1)的瞬态布局，

根据该瞬态布局，该开关设施(1)的至少一个分区(1a；1b)被识别，该分区包括至少2个电连接的电压互感器(8)，

在该分区(1a；1b)之内，根据电压互感器(8)的测量信号对这些电压互感器(8)进行分组，在每一个组内的所有测量信号在各自组所允许的测量精度范围内是相互一致的，和

在存在多于一个组的情况下，由设备控制系统(2)生成指示或报警信号。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当存在有指示或报警信号时，确定每组中的电压互感器(8)的数目并且采用如下判断电压互感器(8)状态的判据：

如果只存在2个组，并且如果第1组只包括一个电压互感器(8)而第2组包括多于一个的电压互感器(8)，则将第1组中的电压互感器标识为有故障，并且发出报警信息；

如果存在大小相等的至少2个组或多于2个组，则将所有电压互感器(8)标识为有故障；

如果存在包括多个电压互感器(8)的最大一组和每组只有一个电压互感器(8)的多个组，则将最大一组中所有电压互感器(8)标识为无故障，而将其他电压互感器(8)标识为有故障；

如果只存在电压互感器(8)的一个较大组和一个较小组并且如果该较小组拥有多于一个的电压互感器(8)，则将该开关设施(1)的分区(1a；1b)标识为有故障，并且

如果只存在带有多个电压互感器(8)的一组，该组拥有非零电压，则将该组的电压互感器(8)的所有报警信息复原。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

针对在分配到不同分区(1a；1b)时连续数次被标识为有故障的电压互感器(8)规定一个报警信息。

4.如权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，该似真性检验的结果用以下多种形式表示：电压互感器(8)按它们的分组的列表、表明每个电压互感器(8)已经被标识为有故障的频繁程度的统计数、和/或作为在开关设施(1)的单极图内的图形说明。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述图形说明是彩色的说明。

6.如上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，使用如下判据：如果不是最大组的一组包括有多个电压互感器(8)对该组中的电压互感器(8)在其测量值参数之间的不一致方面进行检验。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述测量值参数之间的不一致是指测量值定标的不一致性。

8.如上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，

不管可能的开关设施操作如何，实施该电压互感器(8)的似真性检验，并且在由于开关设施操作引发测量信号不一致的情况下加以重复，或

只有当前面对瞬态的开关设施操作的检验产生了负面的结果时才进行该电压互感器(8)的似真性检验或评估。

9.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，对每一相或交替对不同的相或者对至少2相的平均值分别实施电压互感器(8)的似真性检验。

10.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，

对每一相或交替对所有相的平均值分别实施电压互感器(8)的似真性检验。

11.如上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，

在电压互感器(8)开始运行时实施这种似真性检验用于早期探测这些电压互感器(8)测量值的参数化之间的不一致性，和/或

在该开关设施(1)的每个分区(1a；1b)内完成该似真性检验。

12.如上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，通过将该分区(1a；1b)的至少2个被标识为无故障的电压互感器(8)的测量信号加以平均来决定分区(1a；1b)内的母线电压。

13.如上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，针对带有最多2个电压互感器(8)的分区(1b)，实施附加的局部似真性检验。

14.用于在电气开关设施(1)中检验电压互感器(8)的似真性的设备(20)，其特征在于具有：

第一装置(2a)，该第一装置(2a)根据主设备(3-9)的现存电气连接和根据开关设施(3-5)的瞬态位置来记录该开关设施(1)的瞬态布局，

第二装置(2b)，该第二装置(2b)用于探测该开关设施(1)的至少一种布局分区(1a；1b)，该分区拥有至少2个电连接的电压互感器(8)，

第三装置(2c)，该第三装置(2c)用于将该分区(1a；1b)的电压互感器(8)划分成组，在每一个组内的所有电压互感器(8)的测量信号在各自组所允许的测量精度范围内是相互一致的，和

第四装置(2d)，该第四装置(2d)用于当存在多于一个组时产生指示或报警信号。

15.如权利要求14所述的设备(20)，其特征在于具有：

第五装置(2e)，该第五装置(2e)用于根据权利要求2的判据来判断电压互感器(8)的状态，和/或

第六装置(2f)，该第六装置(2f)用于实施根据权利要求2-13之一所述的方法。

16.如权利要求14或者15所述的设备(20)，其特征在于，

所述设备(20)是一个可以连接到设备控制系统(2)或被集成到该控制系统(2)的操作接口中的站监测单元，和/或

所述设备(20)的第一至第六装置(2a-2f)用硬件和/或软件实现。

17.电气开关设施(1)，其特征在于具有：根据权利要求14或者15所述的设备(20)。

18.如权利要求17所述的电气开关设施(1)，该电气开关设施(1)是高压或中压开关设施。

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