CN101620262B - 运行中的电容式电压互感器故障监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运行中的电容式电压互感器故障监测方法，它包括如下步骤：(a)根据电容式电压互感器具体结构预设三相电压测量值变化率限值；(b)在线监测并获取电容式互感器的三相电压测量值，并对三相电压测量值进行变化计算；(c)判断步骤(b)中三相电压测量值变化是否超出步骤(a)中预设的变化率限值；(d)若是，则判断电容式电压互感器内部是否发生电容单元击穿，发出报警信号；反之，进入步骤(b)，继续监测。该方法能够根据电容式电压互感器电压测量侧变化情况，判断电容式电压互感器的内部击穿、放电情况；且判断依据不需要停电，且可以通过不同取样周期的相应电压测量值进行纵向比较，准确率较高。

Description

运行中的电容式电压互感器故障监测方法
技术领域
本发明涉及一种电容式电压互感器，尤其涉及对电力系统中运行的电容式电压互感器故障监测方法。
背景技术
(一)、常规电容式电压互感器内部绝缘击穿故障的检测
(1)、电容式电压互感器的结构特点
电容式电压互感器由于有较好的阻尼铁磁谐振性能和优良的瞬变相应特性，而且其耐受冲击强度高、制造工艺简单、运行维护简单，目前已被广泛应用于电力系统，并有逐步取代电磁式电压互感器的趋势。典型的电容式电压互感器结构简图如图3所示：
图中：
C1、C2分别为多个电容单元串联而成的等效电容；
C1为主电容，C2为分压电容；
L为补偿电抗。
(2)、电容式电压互感器常见的故障
电容式电压互感器由于其制造工艺和结构特点，常见故障主要体现在：
(a)、串联电容单元的单节或多节击穿，其故障特点与电磁式电压互感器有着显著的区别，电容单元击穿后，导致电压互感器电压测量值产生突变；
(b)、由于制造过程中，部分电容单元存在毛刺，导致对地绝缘击穿，导致电压互感器测量值产生突变，且突变程度远超于第一种故障类型。
目前，电力部门统计的电容式电压互感器的主要故障类型以电容单元单节或多节击穿为主，尤其通过检测由于电容式压变绝缘击穿引起的电压互感器测量值变化的范围，对上述第一种故障类型在线监测比较有效。因此对该类故障的有效监测能够有效降低电容式电压互感器故障引起的大范围电网事故。
(3)、电容式电压互感器的常规故障检测方法
目前，电容式电压互感器故障检测主要依赖于设备出厂试验、现场交接试验以及常规停电预防性试验。
按照国标GB50150-20066《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》和《电力设备预防性试验规程》(DL/T596-1996)，要求分别测试主电容C1和分压电容C2的电容量和介质损耗、按照国标和规程，要求介质损耗小于0.2％，电容量变化-5％--10％。依据此标准，对电容式电压互感器的绝缘击穿故障往往缺乏敏锐的判断，主要有如下缺点：
(1)、对运行中的电容式电压互感器的绝缘状态缺乏持续有效的跟踪判断；
(2)、对设备绝缘状态产生怀疑时，必须停电检测；
(3)、现场停电测试时，试验数据受试验电压和现场电磁场的影响。
发明内容
本发明目的就是提供一种利用电容式电压互感器电压测量值的变化率快速且有效地检测出电容式电压互感器内部是否被绝缘击穿的监测方法。
为了达到上述发明目的，本发明的技术方案为：一种运行中的电容式电压互感器故障监测方法，它包括如下步骤：
(a)、根据电容式电压互感器具体结构预设三相电压测量值变化率限值；
(b)、在线监测并获取电容式互感器的三相电压测量值，并对三相电压测量值进行变化计算；
(c)、判断步骤(b)中三相电压测量值变化是否超出步骤(a)中预设的变化率限值；
(d)、若是，则判断电容式电压互感器内部是否发生电容单元击穿，发出报警信号；反之，进入步骤(b)，继续监测。
更进一步地，步骤(b)中，对三相电压测量值进行变化计算包括计算同一取样周期三相相电压测量值的绝对值偏差、同一取样周期三相相电压测量值百分比偏差、相邻取样周期电容式电压互感器三相电压测量值大小比较中的一种或一种以上。
由于上述技术方案的运用，本发明具有下列优点：通过从各设备运行管理单位的监控中心直接获取电容式电压互感器电压测量值，对其测量值的变化进行计算并与预设的变化率进行比较，判断是否超限从而得出电容式电压互感器内部是否被击穿，不仅简单易行，而且对运行中的电容式电压互感器的绝缘状况能够进行持续有效的跟踪；还能够根据电容式电压互感器电压测量侧变化情况，判断电容式电压互感器的内部击穿、放电情况；且判断依据不需要停电，且可以通过不同取样周期的相应电压测量值进行纵向比较，准确率较高。
附图说明
附图1为本发明电容式电压互感器故障监测方法判断逻辑框图；
附图2为某变电站110kV电容式电压互感器某日电压测量值曲线图；
附图3为电容式电压互感器电路结构简图；
具体实施方式
下面将结合在线监测应用实例对本发明实施效果进行详细说明：
如图1所示的电容式电压互感器故障监测方法，其首先通过从各设备运行管理单位的监控中心直接获取电容式电压互感器三相电压测量值，对三相电压测量值变化进行计算，包括计算同一取样周期三相相电压测量值的绝对值偏差、同一取样周期三相相电压测量值百分比偏差、相邻取样周期电容式电压互感器三相电压测量值大小比较，将上述计算结果分别与设定的变化率限值进行比较，若三相电压测量值的变化超过限值，则判断其电压互感器出现击穿故障，从而发出报警信息，下面将结合具体的示例对上述方法的实现予以阐释：
首先根据电容式电压互感器内部串联电容单元结构按照下表计算出三相电压绝对值差和三相电压百分比差的限值，计算方式如下：
三相电压绝对值偏差＝U/(N1+N2-1)；
三相电压百分比偏差＝1/(N1+N2-1)。
其中：U为系统正常运行相电压；
N1为上节主电容串联数量；
N2为下节分压电容串联数量，
同时在计算时，还需要根据不同厂家的产品具体串联单元数量进行修正。
在现场设置报警限值有两个原则：
(a)、设置的限值应该有足够的灵敏度，即设置的限值应比计算值小，灵敏度大于1；
(b)、设置的限值不会因电网电压的扰动频繁报警，即设置限值的大小应根据电网电压的稳定水平，不宜过低。
电压等级 安装位置 系统正常电压 正常测量相电压 主电容串联电容单元数 分压电容串联电容单元数   三相电压测量值绝对值偏差限值 三相电压测量值百分比偏差
  110kV   母线   115kV   66.4kV   45   19   1.04kV   1.57％
  110kV   线路   115kV   66.4kV   52   13   1.04kV   1.57％
  220kV   母线   230kV   132.8kV   109   19   1.05kV   0.96％
  220kV   线路   230kV   132.8kV   127   13   1.05kV   0.96％
在本实施例中，上节主电容串联数量为36节，下节分压电容串联数为18节，由上表计算出三相电压绝对值差和三相电压百分比差的限值为1.25kV、1.87％。
根据现场应用情况，该电容式压变的电压测量限值的设置由最初的1kV下降到现在的0.5kV，灵敏度K设为2.5。
某变电站110kV电容式电压互感器某日电压测量值曲线图如附图2所示，图中，电压测量采样周期为5分钟，即每隔五分钟采样三相电压值。
从电压曲线图可以看到在当日下午14:15分左右，三相电压测量值发生突变。14:15时采样周期三相电压分别为A：66.26kV，B：66.13kV，C：65.87kV。通过在线监测程序可以计算出三相电压绝对值偏差分别为：
A-B＝0.13kV；
B-C＝0.26kV；
C-A＝0.39kV；
三相电压测量值绝对值偏差未超限；
三相电压百分比偏差：
(A/B-1)＊100％＝0.20％；
(B/C-1)＊100％＝0.40％；
(C/A-1)＊100％＝0.59％；
三相电压百分比偏差未超限。
三相电压测量值大小比较曲线均保持A＞B＞C，正常；
但在14:20时，三相电压发生突变A：66.39kV，B：67.42kV，C：66.06kV；
A-B＝1.03kV
B-C＝1.36kV；
C-A＝0.33kV；
三相电压测量值绝对值偏差超限；
三相电压百分比偏差：
(A/B-1)＊100％＝1.53％；
(B/C-1)＊100％＝2.06％；
(C/A-1)＊100％＝0.59％；
三相电压测量值百分比偏差超限。
曲线趋势B＞A＞C，非正常；
将产生报警信息。
随后的电压采样周期，相应在线监测值未再发生明显变化，初步判断电容式电压互感器内部发生绝缘击穿。
在进行停电具体验证时，上节主电容发生明显偏大，原28250pf，停电测得29190pf。返厂解体分析，证明电容式电压互感器上节主电容发生1屏电容单元击穿。因此通过本发明在线监测可敏锐捕捉到电容式电压互感器内部发生绝缘击穿，及时安排停电检修并更换该电容式电压互感器，避免了一次电网设备事故。
上述应用实例表明电容式电压互感器电压测量值在故障监测中的应用能够敏锐发现电容式电压互感器内部绝缘击穿故障。
本发明通过对电容式电压互感器内部绝缘结构进行分析，分别计算出电压互感器内部不同部位的串联电容单元单节或多节击穿后，引起的上述测量值的变化范围的限值，并通过信号报警程序发信，实现对电容式电压互感器内部绝缘器件击穿故障的在线监测方法，及时采取措施以防止故障进一步扩大造成电容式电压互感器爆炸或其他电网事故。

Claims (2)

1.一种运行中的电容式电压互感器故障监测方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(a)、根据电容式电压互感器内部串联电容单元结构预设三相电压测量值变化率限值，包括三相电压绝对值差和三相电压百分比差的限值，计算方式如下：
三相电压绝对值偏差＝U/(N1+N2-1)；
三相电压百分比偏差＝1/(N1+N2-1)；
其中：U为系统正常运行相电压；N1为上节主电容串联数量；N2为下节分压电容串联数量；
且在现场设置所述限值有两个原则：
(a1)、设置的限值应该有足够的灵敏度，即设置的限值应比计算值小，灵敏度大于1；
(a2)、设置的限值不会因电网电压的扰动频繁报警，即设置限值的大小应根据电网电压的稳定水平，不宜过低；
(b)、在线监测并获取电容式互感器的三相电压测量值，并对三相电压测量值进行变化计算；
(c)、判断步骤(b)中三相电压测量值变化是否超出步骤(a)中预设的变化率限值；
(d)、若是，则判断电容式电压互感器内部是否发生电容单元击穿，发出报警信号；反之，进入步骤(b)，继续监测。
2.根据权利要求1所述的运行中的电容式电压互感器故障监测方法，其特征在于：步骤(b)中，对三相电压测量值进行变化计算包括计算同一取样周期三相相电压测量值的绝对值偏差、同一取样周期三相相电压测量值百分比偏差、相邻取样周期电容式电压互感器三相电压测量值大小比较中的一种或一种以上。
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