CN102033151A - 直流地电位监测系统及方法 - Google Patents

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赵文彬
顾承昱
周行星
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Abstract

本发明提供了一种直流地电位监测系统及方法，该监测系统包括分布在多个直流接地区域的多个测量装置，以及与所述测量装置进行数据通讯的监测中心，通过多个测量装置对各个直流接地区域进行终端的数据采集；再通过无线通讯网络将采集到的相关数据传送至监测中心，由监测中心对相关数据进行统一接收并监测管理，从而能够对整个电网的直流接地进行全面监测。

Description

直流地电位监测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种直流地电位监测系统及方法，特别涉及一种涉及高电压技术、接地技术、高压直流输电技术等技术领域的直流地电位监测系统及方法。
背景技术
高压及特高压直流输电正常运行状态下直流线路工作于双极运行方式，直流电流通过两极的输电线构成回路。但在系统调试、检修或发生故障的情况下，高压直流输电会采用单极大地回线的运行方式。单极大地回线运行时地中电流场对电流流经范围环境会造成较大的影响。由于巨大的直流电流经直流接地极流入大地，因而会在较大范围内造成地电位变化，这种地电位的变化，对于受影响地区的交流系统可能造成影响。尤其对于中性点直接接地的交流系统，将会使处于不同直流电位的变电站经输电线路、变压器绕组构成直流回路，直流电流会经变压器中性点侵入变压器绕组，引起变压器的直流偏磁。变压器出现直流偏磁后会出现噪声增大，振动加剧等现象，还可能发生过热，并造成交流电网的谐波畸变增大，对电网安全造成影响。
地中直流不仅仅会影响到接地极周围的变电站，由于超高压输电线路电阻较小，当在某站实施直流抑制后，流过其他变电站的直流电流会显著增大，严重时会对设备造成损害。所以使用直流抑制装置只能抑制某处的地中直流，而无法消除地中直流对整个交流电网的影响，所以应当考虑对地中直流进行全面的监测和管理。
有鉴于此，如何提供一种直流地电位监测系统及方法，来综合解决上述技术问题已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种直流地电位监测系统，能够对整个电网的直流接地进行全面监测。
本发明所解决的技术问题在于提供一种直流地电位监测系统，不仅能够对各直流接地区域的地表直流电压进行监测，还能够对其中性点的电流进行实时监测。
本发明所解决的技术问题在于提供一种直流地电位监测方法，对整个电网的直流接地进行全面监测，在监测中心便能对各监测点进行统一监测管理。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流地电位监测系统，主要包括分布在多个直流接地区域的多个测量装置，以及与所述测量装置进行数据通讯的监测中心，其中，所述测量装置具有直流电压测量模块，能够测量直流接地区域的地表直流电压，并将获得的数据发送至所述监测中心；所述监测中心汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
在具体实施例中，所述直流电压测量模块在所述直流接地区域内选取两个测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压。
所述测量装置具有中性点电流监测模块，能够实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心实施综合监控。
所述测量装置对测量的结果进行数据处理后将处理结果发送至监测中心。所述测量装置获得测量结果后直接发送至监测中心，由所述监测中心对测量结果进行数据处理。上述数据处理是对数据的计算及储存。
所述测量装置与监测中心间的数据通讯通过无线通讯网络完成。
本发明还提供一种直流地电位监测方法，包括步骤：测量多个直流接地区域的地表直流电压；将获得的数据发送至监测中心；所述监测中心汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
在具体实施例中，在所述直流接地区域内的两测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压；该方法还可以包括对获得的数据进行数据处理；还包括实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心实施综合监控。
本发明的直流地电位监测系统及方法，通过多个测量装置对各个直流接地区域进行终端的数据采集，再通过监测中心的统一接收监测管理，从而具有以下优点：能够对整个电网的直流接地进行全面监测；不仅能够对各直流接地区域的地表直流电压进行监测，还能够对其中性点的电流进行实时监测；在监测中心便能对各监测点进行统一监测管理。
附图说明
图1是本发明的一种直流地电位监测系统布局示意图。
图2是本发明的一种直流地电位监测系统的直流电压测量模块原理示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明的直流地电位监测系统涉及包括高电压技术、接地技术、高压直流输电技术等技术领域。
请参阅图1，是本发明的一种直流地电位监测系统布局示意图。如图所示，本系统主要包括分布在多个直流接地区域的多个测量装置10，以及与所述测量装置10进行数据通讯的监测中心20，其中，所述直流接地区域是根据地理及实际情况分布在各个地区，所述测量装置10具有直流电压测量模块101，能够测量直流接地区域的地表直流电压，且将获得的数据发送至所述监测中心20；所述监测中心20汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
在本实施例中，所述直流电压测量模块101在所述直流接地区域内选取两个测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压，具体方法后续会举例介绍。
所述测量装置10还具有中性点电流监测模块103，能够实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心20实施综合监控。这样，使得对直流接地影响重要的数据得以更加全面的监控，掌握更加准确的信息。
在本实施例中，所述测量装置10对测量的结果进行数据处理后将处理结果发送至监测中心20。而在其他实施例中，所述测量装置20获得测量结果后可以直接发送至监测中心20，由所述监测中心20对测量结果进行数据处理。这样的选择是根据具体的需要进行的，例如，需要测量装置更加简易，降低其成本，就可以将其简易化，而将更多的数据处理工作由后续监测中心20进行。上述数据处理是对数据的计算及储存，当然，在其他实施例中，如果有其他数据处理的需求，也可增加相应的部件。
所述测量装置与监测中心间的数据通讯是通过无线通讯网络完成的。
本发明还提供一种直流地电位监测方法，包括步骤：测量多个直流接地区域的地表直流电压；将获得的数据发送至监测中心；所述监测中心汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
在本实施例中，在所述直流接地区域内的两测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压。
在本实施例中，该方法还可以包括对获得的数据进行数据处理；以及还包括实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心实施综合监控。
上述关于直流电压测量模块101测量直流接地区域的地表直流电压的方法，可以参阅图2，是本发明的一种直流地电位监测系统的直流电压测量模块原理示意图，如图所示，所述测量装置10通过中性点电流监测模块去测量直流接地极的中性点的电流，而通过所述直流电压测量模块101去测量直流接地区域的地表直流电压。例如，监测装置10测量到各监测点地表附近长度为L的两点间电压，但这个电压值并不能表征整个测量范围内的电位分布，所以需要计算整个测量范围内的电位分布情况。这里选取距离监测区域较远(通常可以选择为监测区域半径的3～5倍以上的距离)的位置作为电位0点，建立空间范围的地电位方程。
Figure B2009101964747D0000041
其中
Figure B2009101964747D0000042
(x)为电位，x为空间坐标，E为电场。根据各监测装置测量的地表两点间电压可以计算出各监测位置的电场E(x)。对公式(1)进行积分，结果如式(2)所示。
Figure B2009101964747D0000043
将较远位置的坐标代入公式2中，可以解得常数C，进而求得电位分布
Figure B2009101964747D0000044
(x)。
上述的推导仅仅为说明本方法的可用性，在实际运用中可以采用包括有限元在内的任何电磁场数值计算方法得到研究区域的电位分布。
综上所述，利用本发明的直流地电位监测系统及方法，通多个测量装置对各个直流接地区域进行终端的数据采集；再通过无线通讯网络将采集到的相关数据传送至监测中心，由监测中心对相关数据进行统一接收并监测管理，从而能够对整个电网的直流接地进行全面监测；不仅能够对各直流接地区域的地表直流电压进行监测，还能够对其中性点的电流进行实时监测；在监测中心便能对各监测点进行统一监测管理。
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与变化。因此，本发明的权利保护范围，应以权利要求书的范围为依据。

Claims (10)

1.一种直流地电位监测系统，其特征在于：包括分布在多个直流接地区域的多个测量装置，以及与所述测量装置进行数据通讯的监测中心，其中，所述测量装置具有直流电压测量模块，能够测量直流接地区域的地表直流电压，并将获得的数据发送至所述监测中心；所述监测中心汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
2.如权利要求1所述的直流地电位监测系统，其特征在于，所述直流电压测量模块在所述直流接地区域内选取两个测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压。
3.如权利要求1所述的直流地电位监测系统，其特征在于，所述测量装置具有中性点电流监测模块，能够实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心实施综合监控。
4.如权利要求1所述的直流地电位监测系统，其特征在于，所述测量装置对测量的结果进行数据处理后将处理结果发送至监测中心。
5.如权利要求1所述的直流地电位监测系统，其特征在于，所述测量装置获得测量结果后直接发送至监测中心，由所述监测中心对测量结果进行数据处理。
6.如权利要求1所述的直流地电位监测系统，其特征在于，所述测量装置与监测中心间的数据通讯是通过无线通讯网络完成。
7.一种直流地电位监测方法，其特征在于包括步骤：
测量多个直流接地区域的地表直流电压；
将获得的数据发送至监测中心；
所述监测中心汇集从各直流接地区域获得的数据并实施监控。
8.如权利要求7所述的直流地电位监测方法，其特征在于，在所述直流接地区域内选取两个测量点进行电压的测量，从而获得该直流接地区域直流电压。
9.如权利要求7所述的直流地电位监测方法，其特征在于，还包括步骤：对获得的数据进行数据处理。
10.如权利要求7所述的直流地电位监测方法，其特征在于，还包括步骤：实时采集中性点的电流数据，并将数据发送至所述监测中心实施综合监控。
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