CN103440761A

CN103440761A - 一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统

Info

Publication number: CN103440761A
Application number: CN2013104098729A
Authority: CN
Inventors: 吴哲; 周宗庚; 严峻; 杨振; 朱敏捷; 刘曦; 奚洪磊; 陈晓雷; 周震宇; 薛大力; 张磊
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd; Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd; Wenzhou Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明公开一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统，该方法包括：采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将多路采集量转化为数字量；将数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；谐波分析采集的现场模拟量数据并计算现场装置介质损耗的性能参数；将采样协议数据包上传到在线监测单元上，并通过IEC61850-mms与后台远动通信。上述本发明通过采用数据采集光纤传输，使用IEC61850-9-2的传输协议，保证了数据的实时性和稳定性，确保了大量数据传输；另外，信号采集单元使用高精度同步采集卡，将传感器的二次输出电压放大后转化为数字量，有效增加传感器系统的输出电压信号，提高信噪比，降低外界干扰信号对测量结果的影响，使测试系统具有较高稳定性。

Description

一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，更具体的说，是涉及一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统。

背景技术

当前，电容型设备在运行过程中，其介质不可避免的受到热、电、化学和机械等各种因素影响，设备绝缘发生劣化，严重时导致绝缘性能的丧失，引起变电站事故，因此，实现电容型设备的绝缘在线监测很有意义，而目前一些介损的在线监测方案存在采样易受干扰且同步性弱、采样传输协议及通信协议不统一，以及监控画面单调等问题。

目前，介损在线监测方案采用分布式架构，每台被测设备都有专用的本地测量单元，每个单独的信号采集单元可就地同时采集被测装置信号，经降噪放大处理后，通过软件算法处理数据得到数字化测量结果，数字化测量结果通过现场总线传输至主控室的上位机，上位机显示监测设备的监测数据并进行一定分析处理与存储，请参阅附图1，为分布式架构的介损在线监测系统结构示意图，其中，数据的传输一般采用485总线模式，由于485总线的传输实际为电缆传输，而变电站存在复杂的电磁干扰，因此485总线的传输会导致信号采集部分发生数据传输与处理部分故障，造成数据丢失，以及抗干扰和抗温湿度变化能力差。

因此，提供一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统，降低信号采集部分发生数据传输与处理部分故障，避免数据丢失，以及增强抗干扰和抗温湿度变化能力，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统，以克服现有技术中由于数据的传输采用485总线模式，导致信号采集部分发生数据传输与处理部分故障，造成数据丢失，以及抗干扰和抗温湿度变化能力差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电容型设备介质损耗在线监测方法，基于IEC61850-9-2的传输协议，该方法包括：

采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量；

将所述数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；

谐波分析采集的现场所述模拟量数据并计算现场装置介质损耗的性能参数；

将所述采样协议数据包上传到在线监测单元上，并通过IEC61850-mms与后台远动通信。

其中，采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量为：

采用被试设备泄露电流信号的采样方式，将小电流信号转化为小电压信号，接入就地安装的采集卡；

所述采集卡将所述小电压信号的模拟量转化为数字量，并上传至所述在线监测单元。

其中，所述预设算法为插值算法。

本发明还公开了一种电容型设备介质损耗在线监测系统，基于IEC61850-9-2的传输协议，该系统包括：数据采集单元和在线监测单元，其中，所述数据采集单元包括零磁通传感器和电压信号采集卡，

泄露电流用所述零磁通传感器采集，并将小电流信号转化为小电压信号，接入就地安装的所述电压信号采集卡；

所述电压信号采集卡将电压模拟量转化为数字量，并上传至所述在线监测单元。

其中，所述电压信号采集卡的采样率为10K，16位AD分辨率。

优选的，还包括：电路降噪以及电路过压保护模块。

其中，所述数字量通过IEC61850-9-21e的标准采用通信协议将多路数字量打包发送至所述在线监测单元。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统，基于IEC61850-9-2的传输协议，该方法包括：采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量；将所述数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；谐波分析采集的现场所述模拟量数据并计算现场装置介质损耗的性能参数；将所述采样协议数据包上传到在线监测单元上，并通过IEC61850-mms与后台远动通信。上述本发明通过采用数据采集光纤传输，使用IEC61850-9-2的传输协议，保证了数据的实时性和稳定性，确保了大量数据传输；另外，信号采集单元使用高精度同步采集卡，将传感器的二次输出电压放大后转化为数字量，有效的增加了传感器系统的输出电压信号，提高被测信号的信噪比，降低了外界干扰信号对测量结果的影响，使得测试系统具有较高的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为分布式架构的介损在线监测系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种电容型设备介质损耗在线监测方法的流程图；

图3为本发明实施例公开的一种电容型设备介质损耗在线监测系统的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的介质损耗在线监测系统图；

图5为本发明实施例公开的介质损耗在线监测软件框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅附图2，为本发明实施例公开的一种电容型设备介质损耗在线监测方法的流程图。本发明实施例公开了一种电容型设备介质损耗在线监测方法，基于IEC61850-9-2的传输协议，该方法具体步骤包括：

步骤101：采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量；

优选的，所述预设算法为插值算法，将多路采集量进行同步采样。

步骤1011：采用被试设备泄露电流信号的采样方式，将小电流信号转化为小电压信号，接入就地安装的采集卡；

步骤1012：所述采集卡将所述小电压信号的模拟量转化为数字量，并上传至所述在线监测单元。

步骤102：将所述数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；

步骤103：谐波分析采集的现场所述模拟量数据并计算现场装置介质损耗的性能参数；

步骤104：将所述采样协议数据包上传到在线监测单元上，并通过IEC61850-mms与后台远动通信。

上述方法实现了对介质损耗的在线监测，采集泄漏电流并转化为数字量，通过数据采集单元将采样打包为IEC61850-9-2le采样协议数据包，上传到在线监测单元IED并通过IEC61850-mms与后台、远动通信。实现了通信协议标准化的绝缘在线监测，保障了变电站的安全运行。

请参阅附图3，为本发明实施例公开的一种电容型设备介质损耗在线监测系统结构示意图。在上述本发明公开的实施例的基础上，本发明还公开了一种电容型设备介质损耗在线监测系统，基于IEC61850-9-2的传输协议，该系统包括：数据采集单元201和在线监测单元202，其中，所述数据采集单元201包括零磁通传感器2011和电压信号采集卡2012，泄露电流用所述零磁通传感器2011采集，并将小电流信号转化为小电压信号，接入就地安装的所述电压信号采集卡2012；所述电压信号采集卡2012将电压模拟量转化为数字量，并上传至所述在线监测单元202。

上述数据采集单元主要的功能是将现场采集单元采集到的模拟量数据进行汇总并采用一定算法同步多路采集量；在线监测单元则是分析数据采集单元汇总后的数据并计算出现场装置介质损耗的性能参数，并完成与后台远动的通信功能。

上述信号采集方式采用被试设备泄漏电流信号的采样方式，泄漏电流用零磁通传感器采集，将小电流信号转化为小电压信号，接入就地安装的电压信号采集卡，电压信号采集卡将电压模拟量转化为数字量上送至监测IED的数据采集单元。电压信号采集卡采样率为10K，16位AD分辨率，可实时准确的采集被试设备的泄漏电流。

具体的，请参阅附图4，为本发明实施例公开的介质损耗在线监测系统图。数据采集单元将多路数字量通过插值方法实现采样同步，并通过IEC61850-9-2le的标准采样通信协议将多路数字量打包发送至在线监测单元，在线监测单元对各路信号进行谐波分析法，计算介质损耗值，通过IED61850报文制造mms上送至后台监控机。

在上述提供的结构上，本发明在系统中增加了电路降噪以及电路过压保护模块，使得系统能可靠稳定的运行。另外，对于数据传输模块，摒弃了目前普遍采用的485通信结构，而采用的数据采集光纤传输，使用IEC61850-9-2的传输协议，不仅保证了数据的实时性，稳定性，确保了大量数据传输，同时标准的协议通信方式也有利于扩建时，监测回路的增加。

信号采集部分使用高精度同步采集卡，将传感器的二次输出电压放大后转化为数字量(FT3格式)，这样有效的增加了传感器系统的输出电压信号，提高被测信号的信噪比，降低了外界干扰信号对测量结果的影响，使得测试系统具有较高的稳定性。,由于市场上的介损在线监测系统基本都是通过485通信与IED装置互联，在我们的设计系统里，采用IEC61850-9-2le协议来传输传感器的采样值，有效的避免了485通信带来的数据传输故障，避免了数据丢失。

请参阅附图5，为本发明实施例公开的介质损耗在线监测软件框架图。介损在线监测的软件部分主要分图形系统、检测系统以及信息查询系统。在线监控系统主要完成数据的分析功能。数据采集与传输采用了光纤数字传输模式，分析模块采用了相对比较法，通过傅立叶变换将所采集到的基准泄漏电流与试品泄漏电流的基波计算出来，计算出介质损耗因素。

图形系统，以一次接线图为主体的图形界面，重点突出被监测的绝缘设备。

信息查询系统，介损在线监测IED装置可通过远动将采样信息上传至远方调度中心。

综上所述：本发明公开了一种电容型设备介质损耗在线监测方法及系统，基于IEC61850-9-2的传输协议，该方法包括：采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量；将所述数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；谐波分析采集的现场所述模拟量数据并计算现场装置介质损耗的性能参数；将所述采样协议数据包上传到在线监测单元上，并通过IEC61850-mms与后台远动通信。上述本发明通过采用数据采集光纤传输，使用IEC61850-9-2的传输协议，保证了数据的实时性和稳定性，确保了大量数据传输；另外，信号采集单元使用高精度同步采集卡，将传感器的二次输出电压放大后转化为数字量，有效的增加了传感器系统的输出电压信号，提高被测信号的信噪比，降低了外界干扰信号对测量结果的影响，使得测试系统具有较高的稳定性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电容型设备介质损耗在线监测方法，其特征在于，基于IEC61850-9-2的传输协议，该方法包括：

将所述数字量打包为IEC61850-9-2采样协议数据包；

2.根据权利要求1所述的电容型设备介质损耗在线监测方法，其特征在于，采集现场模拟量数据进行汇总并采用预设算法同步多路采集量，将所述多路采集量转化为数字量为：

3.根据权利要求1所述的电容型设备介质损耗在线监测方法，其特征在于，所述预设算法为插值算法。

4.一种电容型设备介质损耗在线监测系统，其特征在于，基于IEC61850-9-2的传输协议，该系统包括：数据采集单元和在线监测单元，其中，所述数据采集单元包括零磁通传感器和电压信号采集卡，

5.根据权利要求4所述的电容型设备介质损耗在线监测系统，其特征在于，所述电压信号采集卡的采样率为10K，16位AD分辨率。

6.根据权利要求4所述的电容型设备介质损耗在线监测系统，其特征在于，还包括：电路降噪以及电路过压保护模块。

7.根据权利要求4所述的电容型设备介质损耗在线监测系统，其特征在于，所述数字量通过IEC61850-9-21e的标准采用通信协议将多路数字量打包发送至所述在线监测单元。