CN104849602A - Gis双母线配电设备故障检测方法和系统 - Google Patents

Gis双母线配电设备故障检测方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种GIS双母线配电设备故障检测方法和系统。其中,GIS双母线配电设备故障检测方法包括:检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。

Description

GIS双母线配电设备故障检测方法和系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域,特别是涉及一种GIS双母线配电设备故障检测方法和系统。
背景技术
全封闭组合电器GIS广泛应用于变电站。由于GIS设备金属全封闭,运行中难以采取直接目视观察、红外测温等手段,来判断接头导体插入深度、断路器和刀闸分合闸到位情况,以及各接触面的接触情况。运行中存在接头导体插入深度不足,接触不良;断路器、隔离开关存在位置指示到位,但实际动触头未运动到位的情况,动静触头接触不良甚至开路,这些缺陷的存在,严重威胁电网的安全,并导致了多起GIS设备内部故障事故的发生,在GIS双母线倒母线,以及GIS双母线双分段结线转换运行方式过程中,问题更加突出。
GIS双母线配电设备的母联一般包括两把母线:第一母线和第二母线,每条母线对应若干条出线,其中出线包括:第一出线、第二出线、第三出线和第四出线;在倒母线时,各出线的电流输出时会进行分流,分成两个刀闸支流;其中,各母线、出线以及出线的支流上均安装刀闸;刀闸闭合,说明相应的电路通路,刀闸断开,则说明相应的电路断路;一个间隔的两把母线刀闸都合上,表示该间隔在并列状态。
GIS双母线配电设备的并列回路电流分配情况是否正常,是判断并列回路是否完好的一个有效辅助判据,如主变并列、解列,以及开关代路操作,均将检查并列回路电流分配情况,作为操作的任务之一列入操作票中,并发挥了很好的作用,现有技术中一般只能够检查出相应电路的电流,无法检测出GIS双母线配电设备的故障。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术中一般只能够检查出相应电路的电流,无法检测出GIS双母线倒闸操作时,并列刀闸电流分配,进而判断配电设备的故障的技术问题,提供一种GIS双母线配电设备故障检测方法和系统。
一种GIS双母线配电设备故障检测方法,包括如下步骤:
检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
一种GIS双母线配电设备故障检测系统,包括:
检测模块,用于检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
构建模块,用于根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
第一确定模块,用于分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
判断模块,用于分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
第二确定模块,用于根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
上述GIS双母线配电设备故障检测方法和系统,根据母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态构建GIS双母线配电设备的物理模型,进而计算母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值,并测量母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流测量值,进一步计算各电流预测值与相应的电流测量值之间的差值,利用预设的判据判断所述差值,根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态,使GIS双母线配电设备的故障可以根据测量的母联电流、各出线两个刀闸支流的电流测量值以及相应的电流预测值进行检测,提高了GIS双母线配电设备的安全性。
附图说明
图1为一个实施例的GIS双母线配电设备故障检测方法流程图;
图2为一个实施例的GIS双母线配电设备结构示意图;
图3为一个实施例的GIS双母线配电设备物理模型示意图
图4为一个实施例的GIS双母线配电设备故障检测系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的GIS双母线配电设备故障检测方法和系统的具体实施方式作详细描述。
参考图1,图1所示为一个实施例的GIS双母线配电设备故障检测方法流程图,包括如下步骤:
S10,检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
参考图2,图2所示为本实施例的GIS双母线配电设备结构示意图,如图示,该GIS双母线配电设备包括两把母线:第一母线和第二母线,四条出线:第一出线、第二出线、第三出线和第四出线(如图2所示出线1、出线2、出线3、出线4),还包括母联;其中,一条母线对应若干条出线,如图2所示,第一母线对应第三出线,即第三出线的电流会流入第一母线;第二母线对应第二出线和第四出线,即第二出线和第四出线的电流会流入第二母线;其中,母联的电流为IML,第一出线、第二出线、第三出线以及第四出线的电流分别为I1、I2、I3、I4。本实施例中第一出线电流在输出端分为两个刀闸支流,第一出线的两个刀闸支流的电流分别为I11、I12,是并列出线;其中,并列出线是指其两个刀闸支流上的刀闸全闭合的出线。各母线、出线上均安装断路器和刀闸,上述断路器和刀闸包括断开和闭合两种状态,断路器、刀闸闭合,说明相应的电路通路,断路器和/或刀闸两者断开,则说明相应的电路断路。
S20,根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
在一个实施例中,上述步骤S20可以包括:
根据GIS母线的三相位置、结构,将母线按长度构建电阻元件,根据各出线电流构建电流源;其中,可以根据GIS母线的三相位置固定,结构一致,将母联导体间复杂的自感、互感,进行简化,并按照其长度构建电阻元件,根据各出线的电流值构建电流源。
根据所述电阻元件、电流源以及母联的刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型。
作为一个实施例,根据上述构建物理模型的方法:根据GIS母线的三相位置、结构,将母线按长度构建电阻元件,根据各出线电流构建电流源;根据所述电阻元件、电流源以及母联的刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;可以将图2所示状态(第一出线的两个刀闸支流的刀闸并列状态)的GIS双母线配电设备结构构建为如图3所示的物理模型,如图3所示,IML为母联电流,I2、I3、I4分别为第二出线、第三出线、第四出线的电流;I11、I12分别为第一出线的两个刀闸支流电流;R1、R2分别为第一出线的两个刀闸支流阻抗;R12是第一出线与第二出线之间的母线阻抗;R2M是第二出线与母联之间的母线阻抗;RML是母联上的阻抗;RM3是母联与第三出线间的母线阻抗、R34是第三出线与第四出线间的母线阻抗。
S30,分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
在一个实施例中,上述步骤S30可以包括:
根据各出线电流以及物理模型中电流的走向构建母联电流、各出线电流以及并列出线的两个刀闸支流电流之间的关系式;
通过求解所述关系式确定母联电流和并列出线的两个刀闸支流的电流预测值。
作为一个实施例,以图3所示的物理模型为例,上述关系式可以包括:
I ML = R 2 + R 12 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 2 - R 1 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 3 + R 2 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 4 ;
I ML = ( R 2 + R 12 ) I 2 - ( R 1 + R 12 + R 2 M ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 11 = - ( R 2 + R 12 ) I 2 + ( R 2 + R 12 + R 2 M + R ML ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 12 = - ( R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 2 + ( R 2 M + R 12 + R 1 ) I 3 + ( R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
其中,IML为母联电流,I2、I3、I4分别为第二出线、第三出线、第四出线的电流;I11、I12分别为第一出线的两个刀闸支流电流;R1、R2分别为第一出线的两个刀闸支流的阻抗;R12是第一出线与第二出线之间的母线阻抗;R2M是第二出线与母联之间的母线阻抗;RML是母联上的阻抗。
S40,分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
上述步骤S40中,预设的判据可以为分析差值的大小,根据上述差值的大小落在哪个数值区间,可以反应GIS双母线配电设备的具体故障。
S50,根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
在一个实施例中,上述步骤S50可以包括:
判断所述差值是否在预设范围内;
若所述差值不在预设范围内,判定GIS双母线配电设备存在故障;
若所述差值在预设范围内,判定GIS双母线配电设备无故障。
若并列出线的两个支流的电流预测值与相应的电流测量值之间的差值不在预设范围内,则说明并列出线以及其出线对应的两条支流所分配的电流出线错误,此时GIS双母线配电设备可能存在相关的故障,需要进行相应的处理;若并列出线的两个支流的电流预测值与相应的电流测量值之间的差值在预设范围内,则说明各出线以及其出线电流对应的两条支流分配合理,此时GIS双母线配电设备不存在相关故障。
本实施例提供的GIS双母线配电设备故障检测方法,根据母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态构建GIS双母线配电设备的物理模型,进而计算母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值,并测量母联电流、各出线的两个刀闸支流的电流测量值,进一步计算各电流预测值与相应的电流测量值之间的差值,利用预设的判据判断所述差值,根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态,使GIS双母线配电设备的故障可以根据测量的母联电流、各出线两个刀闸支流的电流测量值以及相应的电流预测值进行检测,提高了GIS双母线配电设备的安全性。
参考图4,图4所示为一个实施例的GIS双母线配电设备故障检测系统结构示意图,包括:
检测模块10,用于检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
构建模块20,用于根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
在一个实施例中,上述构建模块20可以进一步用于:
根据GIS母线的三相位置、结构,将母线按长度构建电阻元件,根据各出线电流构建电流源;
根据所述电阻元件、电流源以及母联的刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型。
第一确定模块30,用于分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
在一个实施例中,上述第一确定模块30可以进一步用于:
根据各出线电流以及物理模型中电流的走向构建母联电流、各出线电流以及并列出线的两个刀闸支流电流之间的关系式;
通过求解所述关系式确定母联电流和并列出线的两个刀闸支流的电流预测值。
作为一个实施例,上述关系式可以包括:
I ML = R 2 + R 12 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 2 - R 1 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 3 + R 2 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 4 ;
I ML = ( R 2 + R 12 ) I 2 - ( R 1 + R 12 + R 2 M ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 11 = - ( R 2 + R 12 ) I 2 + ( R 2 + R 12 + R 2 M + R ML ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 12 = - ( R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 2 + ( R 2 M + R 12 + R 1 ) I 3 + ( R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
其中,IML为母联电流,I2、I3、I4分别为第二出线、第三出线、第四出线的电流;I11、I12分别为第一出线的两个刀闸支流电流;R1、R2分别为第一出线的两个刀闸支流的阻抗;R12是第一出线与第二出线之间的母线阻抗;R2M是第二出线与母联之间的母线阻抗;RML是母联上的阻抗。
判断模块40,用于分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
第二确定模块50,用于根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
在一个实施例中,上述第二确定模块50可以进一步用于:
判断所述差值是否在预设范围内;
若所述差值不在预设范围内,判定GIS双母线配电设备存在故障;
若所述差值在预设范围内,判定GIS双母线配电设备无故障。
本发明的GIS双母线配电设备故障检测系统与本发明的GIS双母线配电设备故障检测方法一一对应,在上述GIS双母线配电设备故障检测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于GIS双母线配电设备故障检测系统的实施例中,特此声明。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种GIS双母线配电设备故障检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
2.根据权利要求1所述的GIS双母线配电设备故障检测方法,其特征在于,所述根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态的步骤包括:
判断所述差值是否在预设范围内;
若所述差值不在预设范围内,判定GIS双母线配电设备存在故障;
若所述差值在预设范围内,判定GIS双母线配电设备无故障。
3.根据权利要求1所述的GIS双母线配电设备故障检测方法,其特征在于,所述根据所述断路器和刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型的步骤包括:
根据GIS母线的三相位置、结构,将母线按长度构建电阻元件,根据各出线电流构建电流源;
根据所述电阻元件、电流源以及母联的刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型。
4.根据权利要求3所述的GIS双母线配电设备故障检测方法,其特征在于,所述分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值的过程包括:
根据各出线电流以及物理模型中电流的走向构建母联电流、各出线电流以及并列出线的两个刀闸支流电流之间的关系式;
通过求解所述关系式确定母联电流和并列出线的两个刀闸支流的电流预测值。
5.根据权利要求4所述的GIS双母线配电设备故障检测方法,其特征在于,所述关系式包括:
I ML = R 2 + R 12 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 2 - R 1 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 3 + R 2 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 4 ;
I ML = ( R 2 + R 12 ) I 2 - ( R 1 + R 12 + R 2 M ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 11 = - ( R 2 + R 12 ) I 2 + ( R 2 + R 12 + R 2 M + R ML ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 12 = - ( R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 2 + ( R 2 M + R 12 + R 1 ) I 3 + ( R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
其中,IML为母联电流,I2、I3、I4分别为第二出线、第三出线、第四出线的电流;I11、I12分别为第一出线的两个刀闸支流电流;R1、R2分别为第一出线的两个刀闸支流的阻抗;R12是第一出线与第二出线之间的母线阻抗;R2M是第二出线与母联之间的母线阻抗;RML是母联上的阻抗。
6.一种GIS双母线配电设备故障检测系统,其特征在于,包括:
检测模块,用于检测母联和各出线的断路器及母联刀闸的状态;其中,所述断路器、刀闸状态包括闭合状态和断开状态;
构建模块,用于根据所述断路器和刀闸及其状态构建GIS双母线配电设备的物理模型;
第一确定模块,用于分别获取各出线电流,并将各出线电流代入所述物理模型确定母联电流、并列出线的两个刀闸支流的电流预测值;
判断模块,用于分别测量母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流测量值,计算母联电流、并列出线两个刀闸支流的电流预测值与相应电流测量值之间的差值,并利用预设的判据判断所述差值;
第二确定模块,用于根据判断结果确定GIS双母线配电设备的故障状态。
7.根据权利要求6所述的GIS双母线配电设备故障检测系统,其特征在于,所述第二确定模块进一步用于:
判断所述差值是否在预设范围内;
若所述差值不在预设范围内,判定GIS双母线配电设备存在故障;
若所述差值在预设范围内,判定GIS双母线配电设备无故障。
8.根据权利要求6所述的GIS双母线配电设备故障检测系统,其特征在于,所述构建模块进一步用于:
根据GIS母线的三相位置、结构,将母线按长度构建电阻元件,根据各出线电流构建电流源;
根据所述电阻元件、电流源以及母联的刀闸状态构建GIS双母线配电设备的物理模型。
9.根据权利要求8所述的GIS双母线配电设备故障检测系统,其特征在于,所述第一确定模块进一步用于:
根据各出线电流以及物理模型中电流的走向构建母联电流、各出线电流以及并列出线的两个刀闸支流电流之间的关系式;
通过求解所述关系式确定母联电流和各出线的两个刀闸支流的电流预测值。
10.根据权利要求9所述的GIS双母线配电设备故障检测系统,其特征在于,所述关系式包括:
I ML = R 2 + R 12 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 2 - R 1 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 3 + R 2 + R 12 + R 2 M R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 I 4 ;
I ML = ( R 2 + R 12 ) I 2 - ( R 1 + R 12 + R 2 M ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 11 = - ( R 2 + R 12 ) I 2 + ( R 2 + R 12 + R 2 M + R ML ) I 3 + ( R 2 + R 12 + R 2 M ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
I 12 = - ( R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 2 + ( R 2 M + R 12 + R 1 ) I 3 + ( R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ) I 4 R 2 + R 12 + R 2 M + R ML + R 2 M + R 12 + R 1 ;
其中,IML为母联电流,I2、I3、I4分别为第二出线、第三出线、第四出线的电流;I11、I12分别为第一出线的两个刀闸支流电流;R1、R2分别为第一出线的两个刀闸支流的阻抗;R12是第一出线与第二出线之间的母线阻抗;R2M是第二出线与母联之间的母线阻抗;RML是母联上的阻抗。
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