CN104914394A

CN104914394A - 一种电流互感器运行的评价方法

Info

Publication number: CN104914394A
Application number: CN201510331260.1A
Authority: CN
Inventors: 夏东辉; 杜卫华; 陈海宾; 王卉; 陈圣泽; 孙闻
Original assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; East China Power Test and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2035-06-15
Also published as: CN104914394B

Abstract

本发明涉及一种电流互感器运行的评价方法，包括以下步骤：1)通过远程计量装置在线监测系统采集现场电流互感器的原始数据，并将原始数据上传至上位PC机的数据服务器内；2)上位PC机对原始数据进行分类，并根据分类后的原始数据，建立电流互感器运行评价的数学模型；3)根据建立的电流互感器运行评价的数学模型，对电流互感器运行进行评价，获得电流互感器的最终健康指数HI，根据最终健康指数HI预测电流互感器的运行趋势并进行预警。与现有技术相比，本发明具有科学合理、研究对象具体数目多、涉及面广、体系化、智能化等优点。

Description

一种电流互感器运行的评价方法

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是涉及一种电流互感器运行的评价方法。

背景技术

关口计量是三集五大体系中大营销体系下的重要一环，关口计量装置运行情况的好坏不仅体现管理水平，更关系售购电双方经济效益。为了公平、公正、公开、公信管理装置，维护计量的严肃性，有必要对运行情况进行细化和分类评价，为技术反措提供科学依据。

此次，由上海市电力公司电力科学研究院联合厦门红相公司和技服公司承担的“关口电能计量装置运行评价体系及远程状态监测方案研究”项目，研究关口计量装置在计量方式、计量设备配置、投运条件符合性、电流互感器运行状况、互感器运行状况、二次回路状况、计量柜状况等方面的评价细则，同时研究制定运行状态等级划分细则，同时配套研究远程监测装置技术方案、远程监测装置验收、安装、运维与反措实施方案，着重解决关键计量运行数据的监测、分析、预警和远程传输手段、系统接入等实际应用问题，创新管理手段，提升管理水平。

目前，电力公司对于现场运行的电流互感器主要是通过周期检定的方式来判断其运行状态，而周期检定存在工作量大、耗费人力物力大、故障发现不及时、故障后电量追补依据不充分等一系列弊端，因此，建立电流互感器的运行状态评价方法是当前迫切需要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种科学合理、研究对象具体数目多、涉及面广、体系化、智能化的电流互感器运行的评价方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电流互感器运行的评价方法，包括以下步骤：

1)通过远程计量装置在线监测系统采集现场电流互感器的原始数据，并将原始数据上传至上位PC机的数据服务器内；

2)上位PC机对原始数据进行分类，并根据分类后的原始数据，建立电流互感器运行评价的数学模型；

3)根据建立的电流互感器运行评价的数学模型，对电流互感器运行进行评价，获得电流互感器的最终健康指数HI，根据最终健康指数HI预测电流互感器的运行趋势并进行预警。

所述的步骤2)中建立电流互感器运行评价的数学模型具体包括以下步骤：

21)获取电流互感器运行的初始健康指数HI₁；

22)获取电流互感器运行的综合修正系数f_COM；

23)根据初始健康指数HI₁和综合修正系数f_COM建立电流互感器运行评价的数学模型为：

HI＝max(HI₁,HI_i)×f_COM

{HI}_{i} = {\begin{matrix} 0 & f_{C O M} < 1.2 \\ 3 & 1.2 \leq f_{C O M} \leq 1.3 \\ 3.5 & 1.3 < f_{C O M} < 1.5 \\ 4 & 1.5 \leq f_{C O M} \leq 1.6 \\ 4.5 & f_{C O M} > 1.6 \end{matrix} .

所述的步骤21)中电流互感器运行的初始健康指数HI₁的计算式为：

{HI}_{1} = \{\begin{matrix} H I_{0} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})}, T_{1} - T_{10} = 0 \\ H I_{10} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})} = H I_{10} \times e^{B \times_{Δ} T} \end{matrix}

B＝B₀×f_AE×f_DE

B_{0} = \frac{l n 5.5 / 0.5}{T_{0}}

其中，HI₀为全新电流互感器的初始健康指数，HI₁₀为理论老化健康指数，B为实际老化常数，ΔT为电流互感器运行年限，T₂为评估年份，T₁为电流互感器投运日期，T₁₀为电流互感器出厂日期，B₀为理论老化常数，T₀为电流互感器的设计使用寿命，f_AE为电流互感器安装环境系数，f_DE为电网运行环境系数。

所述的电流互感器安装环境系数f_AE的计算式为：

f_{A E} = \{\begin{matrix} m a x (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) \end{matrix}

其中，f_SWD为温湿度系数，f_DCGR为电磁场干扰系数，f_KLW为颗粒物浓度系数，n为系数大于1的个数，S为步长。

所述的电网运行环境系数f_DE的计算式为：

f_{D E} = \{\begin{matrix} m a x (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) \end{matrix}

其中，f_FHXZ为负荷性质系数，f_YXDY为运行电压系数，f_PLBD为频率波动系数，f_XB为谐波系数，f_HZPL为开关合闸频率系数，f_FHBH为负荷变化系数，f_JDFD为静电放电系数，f_LJ为雷击系数，n为系数大于1的个数，S为步长。

所述的综合修正系数f_COM的计算式为：

f_{C O M} = \{\begin{matrix} m a x (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) \end{matrix}

f_{Y X G K} = \{\begin{matrix} m a x (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) \end{matrix}

f_WJY＝max(f_WJY1,f_WJY2)+(n-1)·S

f_{W G} = \{\begin{matrix} m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) \end{matrix}

其中，f_KK为可靠性系数，f_YXBC为运行变差系数，f_YXZJ为运行周检实测值系数，f_YXGK为运行工况系数，f_GLYS为功率因数系数，f_YCSX为异常声响系数，f_SCYX为剩磁影响系数，f_GYLDL为高压漏电流影响系数，f_MF为密封性系数，f_WJY为外绝缘系数，f_WJY1为外绝缘防污闪水平差系数，f_WJY2为本体外绝缘表面情况系数，f_BTWS为本体温升系数，f_DZWS为连接端子及引流线温升系数，f_WG为外观系数，f_WGP为膨胀器系数，f_WGD为底座系数，f_WGE为二次接线盒系数，f_WGY为引流线系数，f_WGJ为接地引下线系数，f_QTYL为SF₆气体压力系数，f_JYDZ为绕组绝缘电阻系数，f_JZSH为主绝缘介质损耗因素系数，f_ZDRL为主绝缘电容量系数，f_MPJY为末屏绝缘系数，f_YSP为油色谱系数，f_JBFD为局部放电系数，f_WSHL为SF₆气体微水含量系数，n为系数大于1的个数，S为步长。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、科学合理：本发明有利于建立一套基于关口电能计量装置的运行评价体系，实现了对电流互感器的运行状况进行科学合理地评价，并建立缺陷管理理念，提高电力部分防范风险的能力。

二、研究对象具体数目多、涉及面广：本发明的研究对象为电流互感器运行状况、依托现场电能计量装置远程状态监测装置，并结合现场电流互感器的实际投运信息、周期检定信息等，得到较为全面的评价权项，其覆盖范围包含库存和投运中的电流互感器。

三、体系化、智能化：通过对电流互感器状态等级划分细则的制定，可以建立各类异常报警及预警机制，依此判断当前电流互感器的运行状况是否属于报警范围及是否需要预警，实现了计量装置管理的体系化、智能化。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种电流互感器运行的评价方法，包括以下步骤：

2)上位PC机对原始数据进行分类，并根据分类后的原始数据，建立电流互感器运行评价的数学模型，具体包括以下步骤：

21)获取电流互感器运行的初始健康指数HI₁，电流互感器初始健康指数HI₁的计算按如下步骤进行：

(1)常规性设置

对健康指数的一些节点数值进行设置，包括新设备的初始健康指数、理论老化健康指数、寿命终点健康指数、健康指数下限、当前年健康指数上限以及未来年健康指数上限，见表1；

表1 常规性设置

(2)厂家与型号参数设置

对各厂家和型号对应的出厂日期、投运日期、额定电压、准确度等级、轮换周期、检定周期、首次检定周期、最近一次检定日期、绝缘介质、设计使用寿命、可靠性等级进行填写，见表2；

出厂日期：设备的出厂日期。

投运日期：设备投入运行的日期。

额定电压：设备运行额定电压。

准确度等级：各厂家及型号对应的准确度等级。

轮换周期：互感器运行一段时间以后换下来重新校正，或者弃用的时间。

检定周期：各厂家及型号对应的检定周期或者规程规定的检定周期。

首次检定周期：第一次检定的时间。

最近一次检定日期：最近一次检定的时间。

绝缘介质：采用何种绝缘介质，如油、SF6等。

设计使用寿命：据厂家提供的设计使用寿命填写。若与大量的实际运行经验不符，按实际的平均运行使用寿命填写。

可靠性等级：是否存在家族性缺陷、出现故障情况等方面考虑，划分为4级，等级越高可靠性越低。

表2 电流互感器厂家与型号设置表

(3)安装环境

根据安装环境，如温湿度、腐蚀情况等进行等级划分，等级越高环境越差，见表3。

表3 安装环境系数

根据表3得到各个子项目的系数值，进行综合计算得到安装环境系数，电流互感器安装环境系数f_AE的计算式为：

f_{A E} = \{\begin{matrix} m a x (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) \end{matrix}

注：

等级1——状况好；

等级2——状况正常，与规程规定相符；

等级3——状况较差，低于规程规定；

等级4——状况很差，远低于规程规定。

(4)电网运行环境

根据负荷性质、负荷变化、运行电压、频率波动等情况进行等级划分，等级越高环境越差，见表4。

表4 电网运行环境系数

根据表4得到各个子项目的系数值，而后进行综合计算得到电网运行环境系数，电网运行环境系数f_DE的计算式为：

f_{D E} = \{\begin{matrix} m a x (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) \end{matrix}

其中，f_FHXZ为负荷性质系数，f_YXDY为运行电压系数，f_PLBD为频率波动系数，f_XB为谐波系数，f_HZPL为开关合闸频率系数，f_FHBH为负荷变化系数，f_JDFD为静电放电系数，f_LJ为雷击系数，n为系数大于1的个数，S为步长；

注：等级划分与安装环境相同。

(5)预期使用寿命

由于设备生产厂家的规模、生产技术及工艺都可能对所生产设备的质量和寿命造成一定的影响，即使在同一时间、同一企业生产的不同批次的产品都可能存在质量上的差异，故其对应的设计使用寿命不同，另外，设备所处的运行环境也会对其寿命产生影响，因此，根据设备的厂家及型号设定的设计使用寿命还需利用安装环境以及电网运行环境进行修正，得到其预期使用寿命T_EXP，公式如下：

T_{EXP} = \frac{T_{0}}{f_{A E} \times f_{D E}}

其中，T₀为电流互感器的设计使用寿命。

(6)老化常数

理论老化常数，用B₀表示：

B_{0} = \frac{l n 5.5 / 0.5}{T_{0}}

设备老化还受到设备运行环境的影响，因此实际老化常数如下：

B＝B₀×f_AE×f_DE

综上，电流互感器运行的初始健康指数HI₁的计算式为：

{HI}_{1} = \{\begin{matrix} H I_{0} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})}, T_{1} - T_{10} = 0 \\ H I_{10} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})} = H I_{10} \times e^{B \times_{Δ} T} \end{matrix}

其中，HI₀为全新电流互感器的初始健康指数，HI₁₀为理论老化健康指数，B为实际老化常数，ΔT为电流互感器运行年限，T₂为评估年份，T₁为电流互感器投运日期，T₁₀为电流互感器出厂日期，B₀为理论老化常数，T₀为电流互感器的设计使用寿命，f_AE为电流互感器安装环境系数，f_DE为电网运行环境系数；

电流互感器运行的初始健康指数HI₁取值范围为[0，10]。

22)获取电流互感器运行的综合修正系数f_COM，包括：

(1)可靠性系数f_KK

根据厂家与型号参数设置表2可得到可靠性等级，其对应的系数如下表5。

表5 可靠性等级系数

(2)运行变差系数f_YXBC见表6。

表6 运行变差系数

(3)运行周检实测值系数f_YXZJ，见表7：

表7 运行周检实测值系数

(4)运行工况系数f_YXGK，运行工况系数包括功率因数系数以及异常声响系数，见表8。

表8 运行工况系数

根据表8得到各个子项目的系数值，而后进行综合计算得到计量性能系数，公式如下：

f_{Y X G K} = \{\begin{matrix} m a x (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) \end{matrix}

f_GLYS为功率因数系数，f_YCSX为异常声响系数，n为系数大于1的个数，S为步长；

(5)剩磁影响系数f_SCYX，见表9。

表9 剩磁影响系数

(6)高压漏电流影响系数f_GYLDL，见表10。

表10 高压漏电流影响系数

(7)密封性系数f_MF，见表11。

表11 密封性系数

(8)外绝缘系数f_WJY

外绝缘系数包括外绝缘防污闪水平系数以及本体外绝缘表面情况系数，见表12。

表12 外绝缘系数

根据表12得到各个子项目的系数值，而后进行综合计算得到外绝缘系数，公式如下：

f_WJY＝max(f_WJY1,f_WJY2)+(n-1)·S

其中，f_WJY1为外绝缘防污闪水平差系数，f_WJY2为本体外绝缘表面情况系数，n为系数大于1的个数，S为步长；

(9)本体温升系数f_BTWS，见表13。

表13 本体温升系数

(10)连接端子及引流线温升系数f_DZWS，见表14。

表14 连接端子及引流线温升系数

(11)外观系数f_WG，外观包括膨胀器、底座、二次接线盒、引流线、接地引下线，其对应的系数见表15。

表15 外观系数

综合五个子系数得到外观系数，计算公式如下：

f_{W G} = \{\begin{matrix} m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) \end{matrix}

其中，f_WGP为膨胀器系数，f_WGD为底座系数，f_WGE为二次接线盒系数，f_WGY为引流线系数，f_WGJ为接地引下线系数，n为系数大于1的个数，S为步长；

(12)SF₆气体压力系数f_QTYL，见表16。

表16 SF₆气体压力系数

(13)绕组绝缘电阻系数f_JYDZ，见表17。

表17 绕组绝缘电阻系数

(14)主绝缘介质损耗因素系数f_JZSH，见表18。

表18 主绝缘介质损耗因素系数

(15)主绝缘电容量系数f_ZDRL，见表19。

表19 主绝缘电容量系数

(16)末屏绝缘系数f_MPJY，见表20。

表20 末屏绝缘系数

(17)油色谱系数f_YSP，见表21。

表21 油色谱系数

(18)局部放电系数f_JBFD，见表22。

表22 局部放电系数

(19)SF₆气体微水含量系数f_WSHL，见表23。

表23 SF₆气体微水含量系数

综上，综合修正系数f_COM的计算式为：

f_{C O M} = \{\begin{matrix} m a x (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) \end{matrix}

其中，n为系数大于1的个数，S为步长；

HI＝max(HI₁,HI_i)×f_COM

{HI}_{i} = \{\begin{matrix} 0 & f_{C O M} < 1.2 \\ 3 & 1.2 \leq f_{C O M} \leq 1.3 \\ 3.5 & 1.3 < f_{C O M} < 1.5 \\ 4 & 1.5 \leq f_{C O M} \leq 1.6 \\ 4.5 & f_{C O M} > 1.6 \end{matrix};

Claims

1.一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，所述的步骤2)中建立电流互感器运行评价的数学模型具体包括以下步骤：

21)获取电流互感器运行的初始健康指数HI₁；

22)获取电流互感器运行的综合修正系数f_COM；

HI＝max(HI₁,HI_i)×f_COM

{HI}_{i} = \{\begin{matrix} 0 & f_{C O M} < 1.2 \\ 3 & 1.2 \leq f_{C O M} \leq 1.3 \\ 3.5 & 1.3 < f_{C O M} < 1.5 \\ 4 & 1.5 \leq f_{C O M} \leq 1.6 \\ 4.5 & f_{C O M} > 1.6 \end{matrix} .

3.根据权利要求2所述的一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，所述的步骤21)中电流互感器运行的初始健康指数HI₁的计算式为：

{HI}_{1} = \{\begin{matrix} H I_{0} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})}, T_{1} - T_{10} = 0 \\ H I_{10} \times e^{B \times (T_{2} - T_{1})} = H I_{10} \times e^{B \times_{Δ} T} \end{matrix}

B＝B₀×f_AE×f_DE

B_{0} = \frac{l n 5.5 / 0.5}{T_{0}}

4.根据权利要求3所述的一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，所述的电流互感器安装环境系数f_AE的计算式为：

f_{A E} = \{\begin{matrix} \max (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{S W D}, f_{D C G R}, f_{K L W}) \end{matrix}

5.根据权利要求3所述的一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，所述的电网运行环境系数f_DE的计算式为：

f_{D E} = \{\begin{matrix} \max (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{F H X Z}, f_{Y X D Y}, f_{P L B D}, f_{X B}, f_{H Z P L}, f_{F H B H}, f_{J D F D}, f_{L J}) \end{matrix}

6.根据权利要求2所述的一种电流互感器运行的评价方法，其特征在于，所述的综合修正系数f_COM的计算式为：

f_{C O M} = \{\begin{matrix} \max (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{K K}, f_{Y X B C}, f_{Y X Z J}, f_{Y X G K}, f_{S C Y X}, f_{G Y L D L}, f_{M F}, f_{W J Y}, f_{B T W S}, f_{D Z W S}, f_{W G}, \\ f_{Q T Y L}, f_{J Y D Z}, f_{J Z S H}, f_{Z D R L}, f_{M P J Y}, f_{Y S P}, f_{J B F D}, f_{W S H L}) \end{matrix}

f_{Y X G K} = \{\begin{matrix} m a x (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) + (n - 1) \times S, n &GreaterEqual; 1 \\ \max (f_{G L Y S}, f_{Y C S X}) \end{matrix}

f_WJY＝max(f_WJY1,f_WJY2)+(n-1)·S

f_{W G} = \{\begin{matrix} m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) + (n - 1) \cdot S, n &GreaterEqual; 1 \\ m a x (f_{W G P}, f_{W G D}, f_{W G E}, f_{W G Y}, f_{W G J}) \end{matrix}