CN105004947B - 一种交流环网状态监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交流环网状态监测方法及系统，该方法包括以下步骤：A、选取所述各个交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统，分别在两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；B、判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。本发明具有实现简单、能及时判断出环网故障的优点，使得工作人员能快速响应进行故障处理，大大提高交流电源系统的安全可靠性。

Description

一种交流环网状态监测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种交流环网状态监测方法及系统，属于电力监测领域。

背景技术

近年来，为提高站用交流电源的供电可靠性，一般配置2台或以上站用变压器，降压后构成2段独立运行的380V供电母线。交流负载均分到2段母线，对于重要的负荷如通信电源等采用双电源供电。任何一段380V母线失压，通过ATS备投装置将380V母联开关合上，可确保站用电源可靠供电。

然而，变电站有时会出现环网故障的情况，容易导致接地故障监测灵敏度下降，影响绝缘监测装置的正常运行。目前站用交流电源的环网状态监测处于空白状态，没有定期的人工检测也没有专用装置对交流电源的环网状态进行在线监测，从而导致环网故障得不到及时处理，严重影响变电站的安全可靠运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种交流环网状态监测方法及系统。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种交流环网状态监测方法，适用于同一变电站的两个或以上交流电源系统，并且，所述各个交流电源系统相互独立运行，所述各个交流电源系统的三相变压器中性点接地线共地；

其特征在于：所述的交流环网状态监测方法包括以下步骤：

A、选取所述各个交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统，分别在两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

B、判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

作为本发明的优选实施方式，所述步骤B中判断两个待测电流信号是否呈相同变化规律的方法，包括以下步骤：

B1、判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B2、判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B3；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B3、判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

作为本发明的优选实施方式，所述步骤B3中判断两个待测电流信号的谐波分量是否相同的方法，包括以下步骤：

B31、对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

B32、判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B33；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

B33、判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。

一种交流环网状态监测系统，适用于同一变电站的两个或以上交流电源系统，并且，所述各个交流电源系统相互独立运行，所述各个交流电源系统的三相变压器中性点接地线共地；

其特征在于：所述的交流环网状态监测系统能够以所述各个交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统进行交流环网故障监测，其包括：

电流信号测量模块，用于分别在所述两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

电流信号检测模块，用于判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

作为本发明的优选实施方式，所述电流信号检测模块包括：

电流幅值检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行电流相位检测单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

电流相位检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分析单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

谐波分析单元，用于判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

作为本发明的优选实施方式，所述谐波分析单元包括：

谐波分量测量单元，用于对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

谐波分量幅值判断单元，用于判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分量相位判断单元；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

谐波分量相位判断单元，用于判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过检测待测交流电源系统中的电流信号的变化规律，从而判断待测交流电源系统之间是否发生环路故障。本发明具有实现简单、能及时判断出环网故障的优点，使得工作人员能快速响应进行故障处理，大大提高交流电源系统的安全可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明的交流环网状态监测方法的流程框图；

图2为本发明的交流环网状态监测方法中步骤B的流程框图；

图3为本发明的交流环网状态监测方法中步骤B3的流程框图；

图4为本发明的交流环网状态监测系统的模块方框图；

图5为本发明所应用的两个待测交流电源系统的线路示意图。

具体实施方式

本发明的交流环网状态监测方法适用于同一变电站的两个或以上交流电源系统，并且，各个交流电源系统相互独立运行，各个交流电源系统的三相变压器中性点接地线共地。

如图1所示，本发明的交流环网状态监测方法，包括以下步骤：

A、选取所述各个交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统，分别在两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

B、判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

如图2所示，上述步骤B中判断两个待测电流信号是否呈相同变化规律的方法，包括以下步骤：

B1、判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B2、判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B3；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B3、判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

如图3所示，上述步骤B3中判断两个待测电流信号的谐波分量是否相同的方法，包括以下步骤：

B31、对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

B32、判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B33；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

B33、判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。

如图4所示，本发明的交流环网状态监测系统能够实现上述交流环网状态监测方法，其包括：

电流信号测量模块，用于分别在所述两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

电流信号检测模块，用于判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

其中，上述电流信号检测模块包括：

电流幅值检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行电流相位检测单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

电流相位检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分析单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

谐波分析单元，用于判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

其中，谐波分析单元包括：

谐波分量测量单元，用于对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

谐波分量幅值判断单元，用于判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分量相位判断单元；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

谐波分量相位判断单元，用于判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。

本发明的检测原理为：

参见图5，正常情况下，两个待测交流电源系统间没有形成封闭回路，故电流互感器#1和电流互感器#2上能测到的电流为：

1.现场干扰导致电流互感器有感应电流；电流互感器上的感应电流与电流互感器所处的位置环境参数相关，不同的位置不同的朝向都可能使电流互感器感应圈内的电流有差别，因此，排除在被测线路中测到的电流信号，两个电流互感器之间因现场干扰所引起的工频感应电流基本上不会有准确对应的幅值和相位；除了工频基波，谐波分量的幅值和相位变化更加受到环境因素的影响而不稳定，对感应电流进行谐波分析，同样不会有幅值和相位上的准确对应。

2.线路分布电容影响在接地线上有微小电流，被电流互感器测出；由于通电线路在空间中存在分布电容的影响，所以变压器整个回路和地之间可能会测到微小的电流信号，该电流信号从接地线上流过，但该信号电流相对被测信号电流来说可以忽略，同样在两个不同的变压器系统之间分布电容没有相对应的关系，故其产生的两个电流信号的幅值和相位也没有对应关系，电流信号所载的谐波分量同样不会有幅值和相位上的准确对应。

这两种电流一般幅值较小，相位不一致，同样作为电流指纹的谐波分量也不会相同。在电流互感器#1和电流互感器#2测到的电流之间一般没有相应规律可言。

因此，如果在电流互感器#1和电流互感器#2中测量到的电流信号呈相同变化规律，即两者的电流信号存在有同样的电流幅值和电流相位变化，再对谐波分量进行校对，发现有准确的对应，则说明在两个待测交流电源系统之间可能有节点相连，即是出现了N线对接、同相对接或异相相接中的情况，导致了两个待测交流电源系统通过节点与地形成了回路，即在两个变压器系统之间形成了电流回路，电流互感器#1和电流互感器#2所测到的电流才会有同样的变化规律，若其中某一项不相同，则表明没发生环路故障，待测交流电源系统正常工作。

从上述内容可知，本发明一种交流环网状态监测方法及系统通过检测待测交流电源系统中的电流信号的变化规律，从而判断待测交流电源系统之间是否发生环路故障。本发明实现简单，能及时判断出环网故障，使得工作人员能快速响应进行故障处理，大大提高安全可靠性。

本发明不局限与上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种交流环网状态监测方法，适用于同一变电站的两个或以上交流电源系统，并且，各个所述交流电源系统相互独立运行，各个所述交流电源系统的三相变压器中性点接地线共地；

其特征在于：所述的交流环网状态监测方法包括以下步骤：

A、选取各个所述交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统，分别在两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

B、判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

2.根据权利要求1所述的交流环网状态监测方法，其特征在于：所述步骤B中判断两个待测电流信号是否呈相同变化规律的方法，包括以下步骤：

B1、判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B2、判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B3；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

B3、判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

3.根据权利要求2所述的交流环网状态监测方法，其特征在于：所述步骤B3中判断两个待测电流信号的谐波分量是否相同的方法，包括以下步骤：

B31、对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

B32、判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行步骤B33；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

B33、判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。

4.一种交流环网状态监测系统，适用于同一变电站的两个或以上交流电源系统，并且，各个所述交流电源系统相互独立运行，各个所述交流电源系统的三相变压器中性点接地线共地；

其特征在于：所述的交流环网状态监测系统能够以各个所述交流电源系统中的任意两个作为待测交流电源系统进行交流环网故障监测，其包括：

电流信号测量模块，用于分别在所述两个待测交流电源系统的三相变压器中性点接地线进行电流信号测量，得到两个待测电流信号；

电流信号检测模块，用于判断所述两个待测电流信号是否呈相同的变化规律，如果判断结果为是，则判定所述两个待测交流电源系统之间发生环网故障，发出警告信号；如果判断结果为否，则判定所述两个待测交流电源系统均正常工作。

5.根据权利要求4所述的交流环网状态监测系统，其特征在于：所述电流信号检测模块包括：

电流幅值检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行电流相位检测单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

电流相位检测单元，用于判断所述两个待测电流信号的电流相位是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分析单元；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同；

谐波分析单元，用于判断所述两个待测电流信号的谐波分量是否相同，如果判断结果为是，则判定所述两个待测电流信号的变化规律相同；如果判断结果为否，则判定所述两个待测电流信号的变化规律不相同。

6.根据权利要求5所述的交流环网状态监测系统，其特征在于：所述谐波分析单元包括：

谐波分量测量单元，用于对所述两个待测电流信号进行谐波分析，得到两个待测电流信号分别对应的谐波分量幅值和谐波分量相位；

谐波分量幅值判断单元，用于判断两个待测电流信号的谐波分量幅值是否相等，如果判断结果为是，则执行谐波分量相位判断单元；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同；

谐波分量相位判断单元，用于判断两个待测电流信号中的谐波分量相位是否相等，如果判断结果为是，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量相同；如果判断结果为否，则判定为所述两个待测电流信号的谐波分量不相同。