CN105589052A - 一种基于零序电压监视的cvt电容在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，S10，通过厂站监控系统并行实时读取至少一个CVT的零序电压，所述零序电压偏离正常数值即为异常；S20，对各CVT查询各自零序电压值是否超过第一电压阈值，对于一个CVT,若其零序电压值大于或等于第一电压阈值，则进入S30；S30，统计该CVT的零序电压异常持续时间，并判断该CVT的零序电压数值是否超过第二电压阈值，若其小于第二电压阈值，并且其持续时间大于第一设定时间，则判定该CVT的电容击穿。利用CVT零序电压可准确判断CVT电容运行情况，利用厂站监控系统的数据进行深加工，无需增加任何设备，提高可靠性。

Description

一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法

技术领域

本发明涉及电力在线检测技术领域，具体涉及一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法。

背景技术

如果要发现CVT的电容是否发生击穿，一般需要依靠变比误差测试。而现阶段CVT的变比误差测试开展较为困难：1、需要相应的资质，国家对变比误差测试控制较为严格，一般一个省就只有一家单位有资质开展该项试验，且其工作安排较满，很难安排到工期；2、试验仪器较为庞大，测试费时费力，导致价格较高。

现有的预试定检无法发现电容式电压互感器(英文简写为CVT)的电容击穿缺陷：现预试规程对变比误差、角差测试无要求，理论上CVT变比误差一般由电容变化引起，而预试规程对电容、介损有测试要求，但其精度要求较低，无法满足变比误差的测试要求。预试规程要求电容值不超过-5％～+10％，tanδ不大于0.5％。而CVT精度要求一般为0.5％或者0.2％，远高于电容值误差要求。因此按照现有的预试规程做电容、介损要求，无法检测出由于电容击穿导致的变比误差超标问题。且现有的测量电容、介损的介损测试仪的精度一般为1％或者0.5％，无法检验精度为0.5％的变比误差。例如，某500kV变电站多个CVT的电容元件发生击穿，但在预试测试时，其结果却在合格范围内。

部分母线CVT没有做变比误差测试，无法发现电容击穿的缺陷。按照《中华人民共和国国家计量检定规程——电力互感器》要求每四年对电压互感器的基准误差测量一次，而母线CVT没有接计量装置，因此该标准对母线CVT并无约束力，因此母线CVT之前并没有开展起误差测试项目，也无法发现电容击穿的现象。

而现有的CVT在线监测装置，如申请号为201110003819.X的“CVT在线监测系统”需要在现场加装传感器等，没有变比误差测试项，且其基于预试规程进行设置，难以保证采集精度，要求不高，导致无法发现电容器击穿等隐患，且电容器击穿后会导致CVT变比误差不合格，导致计量数据错误。

因此现有的在线监测装置、停电预试定检均无法发现CVT电容击穿的缺陷，一般只能依靠变比误差测试方能发现CVT电容击穿的隐患。而由于CVT电容量较大，变比误差测试对仪器的容量要求较高，开展变比误差测试较为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，借助厂站监控系统，在CVT运行时，开展CVT变比误差预判测试、监测，能有效降低监测难度、费用，并且能达到在线监测的作用。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，应用于厂站监控系统，包括如下步骤：

步骤S10，通过厂站监控系统并行实时读取至少一个CVT的零序电压，所述零序电压偏离正常数值即为异常；

步骤S20，对各CVT实时查询各自零序电压值是否超过第一电压阈值，对于一个CVT,若其零序电压值小于第一电压阈值，则不做进一步操作，反之则进入步骤S30；

步骤S30，统计该CVT的零序电压异常持续时间，并判断该CVT的零序电压数值是否超过第二电压阈值，若零序电压数值小于第二电压阈值，并且其持续时间大于第一设定时间，则判定该CVT的电容击穿。

进一步，还包括步骤S40，若该CVT的电容击穿，则根据零序电压在击穿前后的数值差计算被击穿的电容数目。

进一步，还包括步骤S31,检测该CVT的零序电压变化速度，并判断零序电压变化速度是否大于设定变化速度，若是则表示该CVT的零序电压异常。

进一步，还包括步骤S32，判断各CVT的零序电压异常的起止时间是否相同，若至少两个CVT的零序电压异常的起止时间相同，则判定其系统电压异常。

进一步，还包括有步骤S33，判断该CVT的零序电压大于第二电压阈值的时间是否超过第三设定时间，是则判定该CVT的二次回路发生故障。

进一步，所述CVT零序电压在击穿前后的数值差为CVT二次电压的变化值，根据CVT串联电容数与二次电压的数值关系计算出被击穿的电容数。

所述CVT串联电容击穿数与二次电压的数值关系为：n＝n₂U_一次N₁(1/U_二次-1/U^、 _二次),根据CVT二次电压的变化值为U^、 _二次-U_二次，所述CVT二次电压变化前U_二次为：U_二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂)*N₁，所述CVT二次电压变化后U^、 _二次为：U^、 _二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂-n)*N₁，其中U_一次为CVT一次电压，n₁为CVT电容分压部分的串联电容数，n₂为CVT电磁部分一次侧两端的串联电容数，N₁为CVT电磁部分的变压器变比，n为被击穿的电容数。

进一步，所述实时读取至少一个CVT的零序电压，是采集零序电压瞬时值作为历史数据保存，并以每隔一段时间保存一次数据，若采集到当前时刻的零序电压幅值比前一段时间的零序电压幅值大于第一电压阈值，则与下一段时间的数据进行对比，如果该值依然不变，则将该数据保存，如果该值恢复，则保存为前一段时间的数据。

进一步，所述步骤S30中，当判断CVT电容击穿时，自动将全站的相电压、零序电压数据进行故障录波，并利用厂站监控系统判断的故障间隔数据一起保存。

本发明的一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，具有如下有益效果：

1.相对现有的CVT在线监测装置：监测精度高，可有效解决无法监视少数电容击穿的问题；投资少，无需增加传感器，二次回路，监测设备；抗干扰性能好，CVT二次电压运行较为稳定，避免现场电磁干扰的影响。

2.相对现有的停电检修：无需大型的变比误差测试，无需停电进行，可以达到在线监测，投资低，节省人力物力。

附图说明

图1为CVT结构原理图。

图2为本发明的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例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，而不是全部实施例。

参看图1，为CVT的结构原理图，CVT在结构上主要由电容分压部1和电磁部2组成，电容分压部分C1和C2两部分。如某CVT在外形上由3节瓷套组成,C11和C12分别在上、中两节瓷套中,C13和C2在下节瓷套中并由法兰和电磁部分连接在一起。在本实施例中CVT以如下参数为例：节瓷套的电容共有154个元件,其中C13有130个元件,C2有24个元件，正常情况下,单个元件的电容量为2.35μF左右。

利用电容器的分压原理，将一次侧的高电压变为变压器可接受的中压，再由变压器将中压变为二次设备可接受的低压(相间电压为100V)，假设C11，C12，C13串联后的电容值为C1，变压器的变比为N₁，则CVT二次电压为：

当CVT电容击穿时，电容值发生变化，此时二次电压立即发生变化，可依据二次电压的变化判断电容的运行情况，但二次电压也会随一次电压产生变化，因此需要剔除一次系统电压变化的情况。

本发明的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，可以剔除一次系统电压变化对二次电压的影响，从而找出电容和电压的关系；CVT电容击穿导致零序电压异常时，具有如下特征：在较长的时间范围内，零序电压均不为0；零序电压呈缓慢增长；电容击穿一般也出现在系统电压异常情况下，而电容击穿并不会随着系统电压的恢复而恢复。

参看图2，针对上述特征，本发明实施例的流程示意图，包括如下步骤：

步骤S10，通过厂站监控系统并行实时读取至少一个CVT的零序电压，所述零序电压偏离正常数值是即为异常；

步骤S20，对各CVT实时查询各自零序电压值是否超过第一电压阈值，对于一个CVT,若其零序电压值小于第一电压阈值，则不做进一步操作，反之则进入步骤S30；

步骤S30，统计该CVT的零序电压异常持续时间，并判断该CVT的零序电压数值是否超过第二电压阈值，若零序电压数值小于第二电压阈值，并且其持续时间大于第一设定时间，则判定该CVT的电容击穿。

进一步作为一个实施例，还包括步骤S40，若该CVT的电容击穿，则根据零序电压在击穿前后的数值差计算被击穿的电容数目。

由于系统电压变化、CVT二次回路故障均可能导致零序电压产生变化，因此必须设定条件，排除电容击穿外的所有条件引起的零序电压变化。

系统故障导致零序电压异常有如下特点：

a1.电压变化快，一般故障均在100ms以内得以隔离，即使依靠三相不一致保护等后备保护动作，一般也能在数秒内将故障隔离。

a2.变化幅值大，故障线路的电压下降与故障点到CVT安装处的距离，电网的结构，故障特征等有关系，但一般均大于CVT电容击穿造成的零序电压变化。

a3.同个厂站内的多个CVT的零序电压同时变化。由于同个厂站的多歌CVT的一次结构紧密相连，因此电网发生异常时，多个CVT零序电压同时变化。而CVT电容击穿时，一般为单个CVT的零序电压发生变化。

针对上述特点a1，作为本发明的另一实施例，还包括步骤S31,检测该CVT的零序电压变化速度，并判断零序电压变化速度是否大于设定变化速度，若是则表示该CVT的零序电压异常。

针对上述特点a2，本发明的步骤S30中设定第二电压阈值，以区别CVT电容击穿造成的零序电压变化。

针对上述特点a3，作为本发明的另一实施例，还包括步骤S32，判断各CVT的零序电压异常的起止时间是否相同，若至少两个CVT的零序电压异常的起止时间相同，则判定其系统电压异常。因此通过对多个CVT零序电压是否同时变化的判断，可以排除系统电压故障的影响。

二次回路故障导致电压异常有如下特点

b1.当二次回路断线时，变化幅值大，一般为单相突降为0附近。

b2.当二次回路绝缘低，或者绝缘恢复又绝缘低频繁切换时，零序电压频繁变化，变化幅值大。而CVT电容击穿时，零序电压变化较为缓慢，且呈逐渐增大的变化，而绝缘低导致零序电压则呈反复多变的变化。

针对上述二次回路故障特点，作为本发明的另一实施例，还包括有步骤S33，判断该CVT的零序电压大于第二电压阈值的时间是否超过第二设定时间，是则判定该CVT的二次回路发生故障。

进一步，所述CVT零序电压在击穿前后的数值差为CVT二次电压的变化值，根据CVT串联电容数与二次电压的数值关系计算出被击穿的电容数，具体计算方法如下所述：

假设C1有n1个电容，C2有n2个电容，假设C1的一个电容发生击穿，则其电压变化为：

U_二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂)*N₁………………(2)

U^` _二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂-1)*N₁………………(3)

误差率为：1/(n₁+n₂-1)………………(4)

其中U_一次为CVT一次电压，U_二次为CVT二次电压，n₁为CVT电容分压部分的串联电容数，n₂为CVT电磁部分一次侧两端的串联电容数，N₁为CVT电磁部分的变压器变比。

因为电容发生击穿时，角度偏差较少，假设其为0，则一个电容击穿时，零序电压变化为：第一电压阈值Q1设定为可根据一个电容击穿导致零序电压变化的百分比进行设定。

第二电压阈值Q2，变化速度S，第一设定时间和第二设定时间可根据经验、现场运行情况进行设定。其中第一设定时间和第二设定时间一般应大于后备保护最长延时，再加断路器的动作时间。

根据上述公式(2)与(3)，可假定C1的n个电容发生击穿，则二次电压变化为：

U_二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂)*N₁………………(5)

U^` _二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂-n)*N₁………………(6)

误差率为：1/(n₁+n₂-n)………………(7)

因为电容发生击穿时，角度偏差较少，假设其为0，则零序电压为为：U^、 _二次-U_二次，根据以上公式可推导得出CVT串联电容击穿数与二次电压的数值关系为：

n＝n₂U_一次N₁(1/U_二次-1/U^、 _二次)………………(8)

由上述公式(8)即可计算出电容的击穿个数。

实时数据对比分析如下：

为了更直观的对全站的零序电压进行对比分析，对全站的CVT零序电压按下列表格进行预处理。

表1

其中三相平均电压，取本线路三相电压的平均值。全站平均电压，取全站同一个电压等级的所有CVT的三相电压平均值再取平均值。

零序电压占比：取零序电压幅值/全站平均电压*100％。防止线路停电时，三相电压太小，导致零序电压占比数据不准确，增加全站平均电压，零序电压占比采用全站平均电压进行计算。击穿片数，为以上计算结果。

为了便于说明参数异常时零序电压及其他参数相对正常值时的具体变化，在表1中列举了三种状态参数，第一CVT处于正常运行状态，第二CVT处于停电状态，第三CVT处于电容击穿状态。

为了筛选有效数据，将零序电压异常的数据排除，需要对数据进行处理。为了简化计算，系统一般只采集某时刻的瞬时值作为历史数据保存，假如每五分钟保存一次数据，如果采集到某时刻的零序电压幅值比前5分钟的零序电压幅值大于设定值Q1，则与下五分钟的数据进行对比，如果该值依然不变，则将该数据保存，如果该值恢复，则保存为前五分钟的数据。此种方法可大大节省计算机的统计计算量，加快系统的运行速度。

为了分析CVT电容击穿的情况，当判断CVT电容击穿时，自动将全站的相电压、零序电压数据进行故障录波，并利用监控系统判断的故障间隔数据一起保存。录波时间从故障时刻往前一段时间，比如2秒，故障恢复后一段时间，比如5秒。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，应用于厂站监控系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S10，通过厂站监控系统并行实时读取至少一个CVT的零序电压，所述零序电压偏离正常数值即为异常；

步骤S20，对各CVT实时查询各自零序电压值是否超过第一电压阈值，对于一个CVT,若其零序电压值小于第一电压阈值，则不做进一步操作，反之则进入步骤S30；

步骤S30，统计该CVT的零序电压异常持续时间，并判断该CVT的零序电压数值是否超过第二电压阈值，若零序电压数值小于第二电压阈值，并且其持续时间大于第一设定时间，则判定该CVT的电容击穿。

2.根据权利要求1所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，还包括步骤S40，若该CVT的电容击穿，则根据零序电压在击穿前后的数值差计算被击穿的电容数目。

3.根据权利要求1或2所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，还包括步骤S31,检测该CVT的零序电压变化速度，并判断零序电压变化速度是否大于设定变化速度，若是则表示该CVT的零序电压异常。

4.根据权利要求1或2所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，还包括步骤S32，判断各CVT的零序电压异常的起止时间是否相同，若至少两个CVT的零序电压异常的起止时间相同，则判定其系统电压异常。

5.根据权利要求1或2所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，还包括有步骤S33，判断该CVT的零序电压大于第二电压阈值的时间是否超过第二设定时间，是则判定该CVT的二次回路发生故障。

6.根据权利要求2所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，所述CVT零序电压在击穿前后的数值差为CVT二次电压的变化值，根据CVT串联电容数与二次电压的数值关系计算出被击穿的电容数。

7.根据权利要求6所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，所述CVT串联电容数与二次电压的数值关系为：n＝n₂U_一次N₁(1/U_二次-1/U`<sub>二次</sub>),根据CVT二次电压的变化值为U`_二次-U_二次，所述CVT二次电压变化前U_二次为：U_二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂)*N₁，所述CVT二次电压变化后U`<sub>二次</sub>为：U`_二次＝U_一次*n₂/(n₁+n₂-n)*N₁，其中U_一次为CVT一次电压，n₁为CVT电容分压部分的串联电容数，n₂为CVT电磁部分一次侧两端的串联电容数，N₁为CVT电磁部分的变压器变比，n为被击穿的电容数。

8.根据权利要求1所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，所述实时读取至少一个CVT的零序电压，是采集零序电压瞬时值作为历史数据保存，并以每隔一段时间保存一次数据，若采集到当前时刻的零序电压幅值比前一段时间的零序电压幅值大于第一电压阈值，则与下一段时间的数据进行对比，如果该值依然不变，则将该数据保存，如果该值恢复，则保存为前一段时间的数据。

9.根据权利要求1所述的基于零序电压监视的CVT电容在线监测方法，其特征在于，所述步骤S30中，当判断CVT电容击穿时，自动将全站的相电压、零序电压数据进行故障录波，并利用厂站监控系统判断的故障间隔数据一起保存。