CN106772200A - 基于对地电容电流的cvt计量误差异常评估方法及系统 - Google Patents

基于对地电容电流的cvt计量误差异常评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法与系统，实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))；根据L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)；判断在预设时间t内，iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD；若iDA、iDB与iDC均未超过预设的电流阈值iD，则判定CVT计量误差正常；若iDA、iDB或iDC超过预设电流阈值iD，则分别计算iDA、iDB、iDC与iD的差值；判断ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC是否相等，若相等，则判定CVT计量误差正常；若不相等，则判定CVT计量误差异常。本申请通过基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估系统在线测量CVT对地电容电流，实现对CVT计量误差状态的实时监控，及时发现CVT计量误差异常，以减少因计量误差异常造成的损失。

Description

基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法及系统
技术领域
本申请涉及计量用电压互感器技术领域，尤其涉及一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法及系统。
背景技术
CVT(Capacitor Voltage Transformer，电容式电压互感器)是一种电压转换装置，用于跨接在高压与零线之间，将高电压转换成各类仪表的工作电压。CVT的主要功能包括：为测量仪表和继电保护装置供电，计量结算，在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，或者兼做耦合电容器用于高频载波通信。其中，计量结算作为CVT的一项重要用途，用于计量线路的电能、电压或功率。
在CVT计量结算过程中，不可避免的出现计量误差，为了确保CVT的计量误差在允许范围内，JJG1021-2007检定规程要求，现场安装CVT后，必须对其进行计量误差首次检定，CVT的计量误差在设定的误差范围内方可投入运行。同时，该规程还规定，CVT的检定周期不得超过4年，以确保CVT在长期运行过程中的计量准确性。
现有技术中，CVT检定周期较长(一般3-4年)，并且，随着CVT使用年限的延长，CVT易发生损坏或老化。在没有对CVT进行检定的情况下，工作人员一般较难发现CVT计量误差异常。若继续使用损坏或老化的CVT，将影响计量结算数据的准确性，进而影响贸易结算中的公平性。
发明内容
本申请提供了基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法及系统，以解决传统的CVT检定方法不能实时检定CVT计量误差状态，导致无法及时发现CVT计量误差异常，从而影响计量准确性与公平性的问题。
第一方面，本申请提供了一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法，该方法包括：
实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流，记作L(iA(t)，iB(t)，iC(t))；
根据所述L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，计算所述三相CVT对地电容电流的工频分量，记作L(iDA，iDB，iDC)；
判断在预设时间t内，iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD；
若iDA、iDB与iDC均未超过预设的电流阈值iD，则判定CVT计量误差正常；
若iDA、iDB或iDC超过预设的电流阈值iD，则分别计算iDA、iDB、iDC与iD的差值，将计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC；
判断ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC是否相等；
若ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC相等，则判定CVT计量误差正常；
若ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC不相等，则判定CVT计量误差异常。
优选地，计算所述三相CVT对地电容电流的工频分量的方法包括，采用快速傅里叶变换算法，计算三相CVT对地电容电流的工频分量。
优选地，根据CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像。
第二方面，本申请还提供了一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估系统，所述装置包括依次连接的对地电容电流采集模块、工频分量计算模块第一判断模块、差值计算模块及第二判断模块；
所述对地电容电流采集模块用于实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))；
所述工频分量计算模块用于计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)；
所述第一判断模块用于判断在预设时间t内iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD；
所述差值计算模块用于计算iDA、iDB、iDC与iD的差值计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC；
所述第二判断模块用于判断ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC是否相等；
所述系统还包括误差状态输出模块，所述误差状态输出模块用于输出CVT计量误差异常或CVT计量误差正常。
优选地，所述工频分量计算模块包括快速傅里叶变换算法子模块，所述快速傅里叶变换算法子模块采用快速傅里叶变换算法，计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量。
优选地，所述系统还包括与工频分量计算模块连接的图像绘制模块，图像绘制模块用于根据CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为CVT结构示意图；
图2为本申请基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法一个实施例的流程图；
图3为本申请基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估系统一个实施例的结构图；
图1-3中的符号表示为：1-对地电容电流采集模块，2-工频分量计算模块，21-快速傅里叶变换算法子模块，3-第一判断模块，4-第二判断模块，5-差值计算模块，6-误差状态输出模块，7-图像绘制模块。
具体实施方式
图1为CVT结构示意图，如图1所示，CVT包括电容分压单元与电磁单元，电容分压单元包括串联的高压电容CH与中压电容CM；电磁单元包括中间变压器T、补偿电抗器L、限压装置F及阻尼器D等。当CVT接通电源后，CVT的输电线与大地之间产生一个电场，输电线通过大气向大地放电，此时输电线上的放电电流即为对地电容电流。
对地电容电流的小大仅与电容分压单元的电容值有关，因此，可通过对地电容电流的测量值评估CVT计量误差的状态。同时，在线监测对地电容电流不会影响电力系统的正常运行，因此，可在线、实时测量对地电容电流，从而实现对CVT计量误差的状态的实时监控。
图2为本申请基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法一个实施例的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S101，实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流，记作L(iA(t)，iB(t)，iC(t))。
当然，一个电力系统包括多个CVT，为了对多个CVT进行同时监测，将采集每个CVT所在线路的三相CVT对地电容电流，记作Ln(iA(t)，iB(t)，iC(t))，其中，n＝1，2，3……。以下将以一个CVT的监测过程为例。
S102，根据L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量，记作L(iDA，iDB，iDC)。
为了降低谐波对CVT对地电容电流大小造成的波动与干扰，本申请中，将根据采集的待测线路中的三相CVT对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，计算对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)。其中，在我国交流电参数标准中，工频是指50Hz的频率，因此，工频分量是指在交流电的电流(电压)中含有50Hz成分的大小。
对地电容电流的工频分量的计算方法有多种，例如最小二乘法等，其均属于本申请的保护范围。本申请中，采用快速傅里叶变换算法计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量。
为了便于查看CVT对地电容电流的变化趋势，本申请CVT计量误差异常评估方法还包括S110，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像，该图像以时间为横轴，以CVT对地电容电流的电流工频分量L(iDA，iDB，iDC)为纵轴。通过该图像，可获取CVT任意时刻的对地电容电流的大小，以及对地电容电流的变化趋势与持续时长。
S103，判断在预设时间t内，iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD，其中电流阈值iD为对地电容电流允许的最大波动范围。本领域技术人员可根据实际情况，预设电流阈值iD的大小，在此不对其具体数值进行限定。
在CVT实际运行过中，由于系统或外界干扰造成iDA、iDB或iDC发生波动，甚至造成iDA、iDB或iDC在瞬间或短时间内超过预设的电流阈值iD。在干扰消除后，iDA、iDB或iDC将回归正常运行的电流范围内。因此，为了避免因地电容电流短时超出iD而错误判断CVT计量误差异常的发生，本申请中，判断iDA、iDB与iDC是否在预设时间t内持续超过预设的电流阈值iD。在实际评估过程中，本领域技术人员可根据实际情况设置预设时间t,例如30s、45s或60s等。
若在预设时间t内，iDA、iDB与iDC均未超过预设的电流阈值iD，则判定CVT计量误差正常状态。
若在预设时间t内，iDA、iDB或iDC长时间超过预设的电流阈值iD，则需对iDA、iDB与iDC进行进一步的计算，以排除因系统波动引起对地电容电流整体上升或下降的现象。
S104，分别计算iDA、iDB、iDC与iD的差值，计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC。
S105，判断ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC是否相等，若ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC相等，则判定CVT计量误差正常状态。其具体包括，若ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC相等或近似，说明三相对地电容电流iDA、iDB、iDC出现了同等程度的增大或减少，此时，可认为引起三相对地电容电流iDA、iDB、iDC变化的原因为系统波动或外界干扰，而非CVT造成，因此，判定CVT计量误差正常。
若ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC不相等，则判定CVT计量误差异常。
若ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC不相等，说明三相对地电容电流iDA、iDB、iDC发生不同程度的变化，且电流变化是持续的。此时，可判定造成三相对地电容电流iDA、iDB或iDC变化的原因为CVT，因此，判定CVT计量误差异常。
本申请中，实时监控待测线路中的三相CVT对地电容电流，可及时的发现CVT计量误差异常，一旦判定CVT计量误差异常，工作人员将停止CVT的计量工作，对其进行全面检查，以减少因计量误差异常造成的损失。
图3为本申请基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估系统一个实施例的结构图，如图3所示，该系统包括依次连接的对地电容电流采集模块1、工频分量计算模块2、第一判断模块3、差值计算模块5及第二判断模块4。为了显示评估结果，本系统还包括误差状态输出模块6。
对地电容电流采集模块1连接工频分量计算模块2的输入端，对地电容电流采集模块实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，并将采集的对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))传送至工频分量计算模块。
工频分量计算模块2的输出端连接第一判断模块3的输入端，工频分量计算模块计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，并将计算的对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)传送至第一判断模块3。本实施例中，工频分量计算模块2包括快速傅里叶变换算法子模块21，所述快速傅里叶变换算法子模块21用于利用快速傅里叶变换算法，计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量。
第一判断模块3的第一输出端连接差值计算模块5的输入端，第一判断模块3的第二输出端连接误差状态输出模块6。第一判断模块3判断在预设时间t内，iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD，并将判断结果传送至误差状态输出模块6，或将对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)传送至差值计算模块5。
差值计算模块5的输处端连接第二判断模块4的输入端，差值计算模块5计算iDA、iDB、iDC与iD的差值，计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC，并将计算的ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC传送至第二判断模块4。
第二判断模块4的输出端连接误差状态输出模块6，第二判断模块4根据差值计算模块传送的ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC，判断ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC是否相等，并将判断结果传送至误差状态输出模块6。
误差状态输出模块6根据第一判断模块3与第二判断模块4传送的判断结果，相应输出CVT计量误差异常或CVT计量误差正常。
为了便于查看对地电容电流的变化趋势，该系统还包括图像绘制模块7，图像绘制模块7与工频分量计算模块2连接，图像绘制模块7用于根据CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像。

Claims (6)

1.一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流，记作L(iA(t)，iB(t)，iC(t))；
根据所述L(iA(t)，iB(t)，iC(t))，计算所述三相CVT对地电容电流的工频分量，记作L(iDA，iDB，iDC)；
判断在预设时间t内，iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD；
若iDA、iDB与iDC均未超过预设的电流阈值iD，则判定CVT计量误差正常；
若iDA、iDB或iDC超过预设的电流阈值iD，则分别计算iDA、iDB、iDC与iD的差值，将计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC；
判断ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC是否相等；
若ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC相等，则判定CVT计量误差正常；
若ΔiDA、ΔiDB、ΔiDC不相等，则判定CVT计量误差异常。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述三相CVT对地电容电流的工频分量的方法包括，
采用快速傅里叶变换算法，计算三相CVT对地电容电流的工频分量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，根据CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像。
4.一种基于对地电容电流的CVT计量误差异常评估系统，其特征在于，包括依次连接的对地电容电流采集模块(1)、工频分量计算模块(2)第一判断模块(3)、差值计算模块(5)及第二判断模块(4)；
所述对地电容电流采集模块(1)用于实时采集待测线路中的三相CVT对地电容电流L(iA(t)，iB(t)，iC(t))；
所述工频分量计算模块(2)用于计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)；
所述第一判断模块(3)用于判断在预设时间t内iDA、iDB与iDC是否超过预设的电流阈值iD；
所述差值计算模块(5)用于计算iDA、iDB、iDC与iD的差值计算所得差值分别记作ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC；
所述第二判断模块(4)用于判断ΔiDA、ΔiDB与ΔiDC是否相等；
所述系统还包括误差状态输出模块(6)，所述误差状态输出模块(6)用于输出CVT计量误差异常或CVT计量误差正常。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述工频分量计算模块(2)包括快速傅里叶变换算法子模块(21)，所述快速傅里叶变换算法子模块(21)采用快速傅里叶变换算法，计算待测线路中的三相CVT对地电容电流的工频分量。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与工频分量计算模块(2)连接的图像绘制模块(7)，图像绘制模块(7)用于根据CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)，绘制CVT对地电容电流的工频分量L(iDA，iDB，iDC)随时间变化的图像。
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