CN107884687B - 一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统和方法，所述系统包括：火花间隙控制模块，其用于接收串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，向火花间隙运行状态参数提取模块发送火花间隙的运行状态参数；串联补偿控制保护模块，其用于向火花间隙控制模块发送巡检脉冲，以及接收火花间隙运行状态参数；火花间隙运行状态参数提取模块，其用于接收火花间隙运行状态参数后发送至串联补偿控制保护模块进行显示，以及在火花间隙运行状态参数提取模块对运行数据进行光电转换、信息解码，在解码的信息中加入新信息位进行编码并打包后发送至上位机；上位机，其用于接收火花间隙的运行状态参数并显示，实现对火花间隙运行状态的监测。
Description
技术领域
本发明涉及输变电设备运维检修技术领域，并且更具体地，涉及一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统和方法。
背景技术
在输电线路上直接串入电容器组以补偿线路感抗、提高线路输送能力的装置被称为串联补偿(Series Compensation，SC)，简称串补，是一种便捷、经济的提高输电线路送出能力的交流输电技术。
串补装置的过电压防护措施是串补技术的重要组成部分，直接影响工程投资和设备的安全运行。目前，国内超、特高压串补过电压防护通常采用金属氧化物避雷器(MetalOxide Varistors，MOV)与火花间隙相配合的方式，其中MOV是电容器组的主保护，火花间隙又是MOV的主保护和电容器组的后备保护。当线路发生短路或接地等故障时，故障电流流过串补电容器组，使其电压水平迅速升高，此时，MOV利用其优越的非线性伏安特性，将电容器组的工频过电压迅速限制在可以接受的水平之内，但是MOV也会因此急剧发热，为防止MOV过热损坏，接下来需要强制触发火花间隙，使其导通放电从而将故障电流旁路，起到了保护MOV的效果。这样MOV的容量可以大幅降低，从而降低了串补过电压保护装置的投资。
因此，对串联补偿用火花间隙运行状态进行针对性的实时监测，同时对其可能出现的故障给出研判和预警，使运维单位能够及时准确地掌握火花间隙运行状态，确保串联补偿装置的安全稳定运行是十分必要且可行的。
目前在工程应用中的技术方案是火花间隙把运行状态参数传回串联补偿控制保护系统，在串联补偿控制保护系统中存储，并通过其人机接口屏显示。但是，串联补偿控制保护系统不仅接收火花间隙传回的状态参数，还包括主电容器组、MOV、旁路断路器等其他串补主设备的相关状态信息，此外还要显示线路保护事件、设备告警信息等，因此，火花间隙的运行状态参数往往被淹没在众多的信息之中，当火花间隙运行状态参数发生变化时易被忽略，本发明的目的就是基于上述情况，采取实用的技术方案将火花间隙状态参数提取出来，用于对火花间隙运行状态进行研判以及故障预警。
发明内容
为了解决背景技术存在的在串联补偿控制保护系统中不便查看火花间隙的运行状态参数，因而无法有效研判火花间隙运行状态及进行故障预警的技术问题，本发明提供一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统，所述系统包括：
火花间隙控制模块，其与串联补偿控制保护模块和运行状态参数提取模块连接，用于接收串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，并向火花间隙运行状态参数提取模块发送火花间隙的运行状态参数，其中，巡检脉冲是串联补偿控制保护模块向火花间隙控制模块发送的查询火花间隙运行状态参数的指令；
串联补偿控制保护模块，其与火花间隙控制模块和火花间隙运行状态参数提取模块连接，用于向火花间隙控制模块发送巡检脉冲，以及接收火花间隙运行状态参数提取模块发送的火花间隙运行状态参数；
火花间隙运行状态参数提取模块，其与火花间隙控制模块和串联补偿控制保护模块连接，用于接收火花间隙控制模块发送的运行状态参数后发送至串联补偿控制保护模块进行显示，以及在火花间隙运行状态参数提取模块对运行状态参数进行光电转换、信息解码，并在解码的信息中加入新信息位进行编码后发送至上位机；
上位机，其与火花间隙运行状态参数提取模块连接，用于接收火花间隙运行状态参数提取模块发送的火花间隙的运行状态参数，实现对火花间隙运行状态的监测。
进一步地，所述运行状态参数提取模块包括：
有源分光器，其用于将火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块进行显示，一组发送至光电转换器，其中接入串联补偿控制保护模块的光信号的光功率没有损失，并且还可适当放大光功率。
光电转换器，其用于将有源分光器发送的光信号转换为电平信号；
解码器，其用于识别光电转换器发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
编码器，其用于接收解码器发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元；
数据打包单元，其用于将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机进行显示。
进一步地，所述运行状态参数提取模块还包括通信规约转换及数据接口，其用于将数据打包单元形成的数据按照通信协议进行加工，并通过与通信协议对应的接口传输至串联补偿运行状态显示单元，其中，所述串联补偿运行状态显示单元是监测串联补偿的主设备的运行状态参数的显示装置。
实际应用中，火花间隙、串补主电容器组、MOV等关键设备对于串补装置的安全稳定运行均具有至关重要的作用。当越来越多的串补装置投入使用后，需要关注上述所有设备的运行状态，故需要开发一个串补在线监测系统，并通过系统中的串联补偿运行状态显示单元显示上述所有的设备运行状态，本发明所述的在线监测串联补偿用火花间隙运行状态的系统中提供通信规约转换及数据接口，使之与串补在线监测系统连接并进行火花间隙运行状态参数的传输，从而为所述串补在线监测系统的开发提供了有效的技术支撑。
进一步地，所述串联补偿的主设备包括串联补偿主电容器组、金属氧化物限压器和火花间隙等和。
进一步地，所述火花间隙控制模块和串联补偿控制保护模块通过光纤连接。
进一步地，所述火花间隙控制模块包括第一火花间隙控制模块和第二火花间隙控制模块，串联补偿控制保护模块包括第一串联补偿控制保护模块和第二串联补偿控制保护模块，且第一火花间隙控制模块与第一串联补偿控制保护模块连接并进行通信，第二火花间隙控制模块与第二串联补偿控制保护模块连接并进行通信。
进一步地，所述第一火花间隙控制模块和第二火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数经火花间隙运行状态参数提取模块的有源分光器、光电转换器、解码器和编码器分别进行处理后，再经数据打包单元合并成一组表征一相火花间隙运行状态的数据，通过接口传输至上位机。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的方法，所述方法包括：
火花间隙控制模块采集火花间隙的运行状态参数；
火花间隙控制模块根据串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，向火花间隙运行状态参数提取模块的有源分光器发送火花间隙的运行状态参数；
有源分光器将火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块，一组发送至光电转换器；
光电转换器将有源分光器发送的光信号转换为电平信号；
解码器识别光电转换器发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
编码器接收解码器发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元；
数据打包单元将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机进行显示。
进一步地，所述方法还通过通信规约转换将数据打包单元形成的数据按照通信协议进行加工，并通过数据接口将加工后的数据传输至串联补偿运行状态显示单元，其中，所述串联补偿运行状态显示单元是监测串联补偿的主设备的运行状态参数的显示装置。
综上所述，本发明所提供的技术方案通过在系统中设置火花间隙运行状态参数提取模块，将从火花间隙中采集的运行状态参数分成两路完全相同的光信号，一路接入串联补偿控制保护模块，一路经过数据处理后进行显示，并通过通信规约转换及数据接口进行扩展，以方便与串补在线监测系统进行连接，有效解决了在工程应用中难以从串联补偿控制保护系统中提取火花间隙的运行状态参数的问题，并为串补在线监测系统的开发提供了技术支持。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明具体实施方式的在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统的结构图；
图2是本发明具体实施方式的在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1是本发明具体实施方式的在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统的结构图。如图1所示，本发明所述在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统100包括：
火花间隙控制模块101，其与串联补偿控制保护模块102和运行状态参数提取模块103连接，用于接收串联补偿控制保护模块102发送的巡检脉冲，并向火花间隙运行状态参数提取模块103发送火花间隙的运行状态参数，其中，巡检脉冲是串联补偿控制保护模块102向火花间隙控制模块101发送的查询火花间隙运行状态参数的指令；
串联补偿控制保护模块102，其与火花间隙控制模块101和火花间隙运行状态参数提取模块103连接，用于向火花间隙控制模块101发送巡检脉冲，以及接收火花间隙运行状态参数提取模块103发送的火花间隙运行状态参数；
火花间隙运行状态参数提取模块103，其与火花间隙控制模块101和串联补偿控制保护模块102连接，用于接收火花间隙控制模块101发送的运行状态参数后发送至串联补偿控制保护模块102进行显示，以及在火花间隙运行状态参数提取模块103对运行状态参数进行光电转换、信息解码，并在解码的信息中加入新信息位进行编码后发送至上位机104；
上位机104，其与火花间隙运行状态参数提取模块103连接，用于接收火花间隙运行状态参数提取模块103发送的火花间隙的运行状态参数，实现对火花间隙运行状态的监测。
优选地，所述运行状态参数提取模块103包括：
有源分光器131，其用于将火花间隙控制模块101发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块102进行显示，一组发送至光电转换器132；
光电转换器132，其用于将有源分光器131发送的光信号转换为电平信号；
解码器133，其用于识别光电转换器132发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
编码器134，其用于接收解码器133发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元135；
数据打包单元135，其用于将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机104进行显示。
优选地，所述运行状态参数提取模块103还包括通信规约转换及数据接口136，其用于将数据打包单元135形成的数据按照通信协议进行加工，并通过与通信协议对应的接口传输至串联补偿运行状态显示单元105，其中，所述串联补偿运行状态显示单元105是监测串联补偿的主设备的运行状态参数的显示装置。
实际应用中，串补主电容器组、MOV、火花间隙等关键主设备对于串补装置的安全稳定运行均具有至关重要的作用。当越来越多的串补装置投入使用后，需要关注上述所有设备的运行状态，故需要开发一个串补在线监测系统，并通过系统中的串联补偿运行状态显示单元显示上述所有的设备运行状态，本发明所述的在线监测串联补偿用火花间隙运行状态的系统中提供通信规约转换及数据接口，使之与串补在线监测系统连接并进行火花间隙运行状态参数的传输，从而为所述串补在线监测系统的开发提供了有效的技术储备和支撑。
优选地，所述串联补偿的主设备包括串补主电容器组、金属氧化物限压器和火花间隙等。
优选地，所述火花间隙控制模块101和串联补偿控制保护模块102通过光纤连接。
优选地，所述火花间隙控制模块101包括第一火花间隙控制模块111和第二火花间隙控制模块112，串联补偿控制保护模块102包括第一串联补偿控制保护模块121和第二串联补偿控制保护模块122，且第一火花间隙控制模块111与第一串联补偿控制保护模块121连接并进行通信，第二火花间隙控制模块112与第二串联补偿控制保护模块122连接并进行通信。
优选地，所述第一火花间隙控制模块111和第二火花间隙控制模块112发送的火花间隙运行状态参数经火花间隙运行状态参数提取模块103的有源分光器、光电转换器、解码器和编码器分别进行处理后，再经数据打包单元合并成一组表征一相火花间隙运行状态的数据，通过接口传输至上位机。
图2是本发明具体实施方式的在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的方法的流程图。如图2所示，本发明所述的在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的方法200从步骤201开始。
在步骤201，火花间隙控制模块采集火花间隙的运行状态参数；
在步骤202，火花间隙控制模块根据串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，向火花间隙运行状态参数提取模块的有源分光器发送火花间隙的运行状态参数；
在步骤203，有源分光器将火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块，一组发送至光电转换器；
在步骤204，光电转换器将有源分光器发送的光信号转换为电平信号；
在步骤205，解码器识别光电转换器发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
在步骤206，编码器接收解码器发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元；
在步骤207，数据打包单元将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机进行显示。
优选地，所述方法还通过通信规约转换将数据打包单元形成的数据按照通信协议进行加工，并通过数据接口将加工后的数据传输至串联补偿运行状态显示单元，其中，所述串联补偿运行状态显示单元是监测串联补偿的主设备的运行状态参数的显示装置。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (6)
1.一种在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的系统，其特征在于，所述系统包括：
火花间隙控制模块，其与串联补偿控制保护模块和运行状态参数提取模块连接，用于接收串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，并向火花间隙运行状态参数提取模块发送火花间隙的运行状态参数，其中，巡检脉冲是串联补偿控制保护模块向火花间隙控制模块发送的查询火花间隙运行状态参数的指令；
串联补偿控制保护模块，其与火花间隙控制模块和火花间隙运行状态参数提取模块连接，用于向火花间隙控制模块发送巡检脉冲，以及接收火花间隙运行状态参数提取模块发送的火花间隙运行状态参数；
火花间隙运行状态参数提取模块，其与火花间隙控制模块和串联补偿控制保护模块连接，用于接收火花间隙控制模块发送的运行状态参数后发送至串联补偿控制保护模块进行显示，以及在火花间隙运行状态参数提取模块对运行状态参数进行光电转换、信息解码，并在解码的信息中加入新信息位进行编码后发送至上位机，其包括：
有源分光器，其用于将火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块进行显示，一组发送至光电转换器；
光电转换器，其用于将有源分光器发送的光信号转换为电平信号；
解码器，其用于识别光电转换器发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
编码器，其用于接收解码器发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元；
数据打包单元，其用于将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机进行显示；
通信规约转换及数据接口，其用于将数据打包单元形成的数据按照通信协议进行加工，并通过与通信协议对应的接口传输至串联补偿运行状态显示单元，其中，所述串联补偿运行状态显示单元是监测串联补偿主设备的运行状态参数的显示装置；
上位机，其与火花间隙运行状态参数提取模块连接，用于接收火花间隙运行状态参数提取模块发送的火花间隙的运行状态参数，实现对火花间隙运行状态的监测。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述串联补偿的主设备包括串联补偿主电容器组、金属氧化物限压器和火花间隙。
3.根据权利要求1至2中任意一个所述的系统，其特征在于，所述火花间隙控制模块和串联补偿控制保护模块通过光纤连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述火花间隙控制模块包括第一火花间隙控制模块和第二火花间隙控制模块，串联补偿控制保护模块包括第一串联补偿控制保护模块和第二串联补偿控制保护模块，且第一火花间隙控制模块与第一串联补偿控制保护模块连接并进行通信，第二火花间隙控制模块与第二串联补偿控制保护模块连接并进行通信。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一火花间隙控制模块和第二火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数经火花间隙运行状态参数提取模块的有源分光器、光电转换器、解码器和编码器分别进行处理后，再经数据打包单元合并成一组表征一相火花间隙运行状态的数据，通过接口传输至上位机。
6.一种采用权利要求1所述系统以在线监测串联补偿用火花间隙的运行状态的方法，其特征在于，所述方法包括：
火花间隙控制模块采集火花间隙的运行状态参数；
火花间隙控制模块根据串联补偿控制保护模块发送的巡检脉冲，向火花间隙运行状态参数提取模块的有源分光器发送火花间隙的运行状态参数；
有源分光器将火花间隙控制模块发送的火花间隙运行状态参数各自分成两组完全相同的光信号，其中一组发送至串联补偿控制保护模块，一组发送至光电转换器；
光电转换器将有源分光器发送的光信号转换为电平信号；
解码器识别光电转换器发送的电平信号，确认所述信号的完整性；
编码器接收解码器发送的信号，在其中加入信息位后进行编码并发送至数据打包单元；
数据打包单元将接收的进行编码后的信息打包并通过接口发送至上位机进行显示；
通过通信规约转换将数据打包单元形成的数据按照通信协议进行加工，并通过数据接口将加工后的数据传输至串联补偿运行状态显示单元，其中，所述串联补偿运行状态显示单元是监测串联补偿的主设备的运行状态参数的显示装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: No. 15, Qinghe Xiaoying East Road, Haidian District, Beijing Applicant after: China Electric Science Research Institute Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: No. 15, Qinghe Xiaoying East Road, Haidian District, Beijing Applicant before: China Electric Science Research Institute Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20181024 Address after: No. 15, Qinghe Xiaoying East Road, Haidian District, Beijing Applicant after: China Electric Science Research Institute Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: Electric Power Sciences Research Institute of State Grid Jibei Electric Power Company Limited Address before: No. 15, Qinghe Xiaoying East Road, Haidian District, Beijing Applicant before: China Electric Science Research Institute Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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