CN108982989A - 基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，由状态采集模块、数据转换模块、现场控制终端、现场存储模块、远程传输模块、后台监测评估模块和电源模块组成。状态采集模块采集多状态检测数据。采集到的数据经转换后由现场控制终端保存到现场存储模块中并通过远程传输模块传输到后台监测评估模块，自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线供控制人员监测运行状态和及时发现问题。后台监测评估模块还可以自动分析评估并在异常情况下发出报警信号。本发明通过对接地极运行状态的在线监测省去了人工巡检的工作量，并避免了人工巡检在时间空间上的限制。同时可以积累大量运行数据，对接地极运行状态有更精确的分析。

Description

基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统

技术领域

本发明属于电力系统在线监测领域，尤其涉及特高压直流输电接地极运行状态监测与评估领域。

背景技术

接地极是特高压直流输电系统的重要工程设施。高压直流输电工程从经济上考虑一般先建成一极投入运行，另一极建成后再双极运行。另外，在一极检修或者闭锁的情况下也会采用单极大地回路方式运行电流从送端换流站线路流出，在受端换流站接地极处流入大地，以大地为传输介质从送端换流站接地极返回，形成完整的回路。在这种情况下接地极入地电流会很大，其运行状态正常与否直接影响到直流输电的安全运营和经济效益。

目前接地极的检修以及运行参数的釆集完全依靠人工完成，这种方式不能获得接地极的实时运行数据且一月一次，人工费用高。因为接地极一般距离城市较远，大多在几十千米外，按照接地极设计寿命30年计算，每月检修一次，一个接地极终身的检修费用约50—200万元。并且人工检修的盲目性大，对接地极本身造成人为因素损坏，对接地极的正常运行造成隐患，降低了利用率和可靠性。因此，对特高压直流接地极运行状态进行监测评估具有重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，能够实时监测接地极的入地电流大小、土壤温湿度、水位数据，并可以实时观测到接地极运行视频。提高了运维的智能化，提高了电力系统运行的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其包括：状态采集模块、数据转换模块、现场控制终端、现场存储模块、远程传输模块、后台监测评估模块和电源模块组成，其中，所述状态采集模块，用于采集接地极运行时的入地电流大小、土壤温度和湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位高度以及接地极实时运行的视频，进行多状态检测；数据转换模块，用于将状态采集模块采集到的多状态数据经滤波、放大和A/D转换后由现场控制终端保存到现场存储模块中并通过远程传输模块传输到后台监测评估模块；现场控制终端用于控制现场各模块的稳定合理运行；现场存储模块用于存储测得的各状态数据；远程传输模块用于将现场测得的接地极运行状态数据远程传回后台监测评估模块；监测评估模块用于自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线供控制人员监测运行状态和及时发现问题，后台监测评估模块还对接收到的数据进行自动分析评估，综合多种运行状态参量分析接地极运行状态，并在异常情况下发出报警信号。

进一步的，所述状态采集模块包括霍尔直流传感器、土壤温湿度传感器、土壤电阻率传感器、土壤PH值传感器、水位传感器、摄像头，前述六种传感器分别监测接地极入地电流大小、土壤温度和湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位高度和接地极实时运行视频。

进一步的，所述状态采集模块中的霍尔直流传感器的量程为0-800A，测量误差控制在10％以内；所述状态采集模块中土壤温湿度传感器，对土壤温度测量范围为-50℃-80℃，对土壤湿度测量范围为0～100％相对湿度，测量误差不大于3％；所述状态采集模块中水位传感器测量范围为0-8m，测量精度不大于1％；所述状态采集模块中接地极视频采集装置采用红外摄像头，白天夜间24小时都可以实时传回视频画面进行监控。

进一步的，所述数据转换模块对传感器采集到的数据进行放大、滤波和AD转换，将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，并将该信号传送给现场控制终端中的单片机；还将后台监测评估模块发送来的控制信息转换成相应的电信号，传输给现场设备动作。

进一步的，所述后台监测评估模块的监测功能包括：将现场监测到的接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位和视频信号实时显示出来，得到接地极实时运行的状态数据，同时还控制采集接地极状态数据的频率。

进一步的，所述后台监测评估模块还对接收到的数据进行自动分析评估，是基于以下步骤：

步骤1：给出接地极正常运行时各特征量的阈值向量F，导入到系统中；

步骤2：采集接地极正常运行时能影响接地极运行状态的的所有特征量信息，包括接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位，形成特征值向量T；

步骤3：根据各个特征量信息在在接地极系统运行状态中的重要性和关系，给出各特征量的权重矩阵Q；

步骤4：当特征值向量T中某一个特征量值超过阈值向量F对应值时，只对该值对应的某一个运行状态报警；

步骤5：根据接地极实际正常运行情况给出接地极正常运行状态加权阈值S，当特征值向量T乘以各特征量的权重矩阵Q得到的接地极运行状态加权值大于S即T×Q＞S时，系统对接地极整体运行状态报警，提醒运维人员检查接地极运行情况；

步骤6：后台监测评估模块会自动生成接地极状态参数报表和变化趋势曲线并保存，接地极出现故障时可随时调出发生故障时接地极运行状态特征量信息的变化情况，分析故障原因。

进一步的，所述远程传输模块传输方式采用GPRS传输模式将监测到的接地极运行状态传回后台监测评估模块。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明系统测量准确，数据及时可靠，安装简便，维护简单，可以供运人员在线实时监测接地极各种运行数据。省去了人工巡检的工作量，并避免了人工巡检在时间空间上的限制。本发明较其他系统对接地极状态量监测更全面，同时增加了评估系统，可以综合多种运行状态计算发现接地极运行异常时发出报警信号。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统整体结构图；

图2为本发明基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统状态采集模块功能结构图；

图3为后台监测评估模块工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

如图1种基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统整体结构图所示，该系统包括状态采集模块、数据转换模块、现场控制终端、现场存储模块、远程传输模块、后台监测评估模块和电源模块组成。

状态采集模块采集接地极多种状态数据通过数据处理后存储到现场存储模块，并通过远程传输模块传输到后台监测评估模块。控制人员可在后台终端监测传回的各种数据，同时后台监测评估模块自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线，对接收到的数据进行自动分析评估，综合多种运行状态参量分析接地极运行状态，并在异常情况下发出报警信号。同时，后台监测评估模块可以自由设置各种监测数据采样时间间隔。

如图2所示，所述状态采集模块包括霍尔直流传感器、土壤温湿度传感器、土壤电阻率传感器、土壤PH值传感器、水位传感器、摄像头，六个传感器分别监测接地极入地电流大小、土壤温度和湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位高度和接地极实时运行视频。

其中所述状态采集模块中的霍尔直流传感器安装方便，原副边之间电气隔离，不电接触被测电路，量程为0-800A，测量误差控制在10％以内；所述状态采集模块中土壤温湿度传感器，对土壤温度测量范围为-50℃-80℃，对土壤湿度测量范围为0～100％相对湿度，测量误差不大于3％；所述状态采集模块中水位传感器测量范围为0-8m，测量精度不大于1％；所述状态采集模块中接地极视频采集装置采用红外摄像头，白天夜间24小时都可以实时传回视频画面进行监控。

图1中数据转换模块对传感器采集到的数据进行放大、滤波和AD转换将采集到的是模拟信号转换成数字信号，并将数据传送给现场控制终端中的单片机；将后台监测评估模块发送来的控制信息转换成相应的电信号。

图1中远程传输模块传输方式采用GPRS传输模式将监测到的接地极运行状态传回后台监测评估模块。

图1中后台监测评估模块检测功能可以将现场监测到的接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位和视频信号实时显示出来，得到接地极实时运行的状态数据。同时可以控制采集接地极状态数据的频率。

如图3所示，所述后台监测评估模块的评估功能是基于以下步骤运作的：

步骤1：给出接地极正常运行时各特征量的阈值向量F，导入到系统中；

步骤2：采集接地极正常运行时能影响接地极运行状态的的所有特征量信息，包括接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位，形成特征值向量T；

步骤3：根据各个特征量信息在在接地极系统运行状态中的重要性和关系，给出各特征量的权重矩阵Q；

步骤4：当特征值向量T中某一个特征量值超过阈值向量F对应值时，只对该值对应的某一个运行状态报警；

步骤5：根据接地极实际正常运行情况给出接地极正常运行状态加权阈值S，当特征值向量T乘以各特征量的权重矩阵Q得到的接地极运行状态加权值大于S即时，系统对接地极整体运行状态报警，提醒运维人员检查接地极运行情况。

步骤6：后台监测评估模块会自动生成接地极状态参数报表和变化趋势曲线并保存，接地极出现故障时可随时调出发生故障时接地极运行状态特征量信息的变化情况，可进一步分析故障原因。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，包括：状态采集模块、数据转换模块、现场控制终端、现场存储模块、远程传输模块、后台监测评估模块和电源模块组成，其中，所述状态采集模块，用于采集接地极运行时的入地电流大小、土壤温度和湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位高度以及接地极实时运行的视频，进行多状态检测；数据转换模块，用于将状态采集模块采集到的多状态数据经滤波、放大和A/D转换后由现场控制终端保存到现场存储模块中并通过远程传输模块传输到后台监测评估模块；现场控制终端用于控制现场各模块的稳定合理运行；现场存储模块用于存储测得的各状态数据；远程传输模块用于将现场测得的接地极运行状态数据远程传回后台监测评估模块；监测评估模块用于自动生成设备状态参数报表和变化趋势曲线供控制人员监测运行状态和及时发现问题，后台监测评估模块还对接收到的数据进行自动分析评估，综合多种运行状态参量分析接地极运行状态，并在异常情况下发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述状态采集模块包括霍尔直流传感器、土壤温湿度传感器、土壤电阻率传感器、土壤PH值传感器、水位传感器、摄像头，前述六种传感器分别监测接地极入地电流大小、土壤温度和湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位高度和接地极实时运行视频。

3.根据权利要求2所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述状态采集模块中的霍尔直流传感器的量程为0-800A，测量误差控制在10％以内；所述状态采集模块中土壤温湿度传感器，对土壤温度测量范围为-50℃-80℃，对土壤湿度测量范围为0～100％相对湿度，测量误差不大于3％；所述状态采集模块中水位传感器测量范围为0-8m，测量精度不大于1％；所述状态采集模块中接地极视频采集装置采用红外摄像头，白天夜间24小时都可以实时传回视频画面进行监控。

4.根据权利要求1所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述数据转换模块对传感器采集到的数据进行放大、滤波和AD转换，将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，并将该信号传送给现场控制终端中的单片机；还将后台监测评估模块发送来的控制信息转换成相应的电信号，传输给现场设备动作。

5.根据权利要求1所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述后台监测评估模块的监测功能包括：将现场监测到的接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位和视频信号实时显示出来，得到接地极实时运行的状态数据，同时还控制采集接地极状态数据的频率。

6.根据权利要求5所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述后台监测评估模块还对接收到的数据进行自动分析评估，是基于以下步骤：

步骤1：给出接地极正常运行时各特征量的阈值向量F，导入到系统中；

步骤2：采集接地极正常运行时能影响接地极运行状态的的所有特征量信息，包括接地极入地电流大小、土壤温湿度、土壤电阻率、土壤酸碱度、接地极水井水位，形成特征值向量T；

步骤3：根据各个特征量信息在在接地极系统运行状态中的重要性和关系，给出各特征量的权重矩阵Q；

步骤4：当特征值向量T中某一个特征量值超过阈值向量F对应值时，只对该值对应的某一个运行状态报警；

步骤5：根据接地极实际正常运行情况给出接地极正常运行状态加权阈值S，当特征值向量T乘以各特征量的权重矩阵Q得到的接地极运行状态加权值大于S即T×Q＞S时，系统对接地极整体运行状态报警，提醒运维人员检查接地极运行情况；

步骤6：后台监测评估模块会自动生成接地极状态参数报表和变化趋势曲线并保存，接地极出现故障时可随时调出发生故障时接地极运行状态特征量信息的变化情况，分析故障原因。

7.根据权利要求1-6之一所述的基于多特征量信息的特高压直流接地极运行状态评估系统，其特征在于，所述远程传输模块传输方式采用GPRS传输模式将监测到的接地极运行状态传回后台监测评估模块。