CN109470915A - 微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统。包括电流采集模块、数据转换模块、总控制模块、电源供电模块、数据储存模块、远程传输模块及远程监测评估模块。电流采集模块采集微气象区下接地极电流数据通过数据转换模块转换后在总控制模块控制下储存在数据储存模块并且经过远程传输模块传送到远程监测评估模块对数据进一步分析监测。远程监测评估模块对传回的大量的数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，在监测到的数据存在异常或预测可能发生异常时发出报警信号。本发对接地极入地电流的监测及分析更加地精确。同时在一定程度上减免了异常状况时监测人员安全事故的发生。

Description

微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统

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在线监测领域。

背景技术

微气象是指由于下垫面的某些构造特征所引起的近地面大气层中和上层土壤中的小范围气候特点，这种小范围的气候特点一般表现在个别气象的数值上，有时表现在个别天气现象(如风、雾、霜、雨凇等)上。其中在-40℃～-60℃的极寒地区，在该微气象区下，对接地系统的正常运行时一个极大地挑战。

高压直流输电在进行理想的两极输电时接地极的入地电流为零，当使用单极输电、两极电流不均匀、遭受雷击或出现故障时，通过大地传输的电流会通过接地极，入地电流会很大。所以通过监测入地电流可以一定程度地推算出接地极或输电线路的运行状态。

近几年，随着电网技术的迅速发展，高电压直流输电线路覆盖率大大提高，微气象区输电线路频发因自然灾害引起的事故，而为了避免这些问题的发生，现在对接地极以及传输线路的检修大多都是通过安排巡检人员进行人工监测，耗时耗力，维护成本极高。并且人工测量并不准确，降低了系统的可靠性。因此，能够远程监测的高压直流输电接地极入地电流监测及评估方法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。提出了一种能够远程实时地监测各个地点接地极的各个方位的入地电流大小，减少了人力的成本，节约了时间，提高了系统的可靠性的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统。本发明的技术方案如下：

一种微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其包括：电流采集模块、数据转换模块、总控制模块、电源供电模块、数据储存模块、远程传输模块及远程监测评估模块，其中所述总控制模块分别与数据转换模块、数据储存模块、电源供电模块及远程传输模块相连接，所述电流采集模块与数据转换模块相连接，所述远程传输模块与远程监测评估模块相连接；所述电流采集模块用于采集微气象区下的接地极电流数据，通过数据转换模块转换后在总控制模块控制下储存在数据储存模块中，并且经过远程传输模块传送到远程监测评估模块对接地极入地电流数据进行分析监测；远程监测评估模块对传回的大量的接地极电流数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，在监测到的数据存在异常或预测可能发生异常时发出报警信号。

进一步的，所述电流采集模块使用磁平衡式霍尔直流电流传感器进行电流的采集，霍尔直流电流传感器量程为0～1000A，测量误差在5％以内。

进一步的，所述数据转换模块将电流采集模块采集到的接地极电流的模拟信号进行滤波、放大、AD转换得到处理后数字信号传送给总控制模块。

进一步的，所述总控制模块使用单片机作为核心，获取数据转换模块处理后得到的数字信号，并把数据发送给数据储存模块进行保存，同时把数据发送给远程传输模块。

进一步的，所述远程传输模块使用GPRS的传输方式对数据进行远距离传输，将总控制模块处理的接地极电流监测数据传输回远程监测评估模块，将由监测人员发送或系统分析得到的控制命令传送给总控制模块。

进一步的，所述远程监测评估模块接收到接地极入地电流数据，将其存储，并且自动生成接地极入地电流数据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，并且自动进行分析，判断得到的接地极工作状态是否正常。

进一步的，所述远程监测评估模块判断接地极入地电流是否异常包括以下步骤：

步骤1：将雷电击中输电线的入地电流波形、线路单相接地故障入地电流波形、换相失败入地电流波形在内的故障电流波形导入系统中；

步骤2：系统判断接地极入地电流在短时间内变化较大时，对监测到的接地极入地电流波形进行拟合；

步骤3：与导入系统中的几种故障情况下的入地电流波形进行对比，给出报警信号并指出故障类型；当系统里没有对应故障类型，则报警给出故障类型为未知故障。

进一步的，所述微气象区指在极寒地区，温度约为-40℃～-60℃的区域。

进一步的，所述远程监测评估模块对传回的大量的接地极电流数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，具体包括步骤：

步骤1：建立入地电流采集数据库，包括序号、时间、电流大小，实时绘制入地电流时间大小曲线；

步骤2：对所测得的最近24个小时数据进行拟合得到表达24小时数据的函数，用该函数绘制接下来24小时入地电流预测曲线；

步骤3：将实时曲线与预测曲线绘制在同一图中；

步骤4：实时曲线随实测数据实时更新，拟合函数也随实测数据的更新随时更新，预测曲线随拟合函数更新实时更新，从而达到预测作用。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明所测量的接地极入地电流数据可以供控制人员远程在线实时地任意调取，没有空间和时间的限制，维护成本低，测量精度高，监测效果好，并且能够全方位得对整个输电系统进行运行监控。当有部分输电系统出现异常时系统会自动进行报警，并且具备预警功能。本系统可以根据已经测得的数据进行分析拟合，从而预测未来24小时入地电流大小。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例微气象区下基于霍尔直流电流传感器的高压直流输电接地极入地电流监测及评估方法整体结构图；

图2为远程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中微气象区下基于霍尔直流电流传感器的高压直流输电接地极入地电流监测及评估方法整体结构如图所示，实现该测量方法的系统包括电流采集模块、数据转换模块、总控制模块、电源供电模块、数据储存模块、远程传输模块、远程监测评估模块。

电流采集模块采集微气象区下接地极电流数据，通过数据转换模块转换后在总控制模块控制下储存在数据储存模块，并且经过远程传输模块传送到远程监测评估模块对数据进一步分析监测。远程监测评估模块对传回的大量的数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，在监测到的数据存在异常或预测可能发生异常时发出报警信号。监测人员可以随时调出监测数据进行查看。

所述微气象区指该区域气象参数会在小范围内发生变化，发明中的微气象区指在极寒地区，温度约为-40℃～-60℃，在该地区气温过低对接地极的工作及入地电流的散流会造成很大影响。

如图2所示，所述电流采集模块使用磁平衡式霍尔直流电流传感器进行电流的采集，霍尔直流电流传感器量程为0～1000A，测量误差在5％以内。

图1中数据转换模块将电流采集模块采集到的接地极电流的模拟信号进行滤波、放大、AD转换得到处理后数字信号传送给总控制模块。

图1中总控制模块使用单片机作为核心，获取数据转换模块处理后得到的数字信号，并把数据发送给数据储存模块进行保存，同时把数据发送给远程传输模块。

图1中远程传输模块使用GPRS的传输方式对数据进行远距离传输，将总控制模块处理的接地极电流监测数据传输回远程监测评估模块，将由监测人员发送或系统分析得到的控制命令传送给总控制模块。

图1中远程监测评估模块接收到接地极入地电流数据，将其存储，并且自动生成接地极入地电流数据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。并且自动进行分析，判断得到的接地极工作状态是否正常。

所述远程监测评估模块判断接地极入地电流是否异常是基于以下步骤运作的：

步骤1：将雷电击中输电线的入地电流波形，线路单相接地故障入地电流波形，换相失败入地电流波形等故障电流波形导入系统中；

步骤2：系统判断接地极入地电流在短时间内变化较大时，对监测到的接地极入地电流波形进行拟合；

步骤3：与导入系统中的几种故障情况下的入地电流波形进行对比，给出报警信号并指出故障类型；如系统里没有对应故障类型，则报警给出故障类型为未知故障。

所述远程监测评估模块对传回的大量的接地极电流数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，具体包括步骤：

步骤1：建立入地电流采集数据库，包括序号、时间、电流大小，实时绘制入地电流时间大小曲线；

步骤2：对所测得的最近24个小时数据进行拟合得到表达24小时数据的函数，用该函数绘制接下来24小时入地电流预测曲线；

步骤3：将实时曲线与预测曲线绘制在同一图中；

步骤4：实时曲线随实测数据实时更新，拟合函数也随实测数据的更新随时更新，预测曲线随拟合函数更新实时更新，从而达到预测作用。

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 (9)

1.一种微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，包括：电流采集模块、数据转换模块、总控制模块、电源供电模块、数据储存模块、远程传输模块及远程监测评估模块，其中所述总控制模块分别与数据转换模块、数据储存模块、电源供电模块及远程传输模块相连接，所述电流采集模块与数据转换模块相连接，所述远程传输模块与远程监测评估模块相连接；所述电流采集模块用于采集微气象区下的接地极电流数据，通过数据转换模块转换后在总控制模块控制下储存在数据储存模块中，并且经过远程传输模块传送到远程监测评估模块对接地极入地电流数据进行分析监测；远程监测评估模块对传回的大量的接地极电流数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，在监测到的数据存在异常或预测可能发生异常时发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述电流采集模块使用磁平衡式霍尔直流电流传感器进行电流的采集，霍尔直流电流传感器量程为0～1000A，测量误差在5％以内。

3.根据权利要求1所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述数据转换模块将电流采集模块采集到的接地极电流的模拟信号进行滤波、放大、AD转换得到处理后数字信号传送给总控制模块。

4.根据权利要求1所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述总控制模块使用单片机作为核心，获取数据转换模块处理后得到的数字信号，并把数据发送给数据储存模块进行保存，同时把数据发送给远程传输模块。

5.根据权利要求1所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述远程传输模块使用GPRS的传输方式对数据进行远距离传输，将总控制模块处理的接地极电流监测数据传输回远程监测评估模块，将由监测人员发送或系统分析得到的控制命令传送给总控制模块。

6.根据权利要求1所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述远程监测评估模块接收到接地极入地电流数据，将其存储，并且自动生成接地极入地电流数据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，并且自动进行分析，判断得到的接地极工作状态是否正常。

7.根据权利要求6所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述远程监测评估模块判断接地极入地电流是否异常包括以下步骤：

步骤1：将雷电击中输电线的入地电流波形、线路单相接地故障入地电流波形、换相失败入地电流波形在内的故障电流波形导入系统中；

步骤2：系统判断接地极入地电流在短时间内变化较大时，对监测到的接地极入地电流波形进行拟合；

步骤3：与导入系统中的几种故障情况下的入地电流波形进行对比，给出报警信号并指出故障类型；当系统里没有对应故障类型，则报警给出故障类型为未知故障。

8.根据权利要求1-7之一所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述微气象区指在极寒地区，温度约为-40℃～-60℃的区域。

9.根据权利要求1-7之一所述的微气象下的高压直流输电接地极入地电流监测及评估系统，其特征在于，所述远程监测评估模块对传回的大量的接地极电流数据自动进行综合分析，生成所有采集时刻入地电流的参数表以及预测变化曲线，具体包括步骤：

步骤1：建立入地电流采集数据库，包括序号、时间、电流大小，实时绘制入地电流时间大小曲线；

步骤2：对所测得的最近24个小时数据进行拟合得到表达24小时数据的函数，用该函数绘制接下来24小时入地电流预测曲线；

步骤3：将实时曲线与预测曲线绘制在同一图中；

步骤4：实时曲线随实测数据实时更新，拟合函数也随实测数据的更新随时更新，预测曲线随拟合函数更新实时更新，从而达到预测作用。