CN109521253B - 一种母线跟踪识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子监测技术领域，公开了一种母线跟踪识别方法及系统，多个母线电压测量单元同时采集各自母线的电压波形并分析计算每段母线电压的相关参数，包括电压频率及1、3、5、7、9、11、13次电压谐波的幅值；同时多个母线电压测量单元将分析计算得出的相关参数通过有线或无线通道传送给电流监测单元；电流监测单元采集容性高压设备的对地泄露电流波形并分析计算电流的相关参数。本发明通过分析各段母线电压和泄露电流波形的相似程度系数，确定容性高压设备当前工作在哪一段母线上；母线跟踪识别方法及系统需母线电压测量单元和电容性设备泄露电流测量单元协同完成。

Description

一种母线跟踪识别方法及系统
技术领域
本发明属于电子监测技术领域，尤其涉及一种母线跟踪识别方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：
一般情况下，高压变电站母线有多条输电线路可以切换供电，但每条输电线路的频率、各谐波含量幅值和相位有细微差别，在同一时刻只有其中一条线路提供电电压。由于容性设备的介质损耗大小和母线电压相位密切相关。如果不能准确确定母线供电线路，则介质损耗的测量将变得毫无意义。
在实际供电中，母线供电线路根据具体调度情况会发生切换，传统处理方式无法准确判断母线供电线路编号。因此，开展母线分段电压追踪、识别技术非常必要。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统处理技术，无法知道何时发生了母线切换。
(2)传统处理技术，无法准确判断母线供电线路编号。
(3)传统处理技术，导致后面一系列基于母线的参数测量失去意义。
(4)传统处理技术，无法正常实现测量数字化。
解决上述技术问题的难度和意义：
解决上述技术问题的难度：
各个电压、电流测量单元的谐波精确测量问题。这取决于传感器的响应特性、频谱特性\线性度。
各个电压、电流测量单元的准同步技术。
各个测量单元之间在复杂现场环境下的正常通讯问题。
解决上述技术问题的意义
实现母线跟踪识别。
基于母线电压的容性设备参数正确测量问题得到解决。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种母线跟踪识别方法及系统。本发明提供一种分段电压追踪、识别技术，该技术能够准确识别母线供电线路编号，从而准确计算高压容性设备介质损耗数值。
本发明是这样实现的，一种母线跟踪识别方法，所述母线跟踪识别方法包括：
母线电压测量单元同时采集多段母线的电压波形并分析计算每段母线电压的相关参数；电压采集时间需大于两个工频周期。考虑到电网波动，采集时间设置为50ms。各电压测量单元独自利用角差法精确计算各自母线电压频率f。若供电线路编号为K，则其母线电压频率用fK表示。完成K段母线电压频率fK计算后，利用改进DFT算法计算K段母线电压各奇次谐波的幅值U1K,U3K,U5K,U7K,U9K,U11K,U13K。。同时母线电压测量单元将分析计算得出的相关数据信息计算完成后，通过有线或无线通道传送给容性设备泄露电流测量单元；
容性设备泄露电流测量单元采集容性高压设备的对地电流波形并分析计算电流的相关参数；电流采集时间同样设置为50ms。根据不同母线提供的电压频率fK，分别利用改进DFT算法计算泄露电流各奇次谐波的幅值I1K,I3K,I5K,I7K,I9K,I11K,I13K。
由于容性设备的介损值一般较小,可等效为一个定值电容。因此，各谐波电流大小ImK与谐波电压UmK成线性关系，ImK＝2πfCUmK，其中C是容性设备等效电容值。各谐波电压UmK除以U1K,完成归一化，即
Figure BDA0001899281620000021
得到归一化的谐波电压序列。同理，利用公式
Figure BDA0001899281620000022
完成各次电流谐波的归一化。
电压电流完成归一化后，再利用公式
Figure BDA0001899281620000031
其中m＝1，3，57，9，11，13，K是母线编号。
计算两个序列的相似度。PK值最小的则为工作母线。通过分析各段母线电压和泄露电流的相似程度系数，可以确定容性高压设备当前工作在那一段母线上；
再利用选中实际供电工作母线电压、泄露电流参数计算最终结果。
进一步，每段母线电压的相关参数，包括电压频率及1、3、5、7、9、11、13次电压谐波的幅值；
利用这些参数信息完成各段母线对应频率下的泄露电流信号波形分析，包括1，3，5，7，9，11，13次电流谐波的幅值分析。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述的母线跟踪识别方法的母线跟踪识别系统，所述母线跟踪识别系统包括多个母线电压测量单元和一个容性设备泄露电流测量单元；
多个母线电压测量单元，用来测量不同进线处的母线电压；
容性设备泄露电流测量单元，用来测量流过容性设备的泄露电流。
进一步，所述电压测量单元采用小型PT传感器，容性设备泄露电流测量单元采用工频泄露电流传感器。
进一步，所述容性设备泄露电流采用单匝穿心原理，不与容性设备接地线发生电的直接联系，用于完成泄露电流信号的提取。
进一步，母线电压测量单元、电容性设备泄露电流测量单元同步测量或不同步测量。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述母线跟踪识别系统的高压变电站。
本发明中，变电站母线有多条输电线路可以切换，但同一时刻只有其中一条线路提供电电压。电压测量单元的多少由具体供电情况决定。
通过母线电压和谐波电流的相似程度分析，确定真正的供电线路。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
实现母线电压自动追踪、识别，及时准确确定供电线路编号，为基于母线电压的其它测量装置提供实际电压信号。
本发明实现了变电站分段母线分裂运行时，在线监测装置能自动追踪、识别容性高压设备所处的母线段。该技术的实现需母线电压测量单元和电容性设备泄露电流测量单元协同配合完成。母线电压测量单元同时采集多段母线的电压波形并分析计算每段母线电压的相关参数，包括电压频率及1、3、5、7、9、11、13次电压谐波的幅值和相位；同时母线电压测量单元将分析计算得出的相关数据信息通过有线或无线通道传送给泄露电流监测装置。泄露电流监测装置采集容性高压设备的对地电流波形并分析计算电流的相关参数。泄露电流监测装置在收到母线电压的相关参数信息后，利用这些参数信息完成各段母线对应频率下的泄露电流信号波形分析，包括1，3，5，7，9，11，13次电流谐波的幅值和相位分析，通过分析各段母线电压和泄露电流的相似程度系数，确定容性高压设备当前工作在那一段母线上。最后利用选中实际供电工作母线电压、泄露电流参数计算最终结果。
本发明的优点还有：
可以准确识别母线供电线路；电流采用接地线单匝穿心技术，不破坏原有结构，不影响系统安全。由于只使用谐波幅值信息，电压、电流监测单元无需严格同步。安装施工方便。具有智能分析功能；具有通讯功能，可以上传相应数据；组网方便；功能可灵活扩展，赋予新功能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的母线供电方式和测量单元分布图。
图2是本发明实施例提供的母线跟踪识别系统图。
图3是本发明实施例提供的母线跟踪识别流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的母线跟踪识别方法，包括：
母线电压测量单元同时采集多段母线的电压波形并分析计算每段母线电压的相关参数；同时母线电压测量单元将分析计算得出的相关数据信息通过有线或无线通道传送给电容性设备泄露电流测量单元；
电容性设备泄露电流测量单元采集容性高压设备的对地电流波形并分析计算电流的相关参数；
电容性设备泄露电流测量单元在收到母线电压的相关参数信息后，利用这些参数信息完成各段母线对应频率下的泄露电流信号波形分析；通过分析各段母线电压和泄露电流的相似程度系数，确定容性高压设备当前工作在那一段母线上；
再利用选中实际供电工作母线电压、泄露电流参数计算最终结果。
每段母线电压的相关参数，包括电压频率及1、3、5、7、9、11、13次电压谐波的幅值和相位；
利用这些参数信息完成各段母线对应频率下的泄露电流信号波形分析，包括1，3，5，7，9，11，13次电流谐波的幅值和相位分析。
如图1、图2,本发明实施例提供的母线跟踪识别系统，包括多个母线电压测量单元、一个容性设备泄露电流测量单元。
电压测量单元用于监测各个母线供电线路进线处的电压波形；
电流测量单元用来测量容性设备泄露电流波形。
所述电压传感器单元所述电压测量单元采用PT传感器，容性设备泄露电流测量单元采用工频泄露电流传感器。
电流测量单元用来测量高压容性设备的对地泄露电流。电流传感器采用单匝穿心原理，不与容性设备接地线发生电的直接联系，用于完成电流信号的提取。
电压测量单元完成电压信号波形的调理、采集和理论分析，包括电压频率及1，3，5，7，9，11，13次电压谐波的幅值。将不同供电线路的电压测量信息通讯至电流测量单元。电流测量单元利用这些信息完成各自母线频率下的电流信号波形理论分析，包括1，3，5，7，9，11，13次电流谐波的幅值。
通过不同供电线路电压和电流波形的相似程度分析，确定给变电站母线供电的到底是哪一条输电线路。
图3是本发明实施例提供的母线跟踪识别流程图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种母线跟踪识别方法，其特征在于，所述母线跟踪识别方法包括：
利用有线或无线通道，实现电压、电流测量单元的准同步采样；
多个母线电压测量单元，用于同时采集多段母线的电压波形，并分析计算每段母线电压的相关参数；各电压测量单元独自利用角差法计算各自母线电压频率f；供电线路编号为K，母线电压频率用fK表示；完成K段母线电压频率fK计算后，利用改进DFT算法计算K段母线电压各奇次谐波的幅值U1K,U3K,U5K,U7K,U9K,U11K,U13K；计算得出的相关参数，通过有线或无线通道传送给容性设备泄露电流测量单元；
容性设备泄露电流测量单元，采集高压容性设备的对地泄露电流波形并分析计算电流的相关参数；根据不同母线提供的电压频率fK，分别利用改进DFT算法计算泄露电流各奇次谐波的幅值I1K,I3K,I5K,I7K,I9K,I11K,I13K；
各谐波电流大小ImK与谐波电压UmK成线性关系，ImK＝2πfCUmK，其中C是容性设备等效电容值；
各谐波电压UmK除以U1K,完成归一化，为
Figure FDA0002605366500000011
得到归一化的谐波电压序列；利用公式
Figure FDA0002605366500000012
完成各次电流谐波的归一化；电压电流完成归一化后，再利用公式
Figure FDA0002605366500000013
其中m＝1,3,5,7,9,11,13,K是母线编号；
计算两个序列的相似度；PK值最小的则为工作母线；通过分析各段母线电压和泄露电流的相似程度系数，确定容性高压设备当前工作在那一段母线上。
2.如权利要求1所述的母线跟踪识别方法，其特征在于，每段母线电压的相关参数，包括电压频率f及1、3、5、7、9、11、13次电压谐波的幅值U1,U3,U5,U7,U9,U11,U13；
利用这些参数信息完成各段母线对应频率下的泄露电流信号波形分析，包括1，3，5，7，9，11，13次电流谐波的幅值I1,I3,I5,I7,I9,I11,I13分析。
3.一种实施权利要求1所述的母线跟踪识别方法的母线跟踪识别系统，其特征在于，所述母线跟踪识别系统包括多个母线电压测量单元和容性设备泄露电流测量单元；
多个母线电压测量单元，用来测量不同进线处的母线电压；
容性设备泄露电流测量单元，用来测量流过容性设备的泄露电流。
4.如权利要求3所述的母线跟踪识别系统，其特征在于，所述电压测量单元采用小型PT传感器，容性设备泄露电流测量单元采用工频泄露电流传感器。
5.如权利要求3所述的母线跟踪识别系统，其特征在于，所述容性设备泄露电流采用单匝穿心原理，不与容性设备接地线发生电的直接联系，用于完成泄露电流信号的提取。
6.如权利要求3所述的母线跟踪识别系统，其特征在于，母线电压测量单元、电容性设备泄露电流测量单元同步测量或不同步测量。
7.一种搭载权利要求4～6任意一项所述母线跟踪识别系统的高压变电站。
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