CN109669090A - 一种基于星架总支电流及中性点电压监测的运行干抗缺陷诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于星架总支电流及中性点电压监测的运行干抗缺陷诊断方法，属于检修试验方法领域。本运行干抗缺陷诊断方法包括相位同步、高精度前端调理电路、高分辨率模拟模数转换电路和高速数据处理等技术。系统包括星架总支电流监测、中性点电压监测和主站三部分，通过光纤或无线通讯的方式，实现各星架总支电流、中性点电压等的测量。工作过程如下：根据主网电流相位来同步多个星架总支电流测量；采样数据通过光纤或无线通讯的方式传送到测量主站；两端同时通过光纤，由主站软件对测量数据进行对比，计算出各星架总支电流的差异，结合中性点电压测量数据，由分析数据模型给出运行干抗实时状态变化分析。

Description

一种基于星架总支电流及中性点电压监测的运行干抗缺陷诊 断方法

技术领域

本发明涉及检修试验方法技术领域，特别涉及一种基于星架总支电流及中性点电压监测，通过同步采集和比对各星架总支电流值、运行干抗中性点电压值，对运行干抗的运行缺陷进行实时分析和诊断。

背景技术

干式空心并联电抗器具有结构简单紧凑、坚固密实、运行噪音低、涡流损耗小、电压分布均匀、耐候性好等优点，但在实际生产和运行过程中也存在很多问题，如电抗器断股、烧损等故障，这不仅有产品设计、制造工艺和质量控制方面的问题，同时也有运行维护的原因，运行人员无法了解设备的实际运行状态，无法发现设备初期故障隐患，从而不能及时检修进而造成电抗器烧毁等事故发生。目前每半年对电抗器进行一次停电检查，目的性不强，维护量较大。到目前为止，尚无有效的在线监测手段来发现电抗器运行中的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种具有体积重量小、抗干扰能力强、测量精度高和可靠性高的运行干抗的缺陷诊断方法。

本发明提供的一种卡运行干抗的运行缺陷诊断装置由多个星架总支电流检测装置、电源供电及管理、中性点电压监测、传感信号采集与通讯、星架总支电流检测传感部分和数据处理平台组成。

星架总支电流检测装置固定安装在所述运行干抗星架电流排上，通过装置卡槽包夹固定在所述运行干抗星架电流排上并且使母排整个截面完整嵌入进卡槽中；星架总支电流检测装置包含电源供电及管理、传感信号采集与通讯和星架总支电流检测传感部分；

中性点电压监测通过闭合金属悬挂装置固定在中性点上，通过屏蔽接地线连接到大地；所述中性点电压监测包含传感信号采集与通讯，用于监测运行干抗中性点电压；

星架总支电流检测装置和所述中性点电压监测通过光纤将测量数据传送给所述数据处理平台，完成数据采集及比对。

中性点电压监测通过闭合金属悬挂装置固定在中性点上，通过屏蔽接地线连接到大地；中性点电压监测包含传感信号采集与通讯，用于监测运行干抗中性点电压；

作为优选，星架总支电流检测装置为长圆柱形，沿圆柱体径向开槽；星架总支电流检测装置的卡槽完整包裹所述运行干抗星架母排，线路连通构成电气回路，用于精确测量星架总支电流及取能；

作为优选，星架总支电流检测装置，外壳采用3层屏蔽结构。

作为优选，星架总支电流检测装置的内部电路及结构采用耐高温设计。

作为优选，数据处理平台包含数据库分析系统及运行干抗数据诊断模型。

作为优选，中性点电压监测采用等电位屏蔽技术，且包含闭合金属悬挂装置。

本发明提供的运行干抗的缺陷诊断方法具有安装便捷，可维护性强、耐高温，抗强电磁场干扰能力强，测量精度高，可靠性高、诊断方法直观有效的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的系统构成原理框图。

图2为本发明实施例提供的中性点电压传感器结构图。

图3为本发明实施例提供的高压侧CT取电电路结构示意图。

图4为本发明实施例提供的网络拓扑结构示意图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种卡运行干抗的运行缺陷诊断装置由多个星架总支电流检测装置、电源供电及管理、中性点电压监测、传感信号采集与通讯、星架总支电流检测传感部分和数据处理平台组成。

首先要考虑测量装置的设计，在满足可实现长时间挂网运行的同时还要保证测量的精度和稳定性。要求缺陷诊断装置要在很宽的取值范围内及环境条件下，都有良好的精度和稳定性。

其次根据功能和用途，运行干式电抗器缺陷诊断方法必须满足以下几个基本条件：

(1)可以在电网系统正常运行的情况下带电长期运行，且不会给电网运行带来不良影响；

(2)能够准确地测量被检干式电抗器所在回路当前的星架总支电流，测量结果应该具有较高的准确度和稳定性；

(3)被检干式电抗器的各星臂电流能够实现同步测量及比对；

(4)中性点电压监测要求具备宽范围及强抗干扰能力。

为满足上述设计要求，干式电抗器缺陷诊断系统包括相位同步、高精度前端调理电路、高分辨率模拟模数转换电路和高速数据处理等技术。系统包括星架总支电流监测、中性点电压监测和主站三部分，通过光纤或无线通讯的方式，实现各星架总支电流、中性点电压等的测量。工作过程如下：根据主网电流相位来同步多个星架总支电流测量；采样数据通过光纤或无线通讯的方式传送到测量主站；两端同时通过光纤，由主站软件对测量数据进行对比，计算出各星架总支电流的差异，结合中性点电压测量数据，由分析数据模型给出运行干抗实时状态变化分析，如图1所示。

其中，星架总支电流监测的基本原理是：干式电抗器高压侧采用新型结构卡槽式高压电流传感器，在不停电的情况下，对各星架上的电流进行采集及转换，由电流信号的相位对各星臂电流采集进行同步，通过光纤或无线通讯方式，讲采集信号传输至低压侧的数据处理平台，各星臂电流值同步采集送入，数据处理平台将同一时刻的各个信号进行比对，给出监测结果数据。

为提高系统电流采集的精度及抗电磁干扰能力，解决电流传感器开口干扰的问题，本专利设计了卡槽式高压电流传感器。克服传统Rogowski线圈绕制困难、一致性差的缺点，性能不够稳定的缺点。及传统磁芯式电流传感器也存在着开口后严重影响磁导率，开口端部机加工复杂，工艺很难处理等问题。

卡槽式高压电流传感器的包括两部分：主板和插板，它们被安装在一个屏蔽壳体中，其中插板在主板垂直面，形成双回路结构。这种结构可以大大减小漏磁及周边磁场对测量精度的影响。

同时改进开口端部结构及材料，充分考虑电路的温漂，零漂及外界磁场的影响，并采取屏蔽、回线等处理措施后，可大大提高电流信号的采集精度及抗电磁干扰能力，特别是提高了小电流测量条件下的线性度，满足现场校验的要求。

其中，参见附图2，全屏蔽电容式分压器，包括置于密封的充满绝缘介质壳体中的电容分压部分和多路温度感应装置。电容分压部分为全屏蔽密闭壳体内的高压电极和中压电极，高压电极为中心的电极柱，中压电极为环绕高压电极并与之同轴的筒形电极，电容分压部分的全屏蔽壳体为环绕中压电极并与高压电极同轴的双层圆筒。中、高压电极与壳体三者为同轴结构，在电压作用下，它们之间产生的电场力均匀分布于圆周上且相互抵消，电极之间的相对位置不会发生偏移，电极之间的电容极为稳定，提高了干式电抗器的精度。多路温度感应装置可以实时监测电容式分压器各部分的温度状况，用户可根据温度曲线修正测量数据，消除环境温度变化对电容分压。

在测量用分压器高压臂主电容外周设置一系列的环形同轴屏蔽电极，各层屏蔽电极与一个辅助分压器相连。可以证明，如果环形电极沿轴线的电位分布与测量用主电容的电位分布保持一致，则可以完全阻断从主电容通过杂散电容流出或流入的电流。环形电极的电压分布可以用辅助分压器的参数选择加以调节。主分压器系统与环形电极及辅助分压器系统之间没有任何电气连接。这样，对地的电容电流和绝缘套表面的泄漏电流均由辅助分压器提供，不经过测量用的主电容，使测量分压器处于完善的屏蔽状态，从而保证电压测量的高精度。

其中，在充分考虑电路的温漂，零漂及外界磁场的影响，并采取安匝校验、屏蔽、回线等处理措施后，可大大提高信号的采集精度，满足电流和电压干式电抗器现场校验的要求。为扩大系统测试动态范围和实现精密测量，除了选择性能优良的ADC芯片和充分抑制信号传输通道噪声外，还需要将大动态范围的输入电压信号经模拟前端进行程控精密调理，实现ADC最佳输入范围。同时加上通道自动调零和增益校准环节，动态补偿模拟通道系统误差，从而实现系统的最佳性能匹配。为实现大动态范围内输入信号的高精度采集。采集通道模拟前端(AFE)包括输入阻抗匹配、放大、衰减、滤波、偏置、自校准和调零等功能单元。

其中，参见附图3，本专利测量系统采用高压侧CT取电方式并联提供电源，采用通过铁心磁导率变化自适应于一次电流变化来实现控制铁心磁通变化的方法，研制一种用于在线取能的新型速饱和CT，试验数据分析表明，采用速饱和电流CT与干式电抗器星架母排相配合的方法，当在线取能功率为0.5W时，电流死区下限可达1.5A，上限可达1000A。研制了使用干式电抗器在线取能的悬浮式开关电源。

其中，在解决系统同步测量问题时，采用了相位同步的触发方式。通过星架总支电流的相位来同步电流采集系统，达到同步采样的设计要求。为此，要设计专用的相位触发的采样控制电路，以最大限度的保证星架总支电流采样系统的同步，达到对各星架电流的精确测量比对。

整个系统由主触发控制系统及子触发系统和探测器组成。主触发快控制系统是整个触发系统的重要部分，它控制着子触发系统与探测器读出系统协同工作。同时，主触发系统实时监测各子触发系统和探测器上传的信号，进行状态及故障管理。

(1)利用加速器控制的高频时钟，经过分频处理后产生与之同步的41.65MHz时钟，送到探测器读出系统和子触发系统。

(2)快控制系统也将主触发判选板送来的L1，CHK信号，及VME命令产生的各种控制信号RST，RLOAD，FRST，TSYNC，TPD0，TPD1，CRSV通过光纤或差分电缆线送到探测器读出系统和子触发系统。

(3)将探测器读出系统和触发系统上传的状态信号SRSV，RERR，FUERR，FULL进行处理，可分别屏蔽或计时，计数，到设定值引起中断。

其中，参见附图4，以技术要求和误差分配为设计目标，采用四阶矩形卷积窗的DFT算法，设计一种电压/电流干式电抗器测量比对系统软件平台，目的在于有效减少因非周期采样造成的频谱泄露误差，达到在线比对系统的技术要求，并且可以对实时采集信号进行处理，实现数据结果及波形的显示和输出；并使其具备二次开发功能。

运行干式电抗器缺陷诊断系统的测量数据分别送入各自的现场数据采集系统。通过Web服务器、应用服务器、数据库服务器，实现实时的远程校验操作。其中局域网外界访问时需要防火墙，内部访问时不需经过防火墙。

系统的功能如下：

在Internet上建立干式电抗器校验系统的Web服务器，通过Web服务器给合法用户提供相关资源，给合法的用户一个进入远程监视的入口，使之能够在网页上远程监视运行干抗校验系统的运行参数。

用Flash开发嵌入网页中用来远程监视的客户端，使用户能够通过客户端与运行干抗校验系统内部的应用服务器交互，并能够以实时数据、图形导航、波形输出的方式进行远程监视。

建立基于XML的客户端与应用服务器之间的通讯协议与数据格式。

用SQL Server设计并建立Web服务器和应用服务器所需要的数据库。

其中，中性点分压器低压臂的选择同样是基于精度、环境变化特性及适用性等因素考虑，综合比较现有各种介质电容器，选择V-cap TFTF作为低压臂，该电容采用特殊工艺制造，具有极好的温度稳定性和准确性，特别适用于高精度和宽温度范围使用的要求。

本发明提供的运行干抗的缺陷诊断方法具有安装便捷，可维护性强、耐高温，抗强电磁场干扰能力强，测量精度高，可靠性高、诊断方法直观有效的特点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于星架总支电流及中性点电压监测的运行干抗缺陷诊断方法，其特征在于，包括多个星架总支电流检测装置(2)、电源供电及管理(4)、中性点电压监测(6)、传感信号采集与通讯(9)、星架总支电流检测传感部分(3)和数据处理平台(8)；

所述多个星架总支电流检测装置(2)固定安装在所述运行干抗星架(1)电流排上；所述多个星架总支电流检测装置(2)通过装置卡槽包夹固定在所述运行干抗星架(1)电流排上并且使母排整个截面完整嵌入进卡槽中；所述星架总支电流检测装置(2)中包含电源供电及管理(4)、传感信号采集与通讯(9)和星架总支电流检测传感部分(3)；

所述中性点电压监测(6)通过闭合金属悬挂装置固定在中性点上，通过屏蔽接地线连接到大地；所述中性点电压监测(6)包含传感信号采集与通讯(9)，用于监测运行干抗中性点电压；

所述多个星架总支电流检测装置(2)为长圆柱形，沿圆柱体径向开槽；所述多个星架总支电流检测装置(2)的卡槽完整包裹所述运行干抗星架(1)母排，线路连通构成电气回路，用于精确测量星架总支电流及取能；

所述星架总支电流检测装置(2)和所述中性点电压监测(6)通过光纤将测量数据传送给所述数据处理平台(8)，完成数据采集及比对。

2.根据权利要求1所述多个星架总支电流检测装置(2)固定安装在所述运行干抗星架(1)电流排上，其特征在于，所述多个星架总支电流检测装置(2)固定安装在所述运行干抗星架(1)电流排上。

3.根据权利要求1所述的中性点电压监测(6)，其特征在于，所述中性点电压监测(6)通过闭合金属悬挂装置固定在中性点上，通过屏蔽接地线连接到大地；所述中性点电压监测(6)包含传感信号采集与通讯(9)，用于监测运行干抗中性点电压。

4.根据权利要求1～2任一项所述的星架总支电流检测装置(2)，其特征在于，外壳采用3层屏蔽结构。

5.根据权利要求1～2任一项所述的星架总支电流检测装置(2)，其特征在于，内部电路及结构采用耐高温设计。

6.根据权利要求1～2任一项所述的数据处理平台(8)，其特征在于，包含数据库分析系统及运行干抗数据诊断模型。

7.根据权利要求1～3所述的中性点电压监测，其特征在于，所述中性点电压监测(6)采用等电位屏蔽技术，且包含闭合金属悬挂装置。