CN110187193A - 基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法 - Google Patents

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左淑平
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    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2688Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • G01R27/2694Measuring dielectric loss, e.g. loss angle, loss factor or power factor

Abstract

本发明提供一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法,电压互感器在线监测模块采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号;容性设备泄露电流传感器监测模块采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号;核心处理单元,用于利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。本发明同时采用电压互感器在线监测技术与全站容性设备泄露电流传感器监测全站容性设备介损技术,从源头提高介损测量各参量准确性,从而大大提高设备介损测量准确性。

Description

基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法
技术领域
本发明属于电网运维领域,具体涉及一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法。
背景技术
由于电场力、运行环境温湿度、腐蚀性气体等因素的影响,电气设备绝缘性能可能会不断减弱,这是正常的设备损耗现象,只要绝缘参数在厂家技术规范要求的范围内,设备就能安全运行到使用寿命。但实际生产运行过程中,某些不利因素可能会不同程度地影响设备的绝缘性能,缩短电气设备的额定工作寿命,根据试验规定,设备绝缘性能参数需要按定期试验和检查分析,以判断设备是否需要检修。因此,及时发现设备存在的绝缘安全隐患,保持正常的绝缘工作状态,实现电气设备的状态检修,是电网安全运行的必备条件。开展电气设备绝缘性能在线监测成为实时观察设备绝缘性能的一种良好手段,该过程主要经历了三个阶段:第一阶段,1970年左右开始进行带电测试,工作人员对某些不停电的电气设备开展绝缘试验,直接测试项目主要是泄露电流。由于试验设备较为简单,多方面的不足导致此方法未能在实际生产运行中推广应用;第二阶段,1980年以后开始开展传感器测试,通过使用各种专用型号的仪器开展带电测试,取代了直接将仪器引入测量回路的测量方式,测试方式也从原始的模拟量发展为数字化测试,并通过传感器直接把所有的被测绝缘参数转化成电信号,绝对测试和判断方法也有改进,除通过电量测量反映绝缘外,还通过部分仪器如红外测量装置、超声装置等设备来测量非电量参数反映绝缘状况;第三阶段,1990年以后开始开展微机多功能绝缘在线监测,通过将计算机技术和先进的传感技术结合,实时采集与数理数字化波形,实现绝缘参数在线监测的多元化,对介损值、铁芯夹件接地电流、末屏接地电流、电容值、泄露电流等绝缘参数进行实时监测。在线监测不仅可以设定后台与监测单元之间通信时间,实时刷新各测量参数,而且西荣监测信息量大,分析处理速度快,拥有实时显示存储、报警、远传通信功能,实现绝缘一体化在线监测系统的自动化运行,为绝缘在线的长期发展提供了思路。
容性设备的介损监测准确性不高一直是困扰绝缘在线监测技术发展的难点。电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗角。在线介损测量技术中,重点一直在提高泄露电流测量准确性和后期算法处理方面进行改进,经过几十年的发展,这两方面的技术已经相对先进。在电压测量方面,通常取临近的电压互感器二次输出信号,并认为该信号很准确。实际上,电压互感器一次、二次电压之间角差在运行过程中会发生变化,有的较差变化甚至超过相关标准限值,因此,获取准确的电压互感器二次输出成为准确测量介质损耗角的关键因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统及方法,能够提高容性设备介损测量的准确性。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:它包括:
电压互感器在线监测模块,用于采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号;
容性设备泄露电流传感器监测模块,用于采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号;
核心处理单元,用于利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。
按上述方案,所述的相同时间点,由电压互感器在线监测模块和容性设备泄露电流传感器监测模块通过采用变电站内B码同步采集来确定。
按上述方案,所述的电压互感器在线监测模块在全站中选出A、B、C三相电压互感器各一支作为标准电压信号。
按上述方案,所述的电压互感器在线监测模块从变电站控制室内电压屏采集全站电压互感器二次输出模拟信号。
按上述方案,所述的容性设备泄露电流传感器监测模块通过对采集的泄露电流就地模数转换后,通过光纤传输到变电站控制室内。
按上述方案,所述的核心处理单元还包括显示器,用于显示每个电压互感器的实时电压和对应的全站介损。
按上述方案,本系统还包括远程监测分析系统,通过有线或无线网络与至少一个变电站的核心处理单元进行数据交互。
一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测方法,其特征在于:本方法包括以下步骤:
S1、采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号;
S2、采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号;
S3、利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。
本发明的有益效果为:本发明从监测全站运行电压互感器稳定性入手,通过对电压互感器二次输出信号的两两比对,通过数据分析和处理,计算出站内最稳定的电压互感器,并以其作为介损计算的参考电压量带入计算,避免由于多台电压互感器自身运行导致的信号不准确而导致介损测量不准确的情况。本发明同时采用电压互感器在线监测技术与全站容性设备泄露电流传感器监测全站容性设备介损技术,从源头提高介损测量各参量准确性,从而大大提高设备介损测量准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例的系统框图。
图2为电压互感器在线监测模块工作原理图。
图3为全站容性设备泄露电流传感器监测模块工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,如图1所示,它包括:
电压互感器在线监测模块,用于从变电站控制室内电压屏采集全站电压互感器二次输出模拟信号,如图2所示,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号。因为只有相同相序的电压互感器才能进行比较,因此全站选择出A、B、C三相电压互感器各一支作为参考电压信号,即标准电压信号。
容性设备泄露电流传感器监测模块,用于采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号。本实施例中,如图3所示,容性设备泄露电流传感器监测模块通过对采集的泄露电流就地模数转换后,通过光纤传输到变电站控制室内的核心处理单元。
核心处理单元,用于利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。所述的相同时间点,由电压互感器在线监测模块和容性设备泄露电流传感器监测模块通过采用变电站内B码同步采集来确定。
进一步的,所述的核心处理单元还包括显示器,用于显示每个电压互感器的实时电压和对应的全站介损。
优选的,本系统还包括远程监测分析系统,通过有线或无线网络与至少一个变电站的核心处理单元进行数据交互。
一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测方法,包括以下步骤:
S1、采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号。
S2、采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号。
S3、利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。
本发明从影响介损的参量入手,通过获得全站内运行最稳定最准确的标准电压信号,以其作为参考电压值参与介损计算,将大大提高容性设备介损计算的准确性。在容性设备介损测量方面提出对电压互感器准确性和稳定性进行测量,并通过边缘计算方式开展两两比对,结合电压互感器离线数据与在线运行数据,通过附加误差剔除,准确判断出全站等电压同相序中运行最稳定最准确的电压互感器。本发明可实现将介损数据自动远传功能,让相关技术人员可同时观测全站内电压互感器运行情况和全站设备介损情况,将设备运维与计量技术融合,提高电力设备监测水平。
在一个二分之一接线方式的220kV的变电站内开展介损在线监测工作。假设该站有220kV电压和110kV电压两个等级,两条进线两条出线,两条进线的母线上配有A、B、C三相电压互感器,两条线路上仅A相配有电压互感器,即220kV有A相有电压互感器四台,220kV有B相有电压互感器两台,220kV有C相有电压互感器两台。110kV侧配置相同,即110kV有A相有电压互感器四台,110kV有B相有电压互感器两台,110kV有C相有电压互感器两台。
对站内的电压互感器稳定性和准确性进行监测,秉着等电压同相序比对原则,在控制室内从电压屏将电压互感器二次信号接入智能处理平台的电压互感器在线监测模块,计算出每个电压等级每个相序中最为稳定准确的电压互感器,并标记该电压互感器为电压参考量,采用B码同步,将计算结果提交给核心处理单元。
同时,对采集的泄露电流进行就地数字化,同样采用B码同步,将数据以光纤的方式传输给智能处理平台的全站容性设备泄露电流传感器监测模块,模块经处理后将计算结果提交给核心处理单元。
核心处理单元进行介损计算,并将结果显示在智能处理平台显示屏上,实现站内设备的介损实时监测。同时,智能处理平台可通过有线和无线的方式实现数据的远传。
智能处理平台安装在变电站控制室内,与内网连接。本实施例的主要技术参数包含:
(1)同步采集相同电压等级的及全站最多60 台电压互感器的10个连续周波的瞬时值,采集频率 256 点/周波以上,计算任何监测的全部电压互感器之间的幅值差和相位差,每一路的有效值,系统频率。整体模拟电量测量准确度:0.05%,分辨率:0.01%,采集分析时间间隔15分钟;
(2)解析全站需要监测的容性设备泄露电流,本地数字化后上传智能处理器,实时计算介损;
(3)在现场数据异常时存储连续周波的瞬时值,最长记录时间100个周波,事件记录器精度1μs;
(4)所有采集数据带时标,存储12个月数据;
(5)采用变电站的时钟同步系统控制同步采样,监测装置守时误差小于4μs/10min;
(6)通信规约满足DL/645-2007 标准及相关自定义标准要求;
(7)监测装置数据输出
通过RS485接口与电能量采集系统通信
通过光纤直接将数据上穿云端,与远方数据中心通讯
(8)装置电气安全、电磁兼容满足相关标准要求;
(9)系统软件安全性符和相关标准要求,能远程软件升级;
(10)装置具有自检、事件记录、故障指示功能。
本发明开展设备介损在线监测时,在现有技术条件上增加全站电压互感器准确性在线监测;采用变电站内B码实现泄露电流监测和电压互感器准确性能的同步监测;采用边缘计算方式,对全站电压互感器稳定性与准确性开展分析计算,获得等电压同相序中最稳定准确的电压互感器,以改电压互感器输出为电压参考量,与泄露电流进行计算,大大提高介损计算的准确性;在计算介损的同时,还可以对全站电压互感器运行性能进行监测,是一种运维和计量技术的融合。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,本发明的保护范围不限于上述实施例。所以,凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰,均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:它包括:
电压互感器在线监测模块,用于采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号;
容性设备泄露电流传感器监测模块,用于采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号;
核心处理单元,用于利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。
2.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:所述的相同时间点,由电压互感器在线监测模块和容性设备泄露电流传感器监测模块通过采用变电站内B码同步采集来确定。
3.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:所述的电压互感器在线监测模块在全站中选出A、B、C三相电压互感器各一支作为标准电压信号。
4.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:所述的电压互感器在线监测模块从变电站控制室内电压屏采集全站电压互感器二次输出模拟信号。
5.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:所述的容性设备泄露电流传感器监测模块通过对采集的泄露电流就地模数转换后,通过光纤传输到变电站控制室内。
6.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:所述的核心处理单元还包括显示器,用于显示每个电压互感器的实时电压和对应的全站介损。
7.根据权利要求1所述的基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测系统,其特征在于:本系统还包括远程监测分析系统,通过有线或无线网络与至少一个变电站的核心处理单元进行数据交互。
8.一种基于全站电压互感器稳定性判断的介损监测方法,其特征在于:本方法包括以下步骤:
S1、采集全站电压互感器二次输出模拟信号,利用等电压同相序的电压互感器二次信号,采用边缘计算模式通过两两信号比对分析获得运行中最准确、最稳定的电压互感器,将该电压互感器的电压信号作为标准电压信号;
S2、采集并数字化处理全站容性设备的泄露电流信号;
S3、利用相同时间点的标准电压信号和泄露电流信号,计算对应时间点的全站介损。
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