CN110568250A - 一种过电压和互感器故障监测方法、装置及相关设备 - Google Patents

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赵晓凤
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Abstract

本申请实施例公开了一种过电压和互感器故障监测方法、装置及相关设备，所述方法包括：通过获取变电站内至少两路互感器的二次侧过电压信号；测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；根据比对过电压测试结果，得到故障来源。上述方法通过比对不同位置互感器的电压信号，能够对过电压故障和互感器故障进行区分，解决了无法对电压异常的故障来源进行准确判断的问题。

Description

一种过电压和互感器故障监测方法、装置及相关设备
技术领域
本申请涉及过电压故障监测技术领域，尤其涉及一种过电压和互感器故障监测方法、装置及相关设备。
背景技术
过电压监测是辨识和评估系统过电压的有效方法，通过对监测获得的电压特征进行分析，提取起峰值、频率等信息可以对过电压的来源及类别进行判断，对其危害性进行有效评估，从而及时制定防范措施。
现有技术中的监测互感器二次电压的方法，虽然能够实现对过电压长期监测，但是无法准确判断电压异常是来自于互感器本身故障还是系统的过电压故障，因此现有技术会对测量的准确性及辨识的有效性产生影响。
发明内容
本申请实施例提供了一种过电压和互感器故障监测方法、装置及相关设备，解决了无法对电压异常的故障来源进行准确判断的问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种过电压和互感器故障监测方法，所述方法包括：
获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号；
测量所述互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；
根据所述矫正模型对所述电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；
根据比对所述过电压测试结果，得到故障来源。
优选的，在所述获取变电站内至少两路互感器的二次侧过电压信号之后，还包括：
根据不同的所述互感器的参数差异，对所述电压信号进行矫正。
优选的，所述根据比对所述过电压测试结果，得到故障来源具体包括：
若所述过电压测试结果为一致性特征，则判断为过电压故障；
若所述过电压测试结果存在非一致性特征，则判读为互感器故障。
优选的，所述若所述过电压测试结果为一致性特征，则判断为过电压故障具体为：
若每一个所述互感器发送的电压信号同时出现工频电压峰值上升，则判断为工频过电压故障；
若每一个所述互感器发送的电压信号同时出现震荡衰减的过电压并处于操作过电压频率范围内，则判断为操作过电压故障。
优选的，所述若所述过电压测试结果存在非一致性特征，则判读为互感器故障具体为：
若存在所述互感器发送的电压信号出现工频峰值上升，则判断为电容单元损坏故障；
若存在所述互感器发送的电压信号消失，则判断为电磁单元短路或电容分压器短路故障；
若存在所述互感器发送的电压信号谐波含量上升或电压突变量特征，则判断为出现谐振或元件闪络故障。
本申请第二方面提供一种过电压和互感器故障监测的装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号；
测量单元，用于测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；
第一矫正单元，用于根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；
比对单元，用于根据比对过电压测试结果，得到故障来源。
优选地，还包括：
第二矫正单元，用于根据不同的互感器的参数差异，对电压信号进行矫正。
本申请第三发明提供了一种过电压和互感器故障监测设备，包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
本申请第四发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
本申请第五发明提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例中，提供了一种过电压和互感器故障监测方法，通过获取变电站内至少两路互感器的二次侧过电压信号；测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；根据比对过电压测试结果，得到故障来源。上述方法通过比对不同位置互感器的电压信号，能够对过电压故障和互感器故障进行区分，解决了无法对电压异常的故障来源进行准确判断的问题。
附图说明
图1为本申请实施例中过电压和互感器故障监测方法的方法流程图；
图2为本申请实施例中检测不同空间位置上的互感器二次侧电压信号的示意图；
图3为本申请实施例中出现操作过电压故障的电压波形示意图；
图4为本申请实施例中出现电磁单元短路或电容分压器短路故障的电压波形示意图；
图5为本申请实施例中出现谐振故障的电压波形示意图；
图6为本申请实施例中出现元件闪络故障的电压波形示意图；
图7为本申请实施例中出现震荡衰减高频分量的电压波形示意图；
图8为本申请实施例中出现工频过电压引起饱和的电压波形示意图；
图9为本申请实施例中过电压和互感器故障监测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请第一方面提供了一种过电压和互感器故障监测方法，为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中过电压和互感器故障监测方法的方法流程图，包括：
101、获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号。
如图2所示，本实施例中，要对过电压和互感器故障进行监测，首先需要采取适当的触发方式获取变电站内不同空间位置上的至少两路互感器的二次侧过电压信号。
102、测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型。
考虑不同频率电压波在变电站内的空间传递规律(电气距离、导体特征、相间和回间耦合等)，通过对互感器之间电气距离进行测量，根据导体特征对空间传播特性进行计算，形成过电压空间传递特征校正矩阵(矫正模型)，以便于对空间不同位置测得的电压信号进行校正。
103、根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果。
对电压信号进行矫正后可以得到每一个互感器的过电压测试结果。
104、根据比对过电压测试结果，得到故障来源。
通过对基于空间分布，并考虑互感器暂态响应特性的过电压测试结果进行对比分析，可得到区分系统过电压及互感器设备故障的判别依据，根据判别依据，则能够得到故障来源。若过电压测试结果为一致性特征，则判断为过电压故障；若过电压测试结果存在非一致性特征，则判读为互感器故障。
本申请实施例所提供的一种过电压和互感器故障监测方法，通过获取变电站内至少两路互感器的二次侧过电压信号；测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；根据比对过电压测试结果，得到故障来源。上述方法通过比对不同位置互感器的电压信号，能够对过电压故障和互感器故障进行区分，解决了无法对电压异常的故障来源进行准确判断的问题。
优选的，考虑到不同厂商互感器参数差异，使得互感器的结构特性存在差异，造成非工频电压作用下响应特性可能存在不一致，可通过参数校正算法对二次侧电压进行校正，即：在获取了变电站内至少两路互感器二次侧的电压信号之后，还包括：根据不同的互感器的参数差异，对电压信号进行矫正。当校正后电压信号出现震荡衰减高频分量(如图7)则判定为大气过电压，可根据矩阵计算给出电压峰值及来源方向，用以进行过电压的空间分布规律分析。并对矩阵参数准确性进行校验。特殊情况下，存在类似于单相接地的PT工频谐振现象，可通过PT一次侧电流等辅助判别方法确认是否为互感器谐振(如图8)。
具体的，若过电压测试结果为一致性特征时，判断为系统内部过电压。首先对工频及谐波等低频成分进行分析，当空间不同位置的每一个互感器发送的电压信号同时出现工频电压峰值上升，则判断为工频过电压故障；当每一个互感器信号同时出现震荡衰减的过电压并处于操作过电压频率范围内(如图3)，则判断为操作过电压故障。进一步可结合断路器变位信号对过电压发生原因进行判断，最终记录波形和过电压水平，并输出告警信号。
若过电压测试结果存在非一致性特征时，互感器故障仅导致单一电压波形出现变化，通过对空间分布的不同组互感器电压进行对比，可对出现非一致性电压变化的互感器故障进行及时辨识。当存在互感器信号出现工频峰值上升，则判断为电容单元损坏故障；当存在互感器的二次侧过电压信号消失而其余保持不变，则判断为电磁单元短路或电容分压器短路故障(如图4)；当存在互感器的二次侧过电压信号谐波含量上升或电压突变量特征，则判断为出现谐振或元件闪络故障(如图5和图6)。对于典型故障类别，可进一步对波形特征进行辨识对故障原因进行判断，从而不断完善故障特征库，及时发现设备预伏故障，当出现符合特征库特征电压波形时，输出互感器特性异常告警。
当校正后电压信号出现震荡衰减高频分量(如图7)则判定为大气过电压，可根据矩阵计算给出电压峰值及来源方向，用以进行过电压的空间分布规律分析。并对矩阵参数准确性进行校验。特殊情况下，存在类似于单相接地的PT工频谐振现象，可通过PT一次侧电流等辅助判别方法确认是否为互感器谐振(如图8中为工频过电压引起饱和)。
本申请第二方面提供了种过电压和互感器故障监测装置，请参阅图9，图9为本申请实施例中过电压和互感器故障监测装置的结构示意图，包括：
获取单元201，用于获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号；
测量单元202，用于测量互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；
第一矫正单元203，用于根据矫正模型对电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；
比对单元204，用于根据比对过电压测试结果，得到故障来源。
优选地，还包括：
第二矫正单元205，用于根据不同的互感器的参数差异，对电压信号进行矫正。
本申请第三发明提供了一种过电压和互感器故障监测设备，包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
本申请第四发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
本申请第五发明提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如上述第一方面的过电压和互感器故障监测方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种过电压和互感器故障监测方法，其特征在于，包括：
获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号；
测量所述互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；
根据所述矫正模型对所述电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；
根据比对所述过电压测试结果，得到故障来源。
2.根据权利要求1所述的过电压和互感器故障监测方法，其特征在于，在所述获取变电站内至少两路互感器的二次侧过电压信号之后，还包括：
根据不同的所述互感器的参数差异，对所述电压信号进行矫正。
3.根据权利要求1所述的过电压和互感器故障监测方法，其特征在于，所述根据比对所述过电压测试结果，得到故障来源具体包括：
若所述过电压测试结果为一致性特征，则判断为过电压故障；
若所述过电压测试结果存在非一致性特征，则判读为互感器故障。
4.根据权利要求3所述的过电压和互感器故障监测方法，其特征在于，所述若所述过电压测试结果为一致性特征，则判断为过电压故障具体为：
若每一个所述互感器发送的电压信号同时出现工频电压峰值上升，则判断为工频过电压故障；
若每一个所述互感器发送的电压信号同时出现震荡衰减的过电压并处于操作过电压频率范围内，则判断为操作过电压故障。
5.根据权利要求3所述的过电压和互感器故障监测方法，其特征在于，所述若所述过电压测试结果存在非一致性特征，则判读为互感器故障具体为：
若存在所述互感器发送的电压信号出现工频峰值上升，则判断为电容单元损坏故障；
若存在所述互感器发送的电压信号消失，则判断为电磁单元短路或电容分压器短路故障；
若存在所述互感器发送的电压信号谐波含量上升或电压突变量特征，则判断为出现谐振或元件闪络故障。
6.一种过电压和互感器故障监测装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取变电站内至少两路互感器的二次侧的电压信号；
测量单元，用于测量所述互感器之间的电气距离，根据导体特征对空间传播特性进行计算，得到过电压的空间传递特征的矫正模型；
第一矫正单元，用于根据所述矫正模型对所述电压信号进行矫正，得到每一个互感器的过电压测试结果；
比对单元，用于根据比对所述过电压测试结果，得到故障来源。
7.根据权利要求6所述的过电压和互感器故障监测装置，其特征在于，还包括：
第二矫正单元，用于根据不同的所述互感器的参数差异，对所述电压信号进行矫正。
8.一种过电压和互感器故障监测设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-5任一项所述的过电压和互感器故障监测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的过电压和互感器故障监测方法。
10.一种包括指令的计算机程序产品，其特征在于，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1-5任一项所述的过电压和互感器故障监测方法。
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