CN110689252A - 一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，包括依次连接的数据采集系统、数据分析系统以及态势预测系统，其中，数据采集系统实时采集待测CVT及其所在电力系统的运行数据；根据数据采集系统采集的数据，数据分析系统分析CVT计量误差状态；根据数据分析系统分析的CVT计量误差状态，态势预测系统预测CVT计量误差态势。本申请的感知系统可根据CVT计量误差态势，及时发现CVT计量误差存在的问题，并及时对CVT进行检修，从而避免因计量误差造成的经济损失。本申请的感知系统还可根据CVT目前运行的计量误差情况，推算CVT计量异常的渐变过程，定位CVT出现故障异常的时刻，为检修CVT等处理提供指导。

Description

一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统
技术领域
本申请涉及计量用电压互感器的技术领域，尤其涉及一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统。
背景技术
CVT(Capacitor Voltage Transformer，电容式电压互感器)是一种电压转换装置，其跨接在高压与零线之间，将高电压转换成各类仪表的工作电压，并向电力系统的测量、控制保护以及计量提供重要的电压信号。现有的CVT一般由高、低压电容分压器以及电磁单元等元件构组成，其中，电容分压器中的高、低压臂电容由多个电容串联而成。
使用时，常会某个或某些电容被击穿的现象，在不影响绝缘的情况下，被击穿的电容将影响CVT的变比，从而影响CVT的计量误差。而CVT作为电能计量重要组成部分，其准确性直接关系到贸易结算的公平性。为此，需要定期对投运的CVT进行误差校验，以校验CVT的计量误差，从而确保电能计量的准确性与公平性。
目前，根据最新颁布的JJG1021-2007《电力互感器检定规程》要求，CVT检定周期不得超过4年。而通过以往的运行经验及周检结果来看，CVT现场周期检定合格率不高较低，超差现象时有发生。因此，亟待一种对处于周期检定期内的CVT的计量误差状态进行评估的装置。
发明内容
本申请提供了一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，以解决现有技术无法实时监测CVT计量误差的态势，从而无法及时发现CVT计量误差超差的问题，从而影响了电能计量准确性、公正性和公平性的问题。
本申请提供了一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，包括依次连接的数据采集系统、数据分析系统以及态势预测系统；
所述数据采集系统包括二次电压获取单元、变压器电压获取单元、对地电流测量单元、电能获取单元、电容器性能测量单元、故障录波测量单元以及定检结果数据库，
其中，二次电压获取单元包括：母线二次电压获取模块，用于获取母线上CVT的二次电压；线路二次电压获取模块，用于获取线路上CVT的二次电压；
变压器电压获取单元包括：高压侧一次电压获取模块，用于获取CVT变压器高压侧的一次电压；低压侧二次电压采集模块，用于获取CVT变压器低压侧的二次电压；
对地电流测量单元，用于测量CVT当前的对地电容电流；
电能获取单元包括：发电量获取模块，用于获取发电机的发电量；上网送电量获取模块，用于获取上网送电量；厂用电量获取模块，用于获取厂用电量；
电容器性能测量单元包括：电容量测量单元，用于测量CVT电容器当前的电容量；介质损耗测量单元，用于测量CVT电容器当前的介质损耗；
故障录波测量单元，用于通过变电站的录波实时计量电压值；
定检结果数据库，包括历次定检检测的定检对地电容电流、定检电容器电容量以及定检电容器介质损耗；
所述数据分析系统用于根据所述数据采集系统采集的数据，分析CVT计量误差状态；
所述态势预测系统用于根据所述数据分析系统分析的CVT计量误差状态，预测CVT计量误差态势。
可选地，所述数据分析系统具体包括二次电压分析模块、电压比分析模块、对地电流分析模块、电能分析模块、电容器性能分析模块以及故障录波分析模块，
其中，二次电压分析模块，用于根据母线上CVT的二次电压与线路上CVT的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常；
电压比分析模块，用于根据CVT变压器高压侧的一次电压与低压侧的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常；
对地电流分析模块，用于根据测量的CVT当前的对地电容电流与历次定检检测的对地电容电流，分析CVT计量误差状态是否正常；
电能分析模块，用于根据检测的发电机的发电量、上网送电量以及厂用电量，分析CVT计量误差状态是否正常；
电容器性能分析模块，用于根据检测的CVT电容器当前的电容量、介质损耗以及定检电容器电容量、介质损耗，分析CVT计量误差状态是否正常；
故障录波分析模块，用于通过变电站的录波实时计量电压值，分析CVT计量误差状态是否正常。
可选地，所述态势预测系统用于根据所述数据分析系统分析的CVT计量误差状态，预测CVT计量误差态势，具体包括，
若CVT计量误差状态存在≤2个异常表现，则判定CVT计量误差存在异常可能性；
若存在3-4个异常表现，则判定CVT计量误差状态出现异常；
若其中存在≥5个异常表现，则判定CVT出现计量异常，进行CVT计量误差超差预警。
可选地，所述感知系统还包括数据显示系统，所述数据显示系统用于将所述态势预测系统预测的CVT计量误差态势进行显示。
可选地，所述数据显示系统还用于将所述数据分析系统分析的CVT计量误差状态进行显示。
本申请提供了一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，通过数据采集系统获取CVT运行时的数据，然后，通过数据分析系统，根据所述数据采集系统内的数据，分析CVT计量误差态势。根据CVT计量误差态势，可及时发现CVT计量误差异常，及时对CVT进行检修，从而避免因计量误差造成的经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请电容式电压互感器计量误差态势感知系统的结构示意图。
图1中的标号分别表示为:1-数据采集系统，2-数据分析系统，3-态势预测系统，4-数据显示系统。
具体实施方式
图1为本申请电容式电压互感器计量误差态势感知系统的结构示意图，如图1所示，电容式电压互感器计量误差态势感知系统包括依次连接的数据采集系统1、数据分析系统2以及态势预测系统3。其中，数据采集系统1实时采集待测CVT以及其所在电力系统的相关运行数据；根据数据采集系统1采集的数据，数据分析系统2分析CVT计量误差状态；根据数据分析系统2分析的CVT计量误差状态，态势预测系统3预测CVT计量误差态势。
本申请中，电容式电压互感器计量误差态势感知系统还包括数据显示系统4，数据显示系统4可将态势预测系统3预测的CVT计量误差态势进行显示，另外，数据显示系统4还可将数据分析系统2分析的CVT计量误差状态进行显示。
本申请中，数据采集系统1包括二次电压获取单元、变压器电压获取单元、对地电流测量单元、电能获取单元、故障录波测量单元、电容器性能测量单元以及定检结果数据库。
其中，二次电压获取单元包括母线二次电压获取模块与线路二次电压获取模块，母线二次电压获取模块获取母线上CVT的二次电压；线路二次电压获取模块获取线路上CVT的二次电压。
变压器电压获取单元包括高压侧一次电压获取模块与低压侧二次电压采集模块，高压侧一次电压获取模块获取CVT变压器高压侧的一次电压，低压侧二次电压采集模块获取CVT变压器低压侧的二次电压。
对地电流测量单元测量CVT当前的对地电容电流。
电能获取单元包括发电量获取模块与上网送电量获取模块，发电量获取模块获取发电机的发电量，上网送电量获取模块获取上网送电量，厂用电量获取模块获取厂用电量。
故障录波测量单元，通过变电站的录波实时计量电压值。
电容器性能测量单元包括电容量测量单元与介质损耗测量单元，电容量测量单元测量CVT电容器当前的电容量，介质损耗测量单元测量CVT电容器当前的介质损耗。
定检结果数据库内存储的数据包括历次定检检测的定检对地电容电流、定检电容器电容量以及定检电容器介质损耗。当然，本领域技术人员可根据实际检测与需求，在定检结果数据库内存储其他所需数据。
对应于数据采集系统内各个数据采集单元，本实施例中，数据分析系统内设有相应的分析模块。数据分析系统2具体包括二次电压分析模块、电压比分析模块、对地电流分析模块、电能分析模块、电容器性能分析模块以及故障录波分析模块。
其中，二次电压分析模块根据母线上CVT的二次电压与线路上CVT的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常。电压比分析模块根据CVT变压器高压侧的一次电压与低压侧的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常。对地电流分析模块根据测量的CVT当前的对地电容电流与历次定检检测的对地电容电流，分析CVT计量误差状态是否正常。电能分析模块根据检测的发电机的发电量、上网送电量以及厂用电量，分析CVT计量误差状态是否正常。电容器性能分析模块根据检测的CVT电容器当前的电容量、介质损耗以及定检电容器电容量、介质损耗，分析CVT计量误差状态是否正常。故障录波分析模块通过变电站的录波实时计量电压值，分析CVT计量误差状态是否正常。
以下将对上述各个分析模块的具体分析过程进行详细说明。
本实施例中，二次电压分析模块根据母线上CVT的二次电压与线路上CVT的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常，具体包括：
获取待测线路L与母线F的零序电压，分别记为UL0与UF0，并计算UL0与UF0的差值；
判断该差值是否超过预设的零序差阈值，若该差值未超过预设的零序差阈值，则判定CVT计量误差处于正常状态；
若该差值超过预设的阈值，则获取待测线路L上的CVT二次绕组A、B、C三相的二次电压，分别记为ULA、ULB和ULC，同时，获取母线F上的CVT二次绕组A、B、C三相的二次电压，分别记为UFA、UFB和UFC，
并计算CVT二次绕组A、B、C三相的二次电压的变化量，计算公式分别为：
ΔULA-F＝|ULA-UFA|或
ΔULB-F＝|ULB-UFB|或
Figure BDA0002209111290000042
ΔULC-F＝|ULC-UFC|或
Figure BDA0002209111290000043
判断A、B、C三相的二次电压的变化量是否超过预设的电压差阈值，若该变化量未超过预设的电压差阈值，则判定CVT计量误差处于正常状态；
若该变化量超过预设的电压差阈值，则判定CVT计量误差处于异常状态。
本实施例中，电压比分析模块根据CVT变压器高压侧的一次电压与低压侧的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常，具体包括：
利用CVT变压器高压侧的一次电压与低压侧的二次电压，计算当前的变压比；
判断当前的变压比与铭牌变压比的差值是否超过预设的变压差阈值，若未超过预设的变压差阈值，则判定CVT计量误差处于正常状态；
超过预设的变压差阈值，则判定CVT计量误差处于异常状态。
本实施例中，对地电流分析模块根据测量的CVT当前的对地电容电流与历次定检检测的对地电容电流，分析CVT计量误差状态是否正常，具体包括：
计算CVT当前的对地电容电流与历次定检检测的对地电容电流的电流偏离值；
判断电流偏离值是否超过预设的电流阈值，若电流偏离值未超过预设的电流阈值，则判定CVT计量误差处于正常状态；
若电流偏离值超过预设的电流阈值，则判定CVT计量误差处于异常状态。
本实施例中，电能分析模块根据检测的发电机的发电量、上网送电量以及厂用电量，分析CVT计量误差状态是否正常，具体包括：
根据发电机的发电量与上网送电量，计算综合用电量，其中，计算公式为综合用电量＝发电机的发电量-上网送电量；
根据综合用电量与厂用电量，计算损耗电量，其中，计算公式为损耗电量＝综合用电量-厂用电量；
分别绘制综合用电量、损耗电量、厂用电量随时间变化的趋势线图；
若综合用电量、损耗电量、厂用电量的趋势线平稳，则判定CVT计量误差处于正常状态；
若综合用电量、损耗电量、厂用电量中任一的趋势线发生较大波动、出现较大上浮或下滑，则判定CVT计量误差处于异常状态。
本实施例中，电容器性能分析模块根据检测的CVT电容器当前的电容量、介质损耗以及定检电容器电容量、介质损耗，分析CVT计量误差状态是否正常，具体包括：
计算电容量变量值与介质损耗变量值，其中，电容量变量值为CVT电容器当前的电容量与定检电容器电容量的差值，介质损耗变量值为CVT电容器当前的介质损耗与定检电容器介质损耗的差值；
判断电容量变量值是否超过预设的电容量阈值以及介质损耗变量值是否超过预设的介质损耗量阈值；
若电容量变量值与介质损耗变量值均未超过相应的阈值，则判定CVT计量误差处于正常状态；
若电容量变量值或介质损耗变量值超过相应的阈值，则判定CVT计量误差处于异常状态。
实施例中，变电站的故障录波测量单元通过变电站的录波实时计量电压值。
应当说明，对于本申请中涉及的阈值的具体数值，本领域技术人员可根据实际需要或待测系统的实际情况，进行相应的调整，因此，本申请中，将不对阈值的数值大小进行具体限定。
本申请中，态势预测系统根据数据分析系统分析的CVT计量误差状态，预测CVT计量误差态势，具体包括，
若CVT计量误差状态存在≤2个异常表现，则判定CVT计量误差存在异常可能性；
若存在3-4个异常表现，则判定CVT计量误差状态出现异常；
若其中存在≥5个异常表现，则判定CVT出现计量异常，进行CVT计量误差超差预警。
本申请提供了一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，包括依次连接的数据采集系统、数据分析系统以及态势预测系统，其中，数据采集系统实时采集待测CVT以及其所在电力系统的相关运行数据；根据数据采集系统采集的数据，数据分析系统分析CVT计量误差状态；根据数据分析系统分析的CVT计量误差状态，态势预测系统预测CVT计量误差态势。相较于在传统的预防性试验规程中，由于其规定的分压比、电容量以及介质损耗误差限值较大，造成仅通过历次预试定检试验不易发现CVT计量误差异常问题，本申请的电容式电压互感器计量误差态势感知系统可根据CVT计量误差态势，及时发现CVT计量误差存在的问题，并及时对CVT进行检修，从而避免因计量误差造成的经济损失。另外，本申请的电容式电压互感器计量误差态势感知系统，可根据CVT目前运行的计量误差情况，推算CVT计量异常的渐变过程，从而定位CVT出现故障异常的时刻，进而为本领域技术人员及时对CVT进行检修等处理提供指导。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种电容式电压互感器计量误差态势感知系统，其特征在于，包括依次连接的数据采集系统(1)、数据分析系统(2)以及态势预测系统(3)；
所述数据采集系统(1)包括二次电压获取单元、变压器电压获取单元、对地电流测量单元、电能获取单元、电容器性能测量单元、故障录波测量单元以及定检结果数据库，
其中，二次电压获取单元包括：母线二次电压获取模块，用于获取母线上CVT的二次电压；线路二次电压获取模块，用于获取线路上CVT的二次电压；
变压器电压获取单元包括：高压侧一次电压获取模块，用于获取CVT变压器高压侧的一次电压；低压侧二次电压采集模块，用于获取CVT变压器低压侧的二次电压；
对地电流测量单元，用于测量CVT当前的对地电容电流；
电能获取单元包括：发电量获取模块，用于获取发电机的发电量；上网送电量获取模块，用于获取上网送电量；厂用电量获取模块，用于获取厂用电量；
电容器性能测量单元包括：电容量测量单元，用于测量CVT电容器当前的电容量；介质损耗测量单元，用于测量CVT电容器当前的介质损耗；
故障录波测量单元，用于通过变电站的录波实时计量电压值；
定检结果数据库，包括历次定检检测的定检对地电容电流、定检电容器电容量以及定检电容器介质损耗；
所述数据分析系统(2)用于根据所述数据采集系统(1)采集的数据，分析CVT计量误差状态；
所述态势预测系统(3)用于根据所述数据分析系统(2)分析的CVT计量误差状态，预测CVT计量误差态势。
2.根据权利要求1所述的电容式电压互感器计量误差态势感知系统，其特征在于，所述数据分析系统(2)具体包括二次电压分析模块、电压比分析模块、对地电流分析模块、电能分析模块、电容器性能分析模块以及故障录波分析模块，
其中，二次电压分析模块，用于根据母线上CVT的二次电压与线路上CVT的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常；
电压比分析模块，用于根据CVT变压器高压侧的一次电压与低压侧的二次电压，分析CVT计量误差状态是否正常；
对地电流分析模块，用于根据测量的CVT当前的对地电容电流与历次定检检测的对地电容电流，分析CVT计量误差状态是否正常；
电能分析模块，用于根据检测的发电机的发电量、上网送电量以及厂用电量，分析CVT计量误差状态是否正常；
电容器性能分析模块，用于根据检测的CVT电容器当前的电容量、介质损耗以及定检电容器电容量、介质损耗，分析CVT计量误差状态是否正常；
故障录波分析模块，用于通过变电站的录波实时计量电压值，分析CVT计量误差状态是否正常。
3.根据权利要求2所述的电容式电压互感器计量误差态势感知系统，其特征在于，所述态势预测系统(3)用于根据所述数据分析系统(2)分析的CVT计量误差状态，预测CVT计量误差态势，具体包括，
若CVT计量误差状态存在≤2个异常表现，则判定CVT计量误差存在异常可能性；
若存在3-4个异常表现，则判定CVT计量误差状态出现异常；
若其中存在≥5个异常表现，则判定CVT出现计量异常，进行CVT计量误差超差预警。
4.根据权利要求1所述的电容式电压互感器计量误差态势感知系统，其特征在于，所述感知系统还包括数据显示系统(4)，所述数据显示系统(4)用于将所述态势预测系统(3)预测的CVT计量误差态势进行显示。
5.根据权利要求4所述的电容式电压互感器计量误差态势感知系统，其特征在于，所述数据显示系统(4)还用于将所述数据分析系统(2)分析的CVT计量误差状态进行显示。
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