CN111521876B - 一种容性设备在线监测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种容性设备在线监测方法和装置，该方法包括：逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值；逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵，将该矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵；将n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量；根据n*1列向量，找出数值最大的元素，并将数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备；根据基准设备确定其他容性设备的最优介损值。由此使得可根据在线监测结果动态选取基准设备，且选取的基准设备的介损变化量最小，从而提高测量的准确性。

Description

一种容性设备在线监测方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及电网运行安全监测技术领域，尤其涉及一种容性设备在线监测方法和装置。
背景技术
容性设备作为电力系统保护及信号测量的重要来源之一，其自身的绝缘性能是关系到设备现场安全运行的重要技术指标。介质损耗的大小是衡量变电站高压容性设备绝缘状态好坏的一个重要指标。
现有技术一般采用相对测量法，可以不需要绝对电压的参考，而是采用同向同类中的一个容性设备作为参考，从而测量和计算其他设备的介损值。但是，这种方法由于采用单一、固定的基准源作为参考，基准参考设备的选取，带有一定的主观随意性，且基准设备其自身的介损变化较大时，此时仍以该设备为基准，将导致测量结果不准确。
发明内容
本发明提供一种容性设备在线监测方法和装置，使得可以根据在线监测结果动态选取基准设备，且选取的基准设备的介损变化量最小，从而提高测量的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种容性设备在线监测方法，该方法包括：
获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值；
其中，n为正整数；
获取在最近一次停电测试后，经过预设时间后，每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流；
逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值；
逐个根据每个所述容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵；
根据所述n*n绝对介损测量值矩阵，将所述n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵；
将所述n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量；
根据所述n*1列向量，找出数值最大的元素，并将所述数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备；
根据所述基准设备确定其他容性设备的最优介损值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种容性设备在线监测装置，该装置包括：
泄漏电流测量单元，用于同步采样n个容性设备在最近一次停电测试后，经过预设时间后的泄漏电流；其中，n为正整数；
处理主机，用于获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值，逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值，逐个根据每个所述容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵，根据所述n*n绝对介损测量值矩阵，将所述n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵，将所述n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量，根据所述n*1列向量，找出数值最大的元素，并将所述数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备，根据所述基准设备确定其他容性设备的最优介损值。
本发明通过提供一种容性设备在线监测方法，该方法包括：获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值；其中，n为正整数；获取在最近一次停电测试后，经过预设时间后，每个容性设备的在线监测的泄漏电流；逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值；逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵；根据n*n绝对介损测量值矩阵，将n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵；将n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量；根据n*1列向量，找出数值最大的元素，并将数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备；根据基准设备确定其他容性设备的最优介损值。由此，通过逐个确定每个容性设备的绝对介损测量值的最大值，并选择其中的最大值数据所对应的基准设备作为最终基准设备，使得可以根据在线监测结果动态选取基准设备，且选取的基准设备的介损变化量最小，从而提高测量的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的一种容性设备在线监测方法的流程图；
图2是本发明实施例二中的一种容性设备在线监测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例二中的一种容性设备在线监测装置的泄漏电流测量单元的结构示意图；
图4是本发明实施例二中的一种容性设备在线监测装置的测量结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
经研究发现，容性设备其自身的绝缘性能是关系到设备现场安全运行的重要技术指标。容性设备的绝缘劣化是一个渐变的过程，但如不及时发现并检修，就可能导致套管发生故障进而引发突发性故障，造成巨大的直接、间接经济损失。容性设备作为电力系统保护及信号测量的重要来源之一，其安全稳定运行与电力系统的安全可靠、经济高效密切相关。由于受原材料、设计、制造经验、及系统过电压等因素的限制，投运后经常会发生漏油、电容介质损耗过大、中间变压器受潮、匝间短路等故障，影响了电网的安全运行。随着电力系统已经发展到超高压、大容量、大系统水平，对供电的安全可靠性要求越来越高，及时发现并消除容性设备运行故障，确保电网安全可靠运行，已经变得越来越重要。
介质损耗的大小是衡量变电站高压容性设备绝缘状态好坏的一个重要指标。测量介质损耗时，需要严格同步获取母线电压和流过容性设备的接地电流。但现场情况却不一定满足这个条件，这两个参数测试点可能就不在一个地方，最多相距可达几百米。虽然相对测量法，可以不需要绝对电压的参考，而是采用同向同类中的一个容性设备作为参考，从而测量和计算其他设备的介损值。但是，传统的相对测量法中采用单一、固定的基准源作为参考，基准参考设备的选取，带有一定的主观随意性。即使，采用多次停电测试数据较为稳定的设备作为参考，消除了一定的主观随意性，但从停电到在线监测的这段时间，基准设备的介损有可能发生较大增长，若此时仍以该设备为参考，换算得到其他设备的介损值，将导致测量结果不准确，严重时可能引起绝缘事故监测的误报和漏报，导致事故进一步扩大。
为此，本发明实施例提供一种容性设备在线监测方法和装置，以实现通过动态选择最优的设备为基准，提高容性设备监测的准确性。
实施例一
图1为本发明实施例一中提供的一种容性设备在线监测方法的流程图，本实施例可适用于容性设备在线监测方法的实现过程，该方法可以由本发明任意实施例所述的容性设备在线监测装置来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值，其中，n为正整数。
其中，获取n个容性设备在最近一次停电测试时的介损值，该介损值可以根据最近一次停电测试时的电压和电流计算得到。
步骤120、获取在最近一次停电测试后，经过预设时间后，每个容性设备的在线监测的泄漏电流。
其中，获取n个容性设备的最近一次停电时的在线监测的泄漏电流可以为：在每个容性设备旁设置电流互感器，通过电流互感器测量容性设备的泄漏电流。然后，根据获取的泄漏电流，可以通过数字信号处理模块，进行FFT(快速离散傅里叶)算法得到每个泄漏电流的幅值和相角。其中，预设时间可以为1小时、2小时等，具体的可以根据实际的测试工况需求而定，在此不做具体的限定。
步骤130、逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值。
具体地，对同一条母线同一相内的多个容性设备，以第一台容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值，分别计算第二台、第三台……第n-1台、第n台容性设备相对于第一台容性设备的相对介损差值。再以第二台容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值，分别计算第一台、第三台……第n-1台、第n台容性设备相对于第二台容性设备的相对介损差值，……依次计算每个容性设备作为参考设备时的，其他容性设备的相对介损差值。
步骤140、逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵。
具体地，对同一条母线同一相内的多个容性设备，逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值计算其他容性设备的绝对介损测量值，得到n*n绝对介损测量值矩阵。例如，以第一台容性设备为参考设备，将第一台容性设备的介损值历史值和第二台容性设备与第一台容性设备的相对介损差值相加得到第二台容性设备以第一台容性设备为参考时的绝对介损测量值，将第一台容性设备的介损值历史值和第三台容性设备与第一台容性设备的相对介损差值相加得到第三台容性设备以第一台容性设备为参考时的绝对介损测量值，依此计算方法，分别计算第三台……第n台容性设备以第一台容性设备为参考时的绝对介损测量值，得到n-1个绝对介损测量值，建立1*n的横向量；再以第二台容性设备为参考设备，将第二台容性设备的介损值历史值和第一台容性设备与第二台容性设备的相对介损差值相加得到第一台容性设备以第二台容性设备为参考时的绝对介损测量值，以此方法，分别计算第一台、第三台……第n台容性设备以第二台容性设备为参考时的绝对介损测量值，得到n-1个绝对介损测量值，建立1*n的横向量，……以此方法，计算其他容性设备为参考设备时的其他容性设备的绝对介损测量值，得到n-1个绝对介损测量值，建立1*n的横向量，最后，根据n个1*n的横向量建立n*n绝对介损测量值矩阵。
其中，n*n绝对介损测量值矩阵为：
Figure BDA0002482206190000071
其中，
Figure BDA0002482206190000072
为每个容性设备对应的泄漏电流的相角，[δ1,δ2,δ3，…，δn]为每个容性设备对应的介损角。
其中，经发明人研究发现：以第一台容性设备为例，第一台容性设备的介损值的真实值为tan(δ1)+tan(Δδ1′),tan(δ1)是最近一次停电测试时的测试结果，tan(Δδ1′)标识第一台容性设备从停电到在线监测这段时间内介损值的增长量，该量的大小未知。
以第二台容性设备为参考值时，第一台容性设备的介损值的真实值为
Figure BDA0002482206190000073
是n*n绝对介损测量值矩阵中的第2行第1列(即绝对介损测量值)，可以通过计算得到。tan(Δδ2′)是第二台容性设备从停电到在线监测这段时间内介损值的增长量。
因而，第一台容性设备的介损值的真实值满足：
Figure BDA0002482206190000081
若
Figure BDA0002482206190000082
则tan(Δδ2′)<tan(Δδ1′)，说明第一台容性设备的介损值的变化量小于第二台容性设备介损值的变化量。上述方法以第一台容性设备和第二台容性设备为例，按此方法还可拓展到第n台容性设备为基准。
因此，对于第一台容性设备而言，n*n绝对介损测量值矩阵中的第一列该有n行，每行分别以第一台、第二台、…第n台为参考，得到的第一台容性设备的绝对介损测量值。由此可知，当找到这一列中元素数值最大的那一行，例如以容性设备x为基准时，第一台容性设备的测量值
Figure BDA0002482206190000084
是该列中最大的那个，则说明容性设备x自身的介损值的变化率最小，说明以容性设备x为基准是最合适的。因此，可以归结为，在绝对介损测量值矩阵中的每一列中，找寻数值最大的那一行，并以数值最大的那行对应的容性设备为基准设备。
步骤150、根据n*n绝对介损测量值矩阵，将n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵。
具体地，考虑到测量误差的影响，容易引起误判断。对每列的数据而言，每行数据由大到小排序并赋值，将数值最大的赋值为N，由大到小依次赋值为，N、N-1…2、1。
得到，n*n赋值矩阵，例如：
Figure BDA0002482206190000083
其中，N为n*n赋值矩阵每一列中值最大的元素的赋值，N为正整数。
步骤160、将n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量。
其中，n*1列向量为：
Figure BDA0002482206190000091
其中，[S1,S2,S3，…，Sn]为n*n赋值矩阵每一行元素值相加之和。
步骤170、根据n*1列向量，找出数值最大的元素，并将数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备。即可将数值最大的值对应的容性设备动态选为基准设备。
步骤180、根据基准设备确定其他容性设备的最优介损值。
具体地，根据选出的基准设备，找到绝对介损测量矩阵中，以该设备为基准计算得到的其他容性设备的介损测量值，此值即为各个设备介损的最优测量值。通过每个容性设备的最优介损值可以判断出其介损值的变化，进而可以推断出容性设备的绝缘性能的好坏。
本实施例的技术方案，通过提供一种容性设备在线监测方法，该方法包括：获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值；其中，n为正整数；获取在最近一次停电测试后，经过预设时间后，每个容性设备的在线监测的泄漏电流；逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值；逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵；根据n*n绝对介损测量值矩阵，将n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵；将n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量；根据n*1列向量，找出数值最大的元素，并将数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备；根据基准设备确定其他容性设备的最优介损值。由此，通过逐个确定每个容性设备的绝对介损测量值的最大值，并选择其中的最大值数据所对应的基准设备作为最终基准设备，使得可以根据在线监测结果动态选取基准设备，且选取的基准设备的介损变化量最小，从而提高测量的准确性。
可选地，逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值包括：
获取每个容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角；
逐个根据每个容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角计算其他容性设备的相对介损差值。
实施例二
图2是本发明实施例二中提供的一种容性设备在线监测装置的结构示意图。在上述技术方案的基础上，参考图2，该装置400包括：
泄漏电流测量单元410，用于同步采样n个容性设备在最近一次停电测试后，经过预设时间后的泄漏电流；其中，n为正整数；
处理主机420，用于获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值，逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值，逐个根据每个所述容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵，根据所述n*n绝对介损测量值矩阵，将所述n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵，将所述n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量，根据所述n*1列向量，找出数值最大的元素，并将所述数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备，根据所述基准设备确定其他容性设备的最优介损值。可选地，处理主机420用于逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值包括：
获取每个容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角；
逐个根据每个容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角计算其他容性设备的相对介损差值。
图3是本发明实施例二中提供的一种容性设备在线监测装置的泄漏电流测量单元的结构示意图，参考图3，泄漏电流测量单元410包括：零磁通互感器411、信号调理模块412、模数转换模块413、数字信号处理模块414、控制器415、GPS模块416、无线模块417和显示与存储模块418；其中，零磁通互感器411与信号调理模块412电连接，信号调理模块412与模数转换模块413电连接，模数转换模块413分别与数字信号处理模块414和控制器415电连接，控制器415分别与GPS模块416、无线模块417和显示与存储模块418电连接。
可选地，零磁通互感器411包括零磁通式霍尔电流传感器，控制器415为嵌入式微型控制器。
可选地，每个容性设备均设置有一个泄漏电流测量单元，用于采样对应的容性设备在线监测时的泄漏电流。
图4是本发明实施例二中的一种容性设备在线监测装置的测量结构示意图。具体地，参考图4，容性设备1对应设置有泄漏电流测量单元1和GPS同步设备，容性设备2对应设置有泄漏电流测量单元2和GPS同步设备，容性设备3对应设置有泄漏电流测量单元3和GPS同步设备，…容性设备n对应设置有泄漏电流测量单元n和GPS同步设备，且每个泄漏电流测量单元通过无线(Lora或者wifi等方式)与处理主机实现通信连接。
本发明实施例所提供的容性设备在线监测装置可执行本发明任意实施例所提供的容性设备在线监测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本实施例的技术方案，通过提供一种容性设备在线监测装置，该装置包括：用于同步采样n个容性设备在最近一次停电测试后，经过预设时间后的泄漏电流；其中，n为正整数；处理主机，用于获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值，逐个以每个容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值，逐个根据每个容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵，根据n*n绝对介损测量值矩阵，将n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵，将n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量，根据n*1列向量，找出数值最大的元素，并将数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备，根据基准设备确定其他容性设备的最优介损值。由此，通过逐个确定每个容性设备的绝对介损测量值的最大值，并选择其中的最大值数据所对应的基准设备作为最终基准设备，使得可以根据在线监测结果动态选取基准设备，且选取的基准设备的介损变化量最小，从而提高测量的准确性。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种容性设备在线监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值；其中，n为正整数；
获取在最近一次停电测试后，经过预设时间后，每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流；
逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值；其中，所述逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值包括：获取每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角；逐个根据每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流的幅值和相角计算其他容性设备的相对介损差值；
逐个根据每个所述容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵；
根据所述n*n绝对介损测量值矩阵，将所述n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵；
将所述n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量；
根据所述n*1列向量，找出数值最大的元素，并将所述数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备；
根据所述基准设备确定其他容性设备的最优介损值。
2.根据权利要求1所述的容性设备在线监测方法，其特征在于，所述n*n绝对介损测量值矩阵包括：
Figure FDA0003487569970000021
其中，
Figure FDA0003487569970000022
为每个所述容性设备在线监测得到的泄漏电流的相角，[δ1,δ2,δ3，…，δn]为每个所述容性设备最近一次停电测试时对应的介损角。
3.根据权利要求2所述的容性设备在线监测方法，其特征在于，所述n*n赋值矩阵包括：
Figure FDA0003487569970000023
其中，N为所述n*n赋值矩阵每一列中值最大的元素的赋值，N为正整数。
4.根据权利要求3所述的容性设备在线监测方法，其特征在于，所述n*1列向量包括：
Figure FDA0003487569970000024
其中，[S1,S2,S3，…，Sn]为所述n*n赋值矩阵每一行元素值相加之和。
5.一种容性设备在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：
泄漏电流测量单元，用于同步采样n个容性设备在最近一次停电测试后，经过预设时间后的泄漏电流；其中，n为正整数；
处理主机，用于获取n个容性设备的最近一次停电测试时的介损值，作为介损值历史值，逐个以每个所述容性设备的在线监测的泄漏电流为标准值计算其他容性设备的相对介损差值，逐个根据每个所述容性设备的介损值历史值和相对介损差值逐个计算其他容性设备的绝对介损测量值，建立n*n绝对介损测量值矩阵，根据所述n*n绝对介损测量值矩阵，将所述n*n绝对介损测量值矩阵中的每一列元素在此列中由大到小进行排序并赋值，建立n*n赋值矩阵，将所述n*n赋值矩阵中的每一行元素值相加，得到n*1列向量，根据所述n*1列向量，找出数值最大的元素，并将所述数值最大的元素对应的容性设备作为基准设备，根据所述基准设备确定其他容性设备的最优介损值。
6.根据权利要求5所述的容性设备在线监测装置，其特征在于，所述泄漏电流测量单元包括：零磁通互感器、控制器和无线模块；
其中，所述零磁通互感器与所述控制器电连接，所述控制器与所述无线模块连接，所述无线模块与所述处理主机连接。
7.根据权利要求6所述的容性设备在线监测装置，其特征在于，还包括信号调理模块、模数转换模块、数字信号处理模块、GPS模块和显示和存储模块，所述零磁通互感器与所述信号调理模块电连接，所述信号调理模块与所述模数转换模块电连接，所述模数转换模块分别与所述数字信号处理模块和所述控制器电连接；所述GPS模块与所述控制器电连接，所述显示与存储模块与所述控制器电连接。
8.根据权利要求6所述的容性设备在线监测装置，其特征在于，所述零磁通互感器包括零磁通式霍尔电流传感器，所述控制器为嵌入式微型控制器。
9.根据权利要求5所述的容性设备在线监测装置，其特征在于，每个所述容性设备均设置有一个所述泄漏电流测量单元，用于采样对应的所述容性设备在线监测时的泄漏电流。
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