CN111766539A - 一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，包括监控后台、主控单元和子控测量单元；所述子控测量单元由主控单元控制，分时采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号，并将其转换成数字信号后通过现场数据总线实时发送给监控后台；所述监控后台对预处理后的数据进行分析，对各个回路的数据进行显示。本发明能够实时监测变电站接地网腐蚀情况。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统在线监测技术领域，具体涉及一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统及方法。
背景技术
良好稳定的接地系统是变电站安全运行的根本保证，是确保运维人员人身安全和设备可靠运行的重要措施。随着中国社会经济建设的迅猛发展，电力系统的容量不断增加，设备短路电流水平亦不断提高，人们对电网的安全稳定运行要求也越来越高。据不完全统计，我国电网因接地系统缺陷问题引起的安全事故屡屡发生，每次电力安全事故造成的直接经济损失高达数十万至数百万元，由此造成的用户停电甚至会导致石油、化工等特殊行业的安全事故连锁扩散，所带来的间接经济损失更大，难以用金钱来衡量。
变电站的接地系统是结合防雷接地、工作接地和保护接地为一体的有机整体，主要功能首先是保证发生故障时运行人员的人身安全，其次是保证重要电气设备的安全可靠运行。当变电站发生雷击或接地短路故障时，极大的雷电流或短路电流经过接地系统流入大地，将会在接地系统上产生地电位升高和不均衡电位分布，如果变电站接地系统因土壤腐蚀等原因产生缺陷，就会导致接地系统局部电位差超过安全阈值，从而引发安全事故及连锁反应。变电站接地网腐蚀情况的实时监测及追踪报警变得越来越重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统及方法，能够实时监测变电站接地网腐蚀情况。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，包括监控后台、主控单元和子控测量单元；所述子控测量单元由主控单元控制，分时采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号，并将其转换成数字信号后通过现场数据总线实时发送给监控后台；所述监控后台对预处理后的数据进行分析，对各个回路的数据进行显示。
进一步的，所述子控测量单元采用集成电子传感器。
进一步的，所述子控测量单元通过接地监测线圈设置于智能变电站接地引下线上，与接地引下线的数量相等；所述接地引下线非接地端连接接地母排；所述接地母排还分别与防雷带和接地环网分别连接。
一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测方法，包括以下步骤：
步骤S1:各个子控测量单元受主控单元控制，分时依次采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号;
步骤S2:子控测量单元依次将所采集的模拟信号转换为数字信号，通过现场数据总线实时发送给监控后台;
步骤S3:所述监控后台对各个监测点的历史数据进行数值分析，分析出监测数值的历史变化趋势，并对可能的故障点设置处理预案；
步骤S4:对每个测量点的报警阈值进行设定，监控后台将及时准确发现接地的故障点，发出报警信息，从而及时告知维护人员处理故障问题。
进一步的，所述步骤S3具体为将多项式算法应用到地网腐蚀状况监控，计算值取代测量值，利用最小二乘法拟合并分析历史数据，识别故障点，根据实际计算数据的反馈，结合历史运行数据曲线进行分析，提前预判地网腐蚀程度以及安全隐患位置，并设置处理预案。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明实时监测变电站接地网腐蚀情况，能够快速准确的判断变电站接地网的运行状态、发生腐蚀/断裂等故障点的具体位置，并及时警示变电站运行维护人员及时处理安全隐患，从而避免变电站由于地网腐蚀故障而引起的安全事故。
附图说明
图1是本发明一实施例中变电站接地网腐蚀情况实时监测系统网络结构图；
图2是本发明一实施例中变电站接地网腐蚀情况实时监测系统应用；
图3是本发明一实施例中变电站接地网腐蚀情况实时监测系统子控单元安装示意图；
图4是本发明一实施例中电阻网络结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，包括监控后台、主控单元和子控测量单元；所述子控测量单元由主控单元控制，分时采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号，并将其转换成数字信号后通过现场数据总线实时发送给监控后台；所述监控后台对预处理后的数据进行分析，对各个回路的数据进行显示。
优选的，在本实施例中，所述子控测量单元采用集成电子传感器。
参考图3，优选的，在本实施例中，所述子控测量单元通过接地监测线圈设置于智能变电站接地引下线上，与接地引下线的数量相等；所述接地引下线非接地端连接接地母排；所述接地母排还分别与防雷带和接地环网分别连接。
一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测方法，包括以下步骤：
步骤S1:各个子控测量单元受主控单元控制，分时依次采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号;
步骤S2:子控测量单元依次将所采集的模拟信号转换为数字信号，通过现场数据总线实时发送给监控后台;
步骤S3:所述监控后台对各个监测点的历史数据进行数值分析，分析出监测数值的历史变化趋势，并对可能的故障点设置处理预案；
步骤S4:对每个测量点的报警阈值进行设定，监控后台将及时准确发现接地的故障点，发出报警信息，从而及时告知维护人员处理故障问题。
优选的，在本实施例中，所述步骤S3具体为将多项式算法应用到地网腐蚀状况监控，计算值取代测量值，利用最小二乘法拟合并分析历史数据，识别故障点，根据实际计算数据的反馈，结合历史运行数据曲线进行分析，提前预判地网腐蚀程度以及安全隐患位置，并设置处理预案。
优选的，参考图4，在本实施例中，变电站接地引下线接地电阻网络的计算具体如下：
图中R1～Rn为各个回路的真实电阻值，r1～rn为各个回路的综合电阻值。而通过传统的接线电阻测试仪，人工获得的所谓接地电阻值，就是各个回路的综合电阻值，即r1～rn。
通过图1所示的结构图及欧姆定律，可以得出各电阻之间的关系如式①所示：
rn = Rn + (R1∥R2∥R3... ∥Rn-1) ①
以变电站安装4个接地引下线的情况为例，如果设定实际电阻值R1=0.20Ω，R2=0.50Ω，R3=1.00Ω，R4=2.00Ω，通过式①得到方程组如式②所示：
r1 = R1 + (R2∥R3∥R4)
r2 = R2 + (R1∥R3∥R4)
r3 = R3 + (R1∥R2∥R4)
r4 = R4 + (R1∥R2∥R3) 式②
通过方程组式②的求解，可获得测量的综合电阻r1~r4如表1所示：
| 序号 | 实际电阻/Ω | 综合电阻/Ω |
| 01 | 0.20 | 0.485714 |
| 02 | 0.50 | 0.653846 |
| 03 | 1.00 | 1.133333 |
| 04 | 2.00 | 2.125000 |
表1 实际电阻值与综合电阻值之间的关系
通过计算可以看出，通过传统的测试方法获得电阻值rn，与实际的电阻值Rn之间有很大的差异。特别是当实际电阻很小时（如R1=0.20），获得的综合电阻可能是实际电阻的几倍，如果将人工测量的综合电阻值rn当做每个接地引下线的实际接地电阻值Rn来进行系统数据分析的话，必将得出错误的结论，造成严重的后果。实际应用中，系统是根据测量到的综合电阻值rn来计算实际电阻值Rn的。该计算方法在多达32路接地下引线的解方程计算中，用时不到1秒。完全满足实际的变电站工程计算要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，其特征在于，包括监控后台、主控单元和子控测量单元；所述子控测量单元由主控单元控制，分时采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号，并将其转换成数字信号后通过现场数据总线实时发送给监控后台；所述监控后台对预处理后的数据进行分析，对各个回路的数据进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，其特征在于：所述子控测量单元采用集成电子传感器。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测系统，其特征在于：所述子控测量单元通过接地监测线圈设置于智能变电站接地引下线上，与接地引下线的数量相等；所述接地引下线非接地端连接接地母排；所述接地母排还分别与防雷带和接地环网分别连接。
4.一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:各个子控测量单元受主控单元控制，分时依次采集包含变电站接地网腐蚀情况信息的模拟信号;
步骤S2:子控测量单元依次将所采集的模拟信号转换为数字信号，通过现场数据总线实时发送给监控后台;
步骤S3:所述监控后台对各个监测点的历史数据进行数值分析，分析出监测数值的历史变化趋势，并对可能的故障点设置处理预案；
步骤S4:对每个测量点的报警阈值进行设定，监控后台将及时准确发现接地的故障点，发出报警信息，从而及时告知维护人员处理故障问题。
5.根据权利要求4所述的一种智能变电站接地网腐蚀情况实时监测方法，其特征在于：所述步骤S3具体为将多项式算法应用到地网腐蚀状况监控，计算值取代测量值，利用最小二乘法拟合并分析历史数据，识别故障点，根据实际计算数据的反馈，结合历史运行数据曲线进行分析，提前预判地网腐蚀程度以及安全隐患位置，并设置处理预案。
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