CN112379321A - 一种改进型电容式电压互感器在线监测方法和系统 - Google Patents

一种改进型电容式电压互感器在线监测方法和系统 Download PDF

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武利会
曾庆辉
刘少辉
刘昊
张思寒
李国伟
陈贤熙
张殷
刘崧
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    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/02Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass of auxiliary devices, e.g. of instrument transformers according to prescribed transformation ratio, phase angle, or wattage rating

Abstract

本发明公开一种改进型电容式电压互感器在线监测方法和系统,方法包括:获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日及评价当日的电压遥测数据,形成参考数列和比较数列;计算简化灰度关联系数作为评价指标;判断是否满足健康标准;当满足健康标准时产生报警。本发明无需增加任何硬件设备,利用能量管理系统中的电压遥测数据,在无需知道电容式电压互感器的台帐信息及电网拓扑结构、无需选择参考对象的情况下,实现了电容式电压互感器的在线监测。

Description

一种改进型电容式电压互感器在线监测方法和系统
技术领域
本发明涉及电压互感器在线监测领域,更具体地,涉及一种改进型电容式电压互感器在线监测方法和系统。
背景技术
电容式电压互感器是电力系统中一种广泛应用的高压设备,其作用是作为电压测量元件来测量高电压幅值的大小,长期以来采用周期性停电预防性试验的方式实现健康状态的监督与评价。电容式电压互感器在结构上由主电容和分压电容串联而成,分压电容的电容量一般是主电容电容量的五倍,两个电容串联,电容量越大其两端电压越小,所以利用这种电容分压的原理可以将高电压转换为低电压实现高电压的测量。
分压电容和主电容均有多个电容元件串联而成,为保证电压均匀分布,在制造时每个电容元件的电容量是一致的,串联元件个数越多少,电容量就越大,当由元件发生击穿时,相当于串联元件个数减少,这时电容量就会增大,所以无论是主电容还是分压电容出现电容元件发生击穿,测量得到的电压值即电压遥测值便会跟着发生变化,所以会导致电压测量不准确,当劣化发展到一定程度还会引起爆炸,所以判断电容式电压互感器是否有元件发生击穿是评价其健康状态最直接有效的方法。
公开日为2013年12月18号,公开号为CN103454517A的中国专利公开了一种电容式电压互感器在线监测方法,包括步骤:基于能量管理系统获取监测区域内各个变电站的电容式电压互感器的二次电压数据;将所述二次电压数据与各个变电站对应的变电设备信息进行关联;根据所述二次电压数据判断所述电容式电压互感器的故障状态信息;根据所述故障状态信息监测所述监测区域内各个变电站的变电设备的电容式电压互感器的运行状态。
预防性试验是通过周期性停电测量电容量的大小来判断电容式电压互感器是否有元件发生击穿,这种方法需要停电,会影响供电可靠性,而且预防性试验周期根据电压等级不同分为三年和六年,在两个周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空,因此需要一种不用停电、不影响供电可靠性的电容式电压互感器健康状态的在线监测方法。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种改进型电容式电压互感器在线监测方法,解决周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题。
本发明的进一步目的是提供一种改进型电容式电压互感器在线监测系统。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种改进型电容式电压互感器在线监测方法,包括以下步骤:
S1:获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
S2:计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
S3:判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
S4:当满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
优选地,步骤S1中的电压遥测数据包括96点电压遥测数据,每15分钟一个电压遥测数据,24小时共计96点电压遥测数据。
上述方案中,由于电容式电压互感器二次电压的变化趋势与负荷变化情况以及本身的健康状态密切相关,而每一天负荷变化趋势高度一致,若健康状态发生劣化,不同日期之间电压变化趋势的高度一致性将会被打破,根据上述原理可以通过电容式电压互感器96点电压遥测数据的挖掘分析,在无需知道电容式电压互感器的台帐信息及电网拓扑结构、无需选择参考对象的情况下,实现电容式电压互感器健康状态的在线监测,解决了周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题。
优选地,所述电压遥测数据从能量管理系统的PI数据库获取。
优选地,步骤S1中的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
优选地,步骤S2中所述简化灰度关联系数具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
优选地,步骤S3中,判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准,具体为:
当所述简化灰度关联系数小于判断阈值时,该电容式电压互感器不满足健康标准;当所述简化灰度关联系数不小于判断阈值时,该电容式电压互感器满足健康标准。
优选地,所述判断阈值为0.99。
一种改进型电容式电压互感器在线监测系统,包括:
数据获取模块,所述数据获取模块获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
计算模块,所述计算模块计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
判断模块,所述判断模块判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
报警模块,所述报警模块当判断模块判断计算的简化灰度关联系数满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
优选地,数据获取模块行成的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
优选地,计算模块计算所述简化灰度关联系数的具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:
本发明可以解决周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题,所需数据量小,通过电容式电压互感器96点电压遥测数据的挖掘分析,在无需知道电容式电压互感器的台帐信息及电网拓扑结构、无需选择参考对象的情况下,即可实现电容式电压互感器的在线监测。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为实施例提供的电网拓扑图。
图3为本发明的系统模块连接示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;
对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种改进型电容式电压互感器在线监测方法,如图1,包括以下步骤:
S1:获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
S2:计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
S3:判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
S4:当满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
步骤S1中的电压遥测数据包括96点电压遥测数据,每15分钟一个电压遥测数据,24小时共计96点电压遥测数据。
所述电压遥测数据从能量管理系统的PI数据库获取。
步骤S1中的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
步骤S2中所述简化灰度关联系数具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
步骤S3中,判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准,具体为:
当所述简化灰度关联系数小于判断阈值时,该电容式电压互感器不满足健康标准;当所述简化灰度关联系数不小于判断阈值时,该电容式电压互感器满足健康标准。
所述判断阈值为0.99。
在具体实施过程中,如图2,110kV文华变电站共有2台主变压器,#1主变压器连接110kV 1M母线,#2主变压器连接110kV 2M母线。110kV 1M母线有两条出线,110kV 2M母线有三条出线,每条出线均采用电容式电压互感器测量线路电压,每台电容式电压互感器测量的电压会随着母线电压的变化而变化,因此电压会呈现一定的波动,每一电容式电压互感器每隔15分钟就会上传一个电压量测数据至能量管理系统,每天有96个测量点,所有上传数据均被保存在PI数据库中,在本发明的具体实施方式中,已知110kV罗文甲线于2008年4月16日日挂网运行,在2020年1月16日期间出现了电容元件击穿故障,即健康状态发生劣化,以110kV罗文甲线为例来说明本发明技术方案的有效性及实用性。
执行步骤S1,获取110kV罗文甲线电容式电压互感器96点电压遥测数据,形成参考数列和比较数列。考虑篇幅的限制及将所有历史数据全部导出到篇幅里的不切实际性,同时为了更加说明本发明提供的方法的精准性和实用性,导出2008年4月17日、2020年1月1日、4日、9日、14日、16日的96点电压遥测数据,为方便易懂,采用表1表示,受篇幅限制部分数据略去。
表1
执行步骤S3,计算简化灰度关联系数r如表2所示。
表2
评价日期 2012.4.17 2016.4.17 2020.1.15 2020.1.16
灰度关联系数r 0.994 0.994 0.991 0.981
执行步骤S4,110kV罗文甲线在2020年1月16日评价当日简化灰度关联系数r小于0.99,判断110kV罗文甲线电容式电压互感器健康状态发生劣化,与实际相符。
实施例2
本实施例提供一种改进型电容式电压互感器在线监测系统,如图3,包括:
数据获取模块,所述数据获取模块获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
计算模块,所述计算模块计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
判断模块,所述判断模块判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
报警模块,所述报警模块当判断模块判断计算的简化灰度关联系数满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
数据获取模块行成的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
计算模块计算所述简化灰度关联系数的具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件;
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
S2:计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
S3:判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
S4:当满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
2.根据权利要求1所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,步骤S1中的电压遥测数据包括96点电压遥测数据,每15分钟一个电压遥测数据,24小时共计96点电压遥测数据。
3.根据权利要求2所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,所述电压遥测数据从能量管理系统的PI数据库获取。
4.根据权利要求1至3任一项所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,步骤S1中的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
5.根据权利要求4所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,步骤S2中所述简化灰度关联系数具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
6.根据权利要求5所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,步骤S3中,判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准,具体为:
当所述简化灰度关联系数小于判断阈值时,该电容式电压互感器不满足健康标准;当所述简化灰度关联系数不小于判断阈值时,该电容式电压互感器满足健康标准。
7.根据权利要求6所述的改进型电容式电压互感器在线监测方法,其特征在于,所述判断阈值为0.99。
8.一种改进型电容式电压互感器在线监测系统,其特征在于,包括:
数据获取模块,所述数据获取模块获取待评价电容式电压互感器挂网运行次日和评价当日的电压遥测数据,其中,根据电容式电压互感器挂网运行次日的电压遥测数据形成参考数列,根据评价当日的电容式互感器的电压遥测数据形成比较数列;
计算模块,所述计算模块计算参考数列和比较数列的简化灰度关联系数;
判断模块,所述判断模块判断计算的简化灰度关联系数是否满足健康标准;
报警模块,所述报警模块当判断模块判断计算的简化灰度关联系数满足健康标准时产生报警,不满足健康标准时不产生报警。
9.根据权利要求8所述的改进型电容式电压互感器在线监测系统,其特征在于,数据获取模块行成的参考数列和比较数据表示为:
{yi}
{xi}
式中,yi为待评价电容式电压互感器挂网运行次日的第i个测点的电压遥测值,xi为待评价电容式电压互感器评价当日的第i个测点的电压遥测值。
10.根据权利要求9所述的改进型电容式电压互感器在线监测系统,其特征在于,计算模块计算所述简化灰度关联系数的具体计算方法如下:
式中,r为待评价电容式电压互感器评价当日电压与待评价电容式电压互感器挂网运行次日电压的简化灰度关联系数,ρ为分辨系数,xi为待评价电容式电压互感器评价当日第i个测点的电压遥测值,yi为待评价电容式电压互感器的挂网运行次日第i个测点的电压遥测值。
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