CN113270942B - 一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法 - Google Patents

一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法，装置包括消弧线圈装置，用于采集消弧线圈状态数据；数据远传装置，用于将消弧线圈状态数据远传给信通数据接收装置；信通数据接收装置，用于接收远传的消弧线圈状态数据并发送给数据存储服务器；数据存储服务器，用于接收消弧线圈状态数据并进行存储；数据访问客户端，用于根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，输出基于数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的数据分析结果。本发明以提高消弧线圈智能化程度和使用效率为目标，能够实时、快速、准确地诊断消弧装置的有效性，减小现场查看工作量，降低补偿状态的错误率，提高消弧线圈运行智能化管控水平。

Description

一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法
技术领域
本发明属于电力系统的消弧线圈运行状态检测技术，具体涉及一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法。
背景技术
近年来由于长距离架空线路和电缆线路在电力系统的广泛使用，系统电容电流不断增加，发生瞬时性单相接地故障时电弧难以自行熄灭。为了降低弧光接地过电压发生的概率，减少过电压对薄弱绝缘设备的危害，电网10千伏、35千伏系统采用中性点经消弧线圈接地方式的比例逐年上升。此外，变电站低压侧作为配电网的直接电源点，其中性点接地装置的运行状况直接关系到电网优质服务和人身安全，因此有必要加强变电站接地装置的运维管理。
目前，消弧线圈装置因受限于调控信息点表，其相关运行信息仅能通过站内监控后台获取，无法将档位信息、系统电容电流、残流及脱谐度等数据信号传送至远端，日常巡视依赖于人工现场查看。考虑到如今绝大多数是无人值守变电站，消弧线圈装置的自动化程度不高不利于整体调度和运维管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有消弧线圈运行状态信息只能在站内查看，无法进行远程监控等问题，提供一种消弧线圈运行状态智能监测装置及方法，本发明以提高消弧线圈智能化程度和使用效率为目标，旨在实时、快速、准确地诊断消弧装置的有效性，减小现场查看工作量，降低补偿状态的错误率，提高消弧线圈运行智能化管控水平。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种消弧线圈运行状态智能监测装置，包括：
消弧线圈装置，用于采集消弧线圈状态数据；
数据远传装置，用于将消弧线圈状态数据远传给信通数据接收装置；
信通数据接收装置，用于接收远传的消弧线圈状态数据并发送给数据存储服务器；
数据存储服务器，用于接收消弧线圈状态数据并进行存储；
数据访问客户端，用于根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，以及输出基于数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的数据分析结果；
所述消弧线圈装置、数据远传装置两者相互连接，所述数据远传装置通过网络与信通数据接收装置相连，所述信通数据接收装置、数据存储服务器两者相互连接，所述数据访问客户端与数据存储服务器相连。
可选地，所述消弧线圈装置、数据远传装置两者设于被监测的消弧线圈现场，所述信通数据接收装置、数据存储服务器两者设于云数据中心，所述数据访问客户端通过互联网与数据存储服务器相连。
可选地，所述数据远传装置的电源输入端还带有电压转换模块，所述电压转换模块的输入端与消弧线圈控制屏柜的直流电源端子相连以将消弧线圈控制屏柜的直流电源端子的输出电源转换为满足数据远传装置的工作电压要求的电源。
可选地，所述数据远传装置通过移动通信网络与信通数据接收装置相连。
此外，本发明还提供一种前述消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，包括数据访问客户端根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的步骤，所述消弧线圈的运行状态数据包括消弧线圈档位、系统电容电流IN、消弧线圈计算得到的电容电流IC、流经消弧线圈的电流IL、系统接地故障残余电流IL0、脱谐度v、中性点位移电压U0。
可选地，还包括数据访问客户端或数据存储服务器根据运维人员的指令执行消弧线圈运行状态诊断的步骤：
S1)查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，判断消弧线圈状态数据是否完整，若不完整，则判定消弧线圈状态数据不完整，结束并退出；否则执行下一步；
S2)判断|IN-IC|/IN小于预设阈值是否成立，其中IN为系统电容电流，IC为消弧线圈计算得到的电容电流，若不成立，则判定消弧线圈电容电流异常，结束并退出；否则执行下一步；
S3)判断流经消弧线圈的电流IL大于消弧线圈计算得到的电容电流IC是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿容量不足，结束并退出；否则执行下一步；
S4)判断系统接地故障残余电流IL0的绝对值|IL0|小于等于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、系统接地故障残余电流越限，结束并退出；否则执行下一步；
S5)判断脱谐度v小于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、脱谐度越限，结束并退出；否则执行下一步；
S6)判断中性点位移电压U0与系统标称电压UN的比值超过预设系数是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、中性点位移电压越限，结束并退出；否则执行下一步；
S7)判断中性点位移电压U0小于预设阈值是否成立，若成立，则判定消弧线圈接地异常，结束并退出；否则执行下一步；
S8)判定消弧线圈正常，结束并退出。
可选地，步骤S2)中的预设阈值取值为0.2。
可选地，步骤S4)中的预设阈值为10A。
可选地，步骤S5)中的预设阈值为10％。
可选地，步骤S6)中的预设系数为0.15，步骤S7)中的预设阈值为25V。
和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：
本发明消弧线圈运行状态智能监测装置包括：消弧线圈装置，用于采集消弧线圈状态数据；数据远传装置，用于将消弧线圈状态数据远传给信通数据接收装置；信通数据接收装置，用于接收远传的消弧线圈状态数据并发送给数据存储服务器；数据存储服务器，用于接收消弧线圈状态数据并进行存储；数据访问客户端，用于根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，以及输出基于数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的数据分析结果；所述消弧线圈装置、数据远传装置两者相互连接，所述数据远传装置通过网络与信通数据接收装置相连，所述信通数据接收装置、数据存储服务器两者相互连接，所述数据访问客户端与数据存储服务器相连，本发明消弧线圈运行状态智能监测装置可以方便地实现现场设备的远程数据采集、远程下载和远程维护，适用于已配置有消弧线圈装置的变电站，采用无线传输的方式将消弧线圈的一系列运行信息实时远程传送给远端的云数据中心，通过对数据进一步解析判断消弧线圈补偿状态的有效性，实现智能化管控的目的，可实现远程数据监控、设备诊断、程序维护和故障报警等功能，通过PC/Web客户端、手机APP等能够联网进行数据访问，实时、便捷、全方位地对消弧线圈装置的补偿状态进行评估，并根据结果进行改进和反馈，方便设备的日常运维管理。
附图说明
图1为本发明实施例消弧线圈运行状态智能监测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中执行消弧线圈运行状态诊断的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的消弧线圈运行状态智能监测装置包括：
消弧线圈装置1，用于采集消弧线圈状态数据；
数据远传装置2，用于将消弧线圈状态数据远传给信通数据接收装置3；
信通数据接收装置3，用于接收远传的消弧线圈状态数据并发送给数据存储服务器4；
数据存储服务器4，用于接收消弧线圈状态数据并进行存储；
数据访问客户端5，用于根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器4中存储的消弧线圈状态数据，以及基于数据存储服务器4中存储的消弧线圈状态数据进行数据智能分析；
消弧线圈装置1、数据远传装置2两者相互连接，数据远传装置2通过网络与信通数据接收装置3相连，信通数据接收装置3、数据存储服务器4两者相互连接，数据访问客户端5与数据存储服务器4相连。
需要说明的是，消弧线圈装置1为现有消弧线圈(消弧补偿装置)的监控装置，用于采集包括消弧线圈档位、系统电容电流IN、消弧线圈计算得到的电容电流IC、流经消弧线圈的电流IL、系统接地故障残余电流IL0、脱谐度v、中性点位移电压U0等在内的消弧线圈的运行状态数据，本实施例中不涉及对消弧线圈装置1的改进，故其具体实现在此不再展开说明。
本实施例中，消弧线圈装置1、数据远传装置2两者设于被监测的消弧线圈现场，信通数据接收装置3、数据存储服务器4两者设于云数据中心，数据访问客户端5通过互联网与数据存储服务器4相连。
如图1所示，数据远传装置2的电源输入端还带有电压转换模块21，电压转换模块21的输入端与消弧线圈控制屏柜的直流电源端子相连以将消弧线圈控制屏柜的直流电源端子的输出电源转换为满足数据远传装置的工作电压要求的电源。本实施例中，消弧线圈控制屏柜的直流电源端子的输出电源为220V，电压转换模块21将消弧线圈控制屏柜的直流电源端子的输出电源转换为24V以满足数据远传装置的工作电压要求。
本实施例中，数据远传装置2通过移动通信网络与信通数据接收装置3相连。作为一种可选的实施方式，本实施例中数据远传装置2具体采用4G网络与信通数据接收装置3相连。
首先在数据存储服务器4上建立设备台账，将数据远传装置2通过串行通讯口与消弧线圈装置1遥测部分的数据采集模块进行连接，利用消弧线圈控制屏柜的直流电源端子通过电压转换模块21对数据远传装置2进行供电，每台数据远传装置2配备一个电压转换模块21将DC 220V降至工作电压24V，然后通过4G互联网将消弧线圈状态数据远程传输至信通数据接收装置3并保存在数据存储服务器4中，主要包含了消弧线圈档位、电容电流IC、流经消弧线圈的电流IL、系统接地故障残余电流IL0、脱谐度v、中性点位移电压U0等运行信息，通过电脑客户端、手机APP或网页等形式的数据访问客户端5，可进行远程数据监控数据存储服务器4内设有详细的诊断评估算法，能根据接收得到的有效数据进行自动计算(数据解析软件模块)，并根据各层级的逻辑判断结果输出提示或警告信息(数据智能分析模块)，实现消弧线圈运行状态的智能诊断。
此外，本实施例还提供一种前述消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，包括数据访问客户端根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的步骤，消弧线圈的运行状态数据包括消弧线圈档位、系统电容电流IN、消弧线圈计算得到的电容电流IC、流经消弧线圈的电流IL、系统接地故障残余电流IL0、脱谐度v、中性点位移电压U0。
如图2所示，本实施例方法还包括数据访问客户端或数据存储服务器根据运维人员的指令执行消弧线圈运行状态诊断的步骤：
S1)查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，判断消弧线圈状态数据是否完整，若不完整，则判定消弧线圈状态数据不完整，结束并退出；否则执行下一步；
S2)判断|IN-IC|/IN小于预设阈值是否成立，其中IN为系统电容电流，IC为消弧线圈计算得到的电容电流，若不成立，则判定消弧线圈电容电流异常，结束并退出；否则执行下一步；
S3)判断流经消弧线圈的电流IL大于消弧线圈计算得到的电容电流IC是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿容量不足，结束并退出；否则执行下一步；
流经消弧线圈的电流IL的计算函数表达式为：
Figure BDA0003090066610000051
上式中，W为消弧线圈的补偿容量，UN为系统标称电压；
S4)判断系统接地故障残余电流IL0的绝对值|IL0|小于等于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、系统接地故障残余电流越限，结束并退出；否则执行下一步；
S5)判断脱谐度v小于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、脱谐度越限，结束并退出；否则执行下一步；
S6)判断中性点位移电压U0与系统标称电压UN的比值超过预设系数是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、中性点位移电压越限，结束并退出；否则执行下一步；
S7)判断中性点位移电压U0小于预设阈值是否成立，若成立，则判定消弧线圈接地异常，结束并退出；否则执行下一步；
S8)判定消弧线圈正常，结束并退出。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤S2)中的预设阈值取值为0.2。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤S4)中的预设阈值为10A。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤S5)中的预设阈值为10％。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤S6)中的预设系数为0.15，步骤S7)中的预设阈值为25V。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，其特征在于，所述消弧线圈运行状态智能监测装置包括：
消弧线圈装置，用于采集消弧线圈状态数据；
数据远传装置，用于将消弧线圈状态数据远传给信通数据接收装置；
信通数据接收装置，用于接收远传的消弧线圈状态数据并发送给数据存储服务器；
数据存储服务器，用于接收消弧线圈状态数据并进行存储；
数据访问客户端，用于根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，以及输出基于数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的数据分析结果；
所述消弧线圈装置、数据远传装置两者相互连接，所述数据远传装置通过网络与信通数据接收装置相连，所述信通数据接收装置、数据存储服务器两者相互连接，所述数据访问客户端与数据存储服务器相连；
所述应用方法包括数据访问客户端根据运维人员的指令查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据的步骤，所述消弧线圈的运行状态数据包括消弧线圈档位、系统电容电流I N 、消弧线圈计算得到的电容电流I C 、流经消弧线圈的电流I L 、系统接地故障残余电流I L0 、脱谐度v以及中性点位移电压U 0 ；
所述应用方法还包括数据访问客户端或数据存储服务器根据运维人员的指令执行消弧线圈运行状态诊断的步骤：
S1）查询解析数据存储服务器中存储的消弧线圈状态数据，判断消弧线圈状态数据是否完整，若不完整，则判定消弧线圈状态数据不完整，结束并退出；否则执行下一步；
S2）判断|I N - I C |/I N 小于预设阈值是否成立，其中I N 为系统电容电流，I C 为消弧线圈计算得到的电容电流，若不成立，则判定消弧线圈电容电流异常，结束并退出；否则执行下一步；
S3）判断流经消弧线圈的电流I L 大于消弧线圈计算得到的电容电流I C 是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿容量不足，结束并退出；否则执行下一步；
S4）判断系统接地故障残余电流I L0 的绝对值|I L0 |小于等于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、系统接地故障残余电流越限，结束并退出；否则执行下一步；
S5）判断脱谐度v小于预设阈值是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、脱谐度越限，结束并退出；否则执行下一步；
S6）判断中性点位移电压U 0 与系统标称电压U N 的比值超过预设系数是否成立，若不成立，则判定消弧线圈补偿异常、中性点位移电压越限，结束并退出；否则执行下一步；
S7）判断中性点位移电压U 0 小于预设阈值是否成立，若成立，则判定消弧线圈接地异常，结束并退出；否则执行下一步；
S8）判定消弧线圈正常，结束并退出。
2.根据权利要求1所述的消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，其特征在于，步骤S2）中的预设阈值取值为0.2。
3.根据权利要求2所述的消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，其特征在于，步骤S4）中的预设阈值为10A。
4.根据权利要求3所述的消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，其特征在于，步骤S5）中的预设阈值为10%。
5.根据权利要求4所述的消弧线圈运行状态智能监测装置的应用方法，其特征在于，步骤S6）中的预设系数为0.15，步骤S7）中的预设阈值为25V。
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