CN115792726A - 一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，属于配电设备在线监测领域技术领域。包括：步骤a，采集接地变一、二侧的电压、电流；步骤b，计算各相等效电阻；步骤c，判断各相等效电阻是否存在＜0，若是执行d否则执行e；步骤d，系统单相接地；步骤e，求解各相等效电阻变化率；步骤f，判断接地变是否严重，若是执行g否则执行p；步骤g，发出跳闸指令，并执行步骤h、i、j、k、l、m；步骤h、i、j、k、l、m，判断故障相；步骤n，判断接地变是否异常，若是执行o否则执行p；步骤o，发出报警信号；步骤p，接地变正常运行。本发明通过各相等效电阻变化率实现其运行状态的在线检测。
Description
技术领域
本发明属于配电设备在线监测技术领域，更具体的说是涉及一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法。
背景技术
ZNyn11型接地变压器具有流经直流电流时不易饱和、零序阻抗小的优点，在电力系统中的不同场合得到广泛应用。首先，它可以用作交流电源与直流电源的连接，在交直流系统中得到应用；其次，它可通过高压侧两相输入在低压侧感应出三相电压，在系统单相接地故障时保证输出电压的稳定；再次，它可为中性点不接地系统提供中性点，供消弧线圈或电阻接入，用于补偿系统单相接地时的容性电流，抑制过电压的产生；另外，其低压绕组可兼做站用电，为变电站内部设备提供电源。可见，保证接地变的安全稳定运行对电力系统具有重要意义。
由于接地变压器多数安装于开关柜内部，其绕组结构和运行工况复杂。一旦发生短路故障，若不能及时切除，较大的短路电流引起发热进而导致接地变本体燃烧或者爆炸，造成开关柜及其它电气设备的损坏，实际运行中的故障案例亦是如此。然而，目前的接地变压器保护方法主要借鉴普通配电变压器，其保护措施的灵敏度低，保护动作时故障已扩大，无法在故障早期起到有效的保护作用。同时，现有技术中尚未有专门针对接地变的运行状态检测方法及装置。
因此，提出一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法意义重大，可有效保证接地变的安全稳定运行，防止事故的扩大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提出一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，能够实时判断接地变压器的运行状态，在运行异常时发出声光报警信号，在严重时及时跳闸，以免事故扩大，影响其它电气设备的安全。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，包括以下步骤：
步骤a，获取接地变一、二次侧的电压、电流值；
步骤b，计算接地变各相等效电阻值；
步骤c，判断各相等效电阻是否存在＜0，若是执行d否则执行e；
步骤d，系统单相接地故障；
步骤e，计算各相等效电阻的变化率；
步骤f，判断接地变是否处于严重状态，若是执行g否则执行p；
步骤g，发出跳闸指令，执行步骤h；
步骤h，判断A相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤i否则执行步骤j；
步骤i，判断为A相故障；
步骤j，判断B相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤k否则执行步骤l；
步骤k，判断为B相故障；
步骤l，判断C相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤m；
步骤m，判断为C相故障；
步骤n，判断接地变是否处于异常状态，若是执行o否则执行p；
步骤o，发出报警信号；
步骤p，接地变继续运行。
进一步的，实时计算各相的等效电阻值，并与正常运行时的等效电阻值进行比较，计算等效电阻变化率；正常运行时的等效电阻值为，归算至运行温度下的高压绕组电阻值与低压绕组归算至高压侧的电阻值之和。
进一步的，通过环氧树脂接地变的允许最高温升及绝缘材料的耐热等级确定其运行状态的阈值；环氧树脂绝缘材料的耐热等级为B，当运行温度高于130℃时，绝缘材料发生热氧化分解，接地变无法继续工作，该温度时的等效电阻变化率为17％，为严重状态；环氧树脂接地变运行最高温升80K，当温升高于80K时，绝缘会加速老化，该温度对应的等效电阻变化率为8％，为异常状态。
进一步的，当接地变判定为严重状态时，先发出跳闸指令后进行分析哪一相的等效电阻变化率≥17％，确定故障相，为故障查找及设备维修节省大量时间。
进一步的，包括信号采集单元、逻辑计算单元与通讯单元，信号采集单元通过主变压器二次侧母线处电压互感器采集接地变高压侧电压，无需安装新的PT，通过接地变二次侧PT采集二次侧的三相电压，通过接地变一、二次侧的CT采集三相电流；信号采集单元采集的电压、电流信号传输给逻辑计算单元，经逻辑计算单元计算、判断后由通讯单元发出指令。
进一步的，还包括声光报警单元，声光报警单元接收通讯单元发出的指令，产生声光报警信号，实现接地变压器运行状态的实时在线监测。
本发明的有益效果在于：
本发明基于等效电阻变化率的环氧树脂接地变运行状态在线监测方法，灵敏度高，不受系统三相不平衡运行的影响，能够实时准确的判断接地变的运行工况，并能判别接地相，为研究不同运行工况下接地变的运行状态检测技术奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新式的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的方法流程图；
图2为本发明的结构框图。
图3为接地变在电力系统中的接入方式图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，包括以下步骤：
步骤a，获取接地变一、二次侧的电压、电流值；
步骤b，计算接地变各相等效电阻值；
步骤c，判断各相等效电阻是否存在＜0，若是执行d否则执行e；
步骤d，系统单相接地故障；
步骤e，计算各相等效电阻的变化率；
步骤f，判断接地变是否处于严重状态，若是执行g否则执行p；
步骤g，发出跳闸指令，执行步骤h；
步骤h，判断A相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤i否则执行步骤j；
步骤i，判断为A相故障；
步骤j，判断B相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤k否则执行步骤l；
步骤k，判断为B相故障；
步骤l，判断C相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤m；
步骤m，判断为C相故障；
步骤n，判断接地变是否处于异常状态，若是执行o否则执行p；
步骤o，发出报警信号；
步骤p，接地变继续运行。
本实施例中，实时计算各相的等效电阻值，并与正常运行时的等效电阻值进行比较，计算等效电阻变化率；正常运行时的等效电阻值为，归算至运行温度下的高压绕组电阻值与低压绕组归算至高压侧的电阻值之和。
本实施例中，通过环氧树脂接地变的允许最高温升及绝缘材料的耐热等级确定其运行状态的阈值；环氧树脂绝缘材料的耐热等级为B，当运行温度高于130℃时，绝缘材料发生热氧化分解，接地变无法继续工作，该温度时的等效电阻变化率为17％，为严重状态；环氧树脂接地变运行最高温升80K，当温升高于80K时，绝缘会加速老化，该温度对应的等效电阻变化率为8％，为异常状态。
本实施例中，当接地变判定为严重状态时，先发出跳闸指令后进行分析哪一相的等效电阻变化率≥17％，确定故障相，为故障查找及设备维修节省大量时间。
本发明包括信号采集单元、逻辑计算单元与通讯单元，信号采集单元通过主变压器二次侧母线处电压互感器采集接地变高压侧电压，无需安装新的PT，通过接地变二次侧PT采集二次侧的三相电压，通过接地变一、二次侧的CT采集三相电流；信号采集单元采集的电压、电流信号传输给逻辑计算单元，经逻辑计算单元计算、判断后由通讯单元发出指令。本发明还包括声光报警单元，声光报警单元接收通讯单元发出的指令，产生声光报警信号，实现接地变压器运行状态的实时在线监测。
本发明基于等效电阻变化率的环氧树脂接地变运行状态在线监测方法，灵敏度高，不受系统三相不平衡运行的影响，能够实时准确的判断接地变的运行工况，并能判别接地相，为研究不同运行工况下接地变的运行状态检测技术奠定基础。
实施例
如图1与图2所示，基于等效电阻变化率的环氧树脂接地变运行状态在线监测方法，包括如下步骤：
步骤1001，信号采集单元采集接地变一、二次侧的电压、电流；
如图3所示，接地变接在主变低压三角形接线输出端的母线上，其二次侧电压可由主变低压三角形接线输出端的母线处电压互感器TV1进行测量，无需安装新的电压互感器，接地变二次侧电压由电压互感器TV2进行测量，一、二次侧电流可分别由电流互感器TA1、TA2进行测量，信号采集单元将数据经输出端传输给逻辑计算。
步骤1002，逻辑计算单元计算接地变各相等效电阻；
以接地变一次侧A相电压uA(t)、电流iA(t)为例，电压有效值为：
电流有效值为：
利用谐波分析法计算高、低压侧各相的功率因数角，计算过程如下：
电压、电流经傅里叶分解得
式中：f为频率；au0、ai0分别为A相电压、电流的直流分量；Auk、Aik分别为A相电压、电流的第k次谐波幅值；
分别为A相电压、电流的k次谐波的相位。
取电压、电流的基波分量，即k＝1，表达式为
电压、电流相位角为
等效电阻表示为
式中：UG、IG为一次侧的电压、电流有效值，Ud、Id为二次侧电压、电流有效值，
为一次侧的电压、电流相位角，
为二次侧的电压、电流相位角，P0为空载损耗。
步骤1003，判断各相等效电阻是否存在＜0，；
逻辑计算单元判断接地变各相等效电阻是否存在＜0，若存在等效电阻<0，执行步骤1004，若不存在各相等效电阻＜0，执行1005
步骤1004，系统单相接地故障；
逻辑计算单元判断系统发生单相接地故障；
步骤1005，计算各相等效电阻的变化率；
逻辑计算单元计算各相等效电阻的变化率，表达式为，
式中，θ0为75℃，θ为应换算的温度，Rs为正常运行温度时的等效电阻，一般取75℃下的高压绕组电阻值与低压绕组归算至高压侧的电阻值之和。Rh为实际运行温度下的等效电阻值。
步骤1006，判断接地变是否处于严重状态；
环氧树脂绝缘材料的耐热等级为B(130℃)，当运行温度高于130℃时，绝缘材料发生热氧化分解，接地变无法继续工作，利用上式进行计算，该温度时的等效电阻变化率为17％，为严重状态；
逻辑计算单元判断接地变是否处于严重状态，若各相等效电阻变化率存在≥17％，则处于严重状态，执行步骤1007；若等效电阻变化率存在＜17％，执行步骤1014；
步骤1007，发出跳闸指令；
逻辑计算单元判断发出跳闸指令，执行步骤1008；
步骤1008，判断A相等效电阻变化率是否≥17％；
逻辑计算单元判断A相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤1009否则执行步骤1010。
步骤1009，A相发生故障；
逻辑计算单元判定接地变压器A相发生故障。
步骤1010，判断B相等效电阻变化率是否≥17％；
逻辑计算单元判断B相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤1011否则执行步骤1012。
步骤1011，B相发生故障；
逻辑计算单元判定接地变压器B相发生故障。
步骤1012，判断C相等效电阻变化率是否≥17％；
逻辑计算单元判断C相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤1013。
步骤1013，C相发生故障；
逻辑计算单元判定接地变压器C相发生故障。
步骤1014，判断接地变是否处于异常状态；
环氧树脂接地变运行最高温升80K，当温升高于80K时，绝缘会加速老化，利用上式进行计算，该温度对应的等效电阻变化率为8％，为异常状态。
逻辑计算单元判断接地变是否处于异常状态，若各相等效电阻变化率存在≥8％，则处于异常状态，执行步骤1015；若各相等效电阻变化率存在＜8％，执行步骤1016；
步骤1015，发出报警信号；
逻辑计算单元判断发出报警信号。
步骤1016，接地变继续运行。
逻辑计算单元判断接地变可继续运行。
逻辑计算单元判断结果可通过通讯单元传输跳闸指令或声光报警信号并输出故障相，实现了接地变压器运行状态的实时在线监测，大大提高了变电站内部设备的安全稳定运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a，获取接地变一、二次侧的电压、电流值；
步骤b，计算接地变各相等效电阻值；
步骤c，判断各相等效电阻是否存在＜0，若是执行d否则执行e；
步骤d，系统单相接地故障；
步骤e，计算各相等效电阻的变化率；
步骤f，判断接地变是否处于严重状态，若是执行g否则执行p；
步骤g，发出跳闸指令，执行步骤h；
步骤h，判断A相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤i否则执行步骤j；
步骤i，判断为A相故障；
步骤j，判断B相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤k否则执行步骤l；
步骤k，判断为B相故障；
步骤l，判断C相等效电阻变化率是否≥17％，若是执行步骤m；
步骤m，判断为C相故障；
步骤n，判断接地变是否处于异常状态，若是执行o否则执行p；
步骤o，发出报警信号；
步骤p，接地变继续运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，实时计算各相的等效电阻值，并与正常运行时的等效电阻值进行比较，计算等效电阻变化率；正常运行时的等效电阻值为，归算至运行温度下的高压绕组电阻值与低压绕组归算至高压侧的电阻值之和。
3.根据权利要求2所述的一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，通过环氧树脂接地变的允许最高温升及绝缘材料的耐热等级确定其运行状态的阈值；环氧树脂绝缘材料的耐热等级为B，当运行温度高于130℃时，绝缘材料发生热氧化分解，接地变无法继续工作，该温度时的等效电阻变化率为17％，为严重状态；环氧树脂接地变运行最高温升80K，当温升高于80K时，绝缘会加速老化，该温度对应的等效电阻变化率为8％，为异常状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，当接地变判定为严重状态时，先发出跳闸指令后进行分析哪一相的等效电阻变化率≥17％，确定故障相，为故障查找及设备维修节省大量时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，包括信号采集单元、逻辑计算单元与通讯单元，信号采集单元通过主变压器二次侧母线处电压互感器采集接地变高压侧电压，无需安装新的PT，通过接地变二次侧PT采集二次侧的三相电压，通过接地变一、二次侧的CT采集三相电流；信号采集单元采集的电压、电流信号传输给逻辑计算单元，经逻辑计算单元计算、判断后由通讯单元发出指令。
6.根据权利要求5所述的一种基于等效电阻变化率的接地变运行状态在线监测方法，其特征在于，还包括声光报警单元，声光报警单元接收通讯单元发出的指令，产生声光报警信号，实现接地变压器运行状态的实时在线监测。
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