CN206223872U - 电容式电力设备介质损耗在线检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统，包括电流电压检测设备、分析设备、谐波分量幅值计算设备、等效电容和等效电阻计算设备和介质损耗角正切计算设备，电流电压检测设备连接分析设备，分析设备连接谐波分量幅值计算设备，谐波分量幅值计算设备连接等效电容和等效电阻计算设备，等效电容和等效电阻计算设备连接介质损耗角正切计算设备。不需要改变原有电压测量和电流测量的设备和手段，实施简单，安全可靠，不需要准确同步也可准确计算得到电容式设备的介质损耗，避免电压和电流同步测量的困难，在电压电流信号测量不同步情况下也可确保介质损耗的测量准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备测试领域，特别是涉及一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统。
背景技术
电容式电力设备是表现为电容的电力设备，如套管、电流互感器、电容式电压互感器CVT等，其在电力系统中具有广泛的应用，数量约占变电站设备总台数的40％～50％。统计资料表明，导致电容式电力设备故障的主要原因是绝缘性能劣化，而绝缘劣化的一个主要表现是介质损耗上升。介质损耗tanδ是反映绝缘介质损耗大小的特征参量，它仅取决于绝缘材料的介电特性，与介质的尺寸无关。经验表明，对于电容式电力设备，测量其整体绝缘介质损耗因数可以较灵敏地发现设备中发展性的局部缺陷及设备绝缘整体受潮和劣化变质等缺陷，因而测量tanδ对于判断电容型设备的绝缘状况十分重要。
在传统的现有技术中，为了避免离线检测需要停电和不能连续监测的问题，目前通常采用介质损耗在线检测(在线监测或带电检测)的方法，即在电力设备正常运行的条件下，测量介质损耗tanδ和电容量C，但已有的系统需要同步测量，存在准确同步的困难，也很容易带来测量误差。
因此如何在不改变原有电压电流在线检测设备和方法的前提下，从非同步测量(存在一定时间差异)的电压电流信号中，准确的获取电容式电力设备介质损耗信息，对于判断电容型设备的绝缘状况具有重大的意义。
实用新型内容
基于此，有必要针对电压电流信号测量不同步情况下，现有介质损耗测量方法测量结果不准确的问题，提供一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统。
一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统，包括电流电压检测设备、分析设备、谐波分量幅值计算设备、等效电容和等效电阻计算设备和介质损耗角正切计算设备，所述电流电压检测设备连接所述分析设备，所述分析设备连接所述谐波分量幅值计算设备，所述谐波分量幅值计算设备连接所述等效电容和等效电阻计算设备，所述等效电容和等效电阻计算设备连接所述介质损耗角正切计算设备。
上述电容式电力设备介质损耗在线检测系统，基于电力系统电压存在谐波分量，通过电容式电力设备电压和电流的基波和谐波的同时测量，根据各次谐波分量的幅值计算得到电容式电力设备的等效电容和等效电阻，不需要改变原有电压测量和电流测量的设备和手段，实施简单，安全可靠，不需要准确同步也可准确计算得到电容式设备的介质损耗，避免电压和电流同步测量的困难，在电压电流信号测量不同步情况下也可确保介质损耗的测量准确度。。
附图说明
图1为一实施例中电容式电力设备介质损耗在线检测系统的结构图；
图2为电容式电力设备的等效电路图；
图3为电容式电力设备中电压和电流的相量图；
图4为电容式电力设备中电压和电流的时域波形图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明提供了一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统，包括电流电压检测设备110、分析设备120、谐波分量幅值计算设备130、等效电容和等效电阻计算设备140和介质损耗角正切计算设备150，所述电流电压检测设备110连接所述分析设备120，所述分析设备120连接所述谐波分量幅值计算设备130，所述谐波分量幅值计算设备130连接所述等效电容和等效电阻计算设备140，所述等效电容和等效电阻计算设备140连接所述介质损耗角正切计算设备150。
电流电压检测设备110用于在线测量电容式电力设备的接地线上的电流，以及电容式电力设备母线电压互感器上的电压。
分析设备120用于通过傅里叶分析获得电压和电流的各次谐波分量的系数。在其中一个实施例中，分析设备120包括电压谐波分量计算装置和电流谐波分量计算装置，电压谐波分量计算装置连接电流电压检测设备110和谐波分量幅值计算设备130，电流谐波分量计算装置连接电流电压检测设备110和谐波分量幅值计算设备130。
具体地，电压谐波分量计算装置通过傅里叶分析获得电压各次谐波分量的系数，具体为：
电流谐波分量计算装置通过傅里叶分析获得电流的各次谐波分量的系数，具体为：
其中，N为时域周期信号一周期采样点数，I(k)和U(k)为电流或电压第k次的采样值，n为奇数，an、bn分别为电压的n次谐波的余弦系数和正弦系数，an'、bn'分别为电流的n次谐波的余弦系数和正弦系数。
谐波分量幅值计算设备130用于根据电压和电流的各次谐波分量的系数计算出电压和电流的各次谐波分量的幅值。具体地，在其中一个实施例中，谐波分量幅值计算设备130包括电压谐波分量幅值计算装置和谐波分量幅值计算装置，电压谐波分量幅值计算装置连接电压谐波分量计算装置和等效电容和等效电阻计算设备140；电流谐波分量幅值计算装置连接电流谐波分量计算装置和等效电容和等效电阻计算设备140。
具体地，电压谐波分量幅值计算装置根据电压的各次谐波分量的系数计算出电压的各次谐波分量的幅值，具体为：
电流谐波分量幅值计算装置根据电流的各次谐波分量的系数计算出电流的各次谐波分量的幅值，具体为：
其中，Un为电压的各次谐波分量的幅值，In为电流的各次谐波分量的幅值。
等效电容和等效电阻计算设备140用于根据电压和电流的各次谐波分量的幅值，计算电容式电力设备的等效电容和等效电阻。
如图2所示，为电容式电力设备的等效电路图，其中，C为电容式电力设备对外表现出的等效电容，R为等效电阻，为施加在电容式电力设备上的端电压，为流过电容式电力设备的总电流，为流过电容的容性电流，为流过电阻的阻性电流。
根据图2所示的电容式设备的等效电路，基波和各次谐波的幅值应满足：
在其中一个实施例中，具体为：
其中，Un为电压的各次谐波分量的幅值，In为电流的各次谐波分量的幅值，wn为n次谐波的角频率，n为奇数，R为等效电阻，C为等效电容。
当n取不同值时，联立这些方程中的任意两个(如基波和三次谐波的方程)，即可求得电容式电力设备的等效电阻R和等效电容C的值。
介质损耗角正切计算设备150用于根据电容式电力设备的等效电容和等效电阻计算得到介质损耗角正切。
如图3所示，为电容式电力设备中电压和电流的相量图。如图4所示，为电容式电力设备中电压和电流的时域波形图。其中，C为电容式电力设备对外表现出的等效电容，R为等效电阻，为施加在电容式电力设备上的端电压，为流过电容式电力设备的总电流，为流过电容的容性电流，为流过电阻的阻性电流，为功率因数角，δ为介质损耗角。
根据基尔霍夫定律，各相量之间应满足：
功率因数角和介质损耗角δ二者之间应满足介质损耗角正切tanδ的计算方法为：
在其中一个实施例中，具体为：
其中，δ为介质损耗角，wn为n次谐波的角频率，n为奇数，R为等效电阻，C为等效电容。
上述电容式电力设备介质损耗在线检测系统，基于电力系统电压存在谐波分量，通过电容式电力设备电压和电流的基波和谐波的同时测量，根据各次谐波分量的幅值计算得到电容式电力设备的等效电容和等效电阻，不需要改变原有电压测量和电流测量的设备和手段，实施简单，安全可靠，不需要准确同步也可准确计算得到电容式设备的介质损耗，避免电压和电流同步测量的困难，在电压电流信号测量不同步情况下也可确保介质损耗的测量准确度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种电容式电力设备介质损耗在线检测系统，其特征在于，包括电流电压检测设备、分析设备、谐波分量幅值计算设备、等效电容和等效电阻计算设备和介质损耗角正切计算设备，所述电流电压检测设备连接所述分析设备，所述分析设备连接所述谐波分量幅值计算设备，所述谐波分量幅值计算设备连接所述等效电容和等效电阻计算设备，所述等效电容和等效电阻计算设备连接所述介质损耗角正切计算设备，
所述电流电压检测设备，用于在线测量所述电容式电力设备的接地线上的电流，以及所述电容式电力设备母线电压互感器上的电压；所述分析设备，用于通过傅里叶分析获得所述电压和所述电流的各次谐波分量的系数；所述谐波分量幅值计算设备，用于根据所述电压和所述电流的各次谐波分量的系数计算出所述电压和所述电流的各次谐波分量的幅值；所述等效电容和等效电阻计算设备，用于根据所述电压和所述电流的各次谐波分量的幅值，计算电容式电力设备的等效电容和等效电阻；所述介质损耗角正切计算设备，用于根据所述电容式电力设备的等效电容和等效电阻计算得到介质损耗角正切并输出。
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| CN201620847438.8U CN206223872U (zh) | 2016-08-05 | 2016-08-05 | 电容式电力设备介质损耗在线检测系统 |
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| CN (1) | CN206223872U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111007327A (zh) * | 2018-10-08 | 2020-04-14 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种变流器及其电容器的状态监测方法和设备 |
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2016
- 2016-08-05 CN CN201620847438.8U patent/CN206223872U/zh active Active
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