[發(fā)明專利]超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710561024.8
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107247204B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 穆海寶;董勤曉;賈占昊;劉之方;張冠軍;閆曄;李志遠;周瑋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國電力科學研究院;國網冀北電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括用于采集超、特高壓電網中多組限壓器單元的泄漏電流和電壓的數據采集單元、用于對采集信號進行分析診斷和故障報警的地面監(jiān)控平臺以及用于將數據采集單元采集到的信號傳輸到地面監(jiān)控平臺的光纖信號傳輸單元；多組限壓器單元均包括兩柱限壓器，兩柱限壓器并聯(lián)在高壓母線和低壓母排之間；所述數據采集單元包括用于采集限壓器單元的電壓的第一分壓器、限壓器測量箱和多個用于采集限壓器單元的泄漏電流的微電流互感器；所述限壓器測量箱包括電磁屏蔽殼體和設置在電磁屏蔽殼體中的數據采集板卡；所述地面監(jiān)控平臺包括數據處理單元；多個微電流互感器的信號采集端分別與多組限壓器單元的電流信號輸出端相連接，多個微電流互感器的信號輸出端均與數據采集板卡的信號輸入端相連接；第一分壓器的信號采集端分別與多組限壓器單元的電壓信號輸出端相連接，第一分壓器的信號輸出端與數據采集板卡的信號輸入端相連接。

2.如權利要求1所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：每組限壓器單元中的兩柱限壓器通過鋁排并聯(lián)在一起，鋁排的兩端分別連接在兩柱限壓器的底板上。

3.如權利要求2所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：每組限壓器單元中的任一一柱限壓器的底板上引出一段連接線連接到低壓母排上，微電流互感器的信號采集端與該連接線相連接，每組限壓器單元中兩柱限壓器的高壓接線端均連接在高壓母線上。

4.如權利要求1-3任一所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述光纖信號傳輸單元包括光纖柱和分別設置在光纖柱兩端的兩個光電轉換模塊，兩個光電轉換模塊分別與數據采集板卡和數據處理單元的信號傳輸接口相連接。

5.如權利要求4所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：還包括第二分壓器，第二分壓器的高壓接線端和低壓接線端分別連接在高壓母線和低壓母排上，第二分壓器的電壓輸出端分別與微電流互感器的電壓輸入端和數據采集板卡的電壓輸入端相連接，用于給數據采集單元微電流互感器和數據采集板卡提供直流電源。

6.如權利要求5所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：所述數據采集板卡的電壓輸入端設置有用于防止浪涌電流破壞數據采集板卡的限流限壓保護模塊。

7.使用權利要求1-6任一項所述的超、特高壓串補裝置中限壓器的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟A：微電流互感器和第一分壓器分別采集限壓器單元的泄漏電流和電壓，并將采集到的信號傳輸到數據采集板卡；

步驟B：數據采集板卡將采集到的泄漏電流信號和電壓信號經過光纖信號傳輸單元傳輸到數據處理單元；

步驟C：數據處理單元對泄漏電流信號和電壓信號進行分析處理，具體包括步驟C1-C3：

步驟C1：數據處理單元將采集到的限壓器單元的泄漏電流信號和電壓信號應用基于布萊克曼-哈里斯窗的快速傅里葉變換和雙峰插值算法進行計算；

布萊克曼-哈里斯窗的余弦窗一般表達式為：

a_k為余弦窗的項數，N為采樣點數，K＝3，a₀＝0.35875，a₁＝0.48829，a₂＝14128，a₃＝0.01168；

計算基波與三次諧波分量參數，將限壓器單元的漏泄電流信號進行雙峰差值運算，計算完畢后即可得到基波電流幅值I₁，基波電流相位θ_i1，三次諧波電流幅值I₃，三次諧波電流相位θ_i3；全電流幅值I可通過各次諧波幅值平方和計算得出；

對第一分壓器測量得到電壓信號進行雙峰差值運算得到基波相位θ_u1，可求出基波阻性電流I_r1：

I_r1＝I₁cos(θ_u1-θ_i1)

阻性電流三次諧波分量與阻性電流基波分量反相，阻性電流三次諧波分量幅值I_r3計算公式為：

I_r3＝I₃cos(θ_u1+180°-θ_i3)

步驟C2：運用諧波分析法，即通過基波阻性電流I_r1及阻性電流三次諧波分量幅值I_r3的變化來對多組限壓器單元的運行狀況進行判別：當限壓器閥片老化時，阻性電流三次諧波分量幅值I_r3會顯著增加；當限壓器內部受潮時，基波阻性電流I_r1顯著增加；

步驟C3：對多組限壓器單元的泄漏電流信號分別進行差分對比并定位故障限壓器單元；由于多組限壓器單元同時出現問題概率較低，若某限壓器單元出現故障，其泄漏電流參量超過設定閾值或和其它組限壓器單元的測量數據存在較大差異時，監(jiān)測系統(tǒng)即定位為故障限壓器單元，啟動故障告警，提醒工作人員及時維修。