[發明專利]應用磁阻感知的接地電流狀態監測方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202110004870.6
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112834811A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 雷煜卿;仝杰;張樹華;王蘭若;李蕩;張明皓;宋睿;焦飛
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R31/52
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 李宏德

本發明提供一種應用磁阻感知的接地電流狀態監測裝置、方法及存儲介質，利用隧穿磁阻傳感器實現接地線通過電流的高精度測量，利用感知的電流信號的頻譜成分、電流數值，以數字信號分析方式評估電力設備接地等異常狀態，異常評估結果通過喚醒LoRa無線數據傳輸模塊，將信息傳輸到配電室或周圍的智能配電終端，支持配電故障自動化應用，配電設備故障告警信息也會通過配電物聯網系統傳輸到電網監測中心，遠程監測配電室/變電站中變壓器、電抗器、高壓套管等的運行狀態，有效預防電力設備接地故障，提升智能化無人變電站安全運行水平。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，尤其涉及應用磁阻感知的接地電流狀態監測方法、裝置及存儲介質。

背景技術

接地電流是許多電力設備重要的運行狀態指標，例如變壓器的鐵芯接地電流，反映的是變壓器在運行中鐵芯的接地問題。在正常情況下，接地電流為幾毫安到幾十毫安之間。然而，若鐵芯出現多點接地故障，將出現幾十安培的電流流過鐵芯，導致鐵芯局部過熱，影響電網的正常供電。

當前接地電流監測裝置通常存在以下問題：1)傳感器故障率高，據統計，全國變壓器在線監測裝置的故障中，有一半以上的故障為傳感器故障；2)傳感系統壽命短，由于傳感裝置需要長期工作在戶外環境中，需要采用電池對其進行供電，其壽命很大程度上取決于所選用電池的壽命(通常在連續工作狀態下，小于兩年)；3)有效性差，傳統監測裝置采用鉗形互感器，易受電力變壓器附近惡劣電磁環境的影響而產生誤報；4)元器件過多，傳統的監測裝置，采用設置多個傳感器直接獲得電流信號，需要用到的傳感器過多，設備體積重量較大，安裝不方便；5)設備經濟性差，當前鐵芯接地電流監測裝置市場售價為2-5萬元一套，相對變壓器設備價格經濟性較差，因此導致變壓器鐵芯電流檢測裝置覆蓋率低(僅為0.34％)；5)數據傳輸通訊難度大，電力變壓器設備附近電磁環境惡劣，采用485總線、無線等通訊方式傳輸成功率較低；配電室、變電站等根據供電需求分布，相對監控中心距離遠、位置分散，需要考慮到無人值守智能化變電站的通信需求。另一方面，當前接地電流的測量存在著傳感器故障率高、裝置運行壽命短、測量準確性不足、設備經濟性差等一些問題，這些問題影響著接地電流傳感裝置的應用。

發明內容

基于此，本專利通過采用新型的磁阻傳感器技術、基于信號處理與分析的運行狀態分析與異常評估技術，結合一體化的結構設計，將傳感器、信息處理與分析、供電單元等集成在一起，減少單元分立增加的傳輸、電磁干擾等影響風險，并且在高集成度下的裝置設計，便于電磁屏蔽、機械穩定性的提升，提升系統的可靠性，解決目前接地電流傳感器設備測量中存在的上述問題。

本發明一方面的實施例提供一種應用磁阻感知的接地電流狀態監測方法，包括將獲取的接地線中的采樣信號進行量化處理，得到采樣信號的實時波形數據，所述實時波形數據包括采樣信號的基波和/或諧波的有效值、峰值和實時波形；

根據實時波形數據，按照預設電流關系模型，計算出接地導線的電流信號；

根據得出的電流信號計算電流信號的有效值；所述有效值包括電流信號的有效值、基波有效值和各次諧波的有效值，并將得出的電流有效值與預設電流閾值進行比較；

若超過預設電流閾值，且采集的電流信號中包含高于2次諧波的成分，則評估為是發生局部放電級別的接地故障；

根據接地故障的放電級別匹配預設處理方案，進行故障處理。

在本申請提供的應用磁阻感知的接地電流狀態監測方法中，利用隧穿磁阻傳感器實現接地線通過電流的高精度測量，利用感知的電流信號的頻譜成分、電流數值，以數字信號分析方式評估電力設備接地等異常狀態，異常評估結果通過喚醒LoRa無線數據傳輸模塊，將信息傳輸到配電室或周圍的智能配電終端，支持配電故障自動化應用，配電設備故障告警信息也會通過配電物聯網系統傳輸到電網監測中心，遠程監測配電室/變電站中變壓器、電抗器、高壓套管等的運行狀態，有效預防電力設備接地故障，提升智能化無人變電站安全運行水平。