一種適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能變電站領(lǐng)域，具體涉及一種適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法 及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鋅避雷器是電力系統(tǒng)中重要的電氣元件，其設(shè)備正常運(yùn)行是其他電力設(shè)備能 安全可靠運(yùn)行的重要保障。對(duì)氧化鋅避雷器實(shí)施在線監(jiān)測(cè)和就地化診斷分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn) 避雷器潛在故障，能有效地進(jìn)行故障的排除，保障避雷器乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn) 行。
[0003] 氧化鋅避雷器的監(jiān)測(cè)參量主要是泄漏電流、阻性電流、容性電流和雷擊次數(shù)等，其 中阻性電流是反映避雷器設(shè)備劣化程度的主要參量。阻性電流是泄露電流的組成部分，需 要同時(shí)采集避雷器的泄漏電流和母線電壓，目前主要采用的方案是：電壓采集裝置采集PT 二次側(cè)電壓信號(hào)，電壓采集裝置通過(guò)同步脈沖對(duì)系統(tǒng)中各泄露電流傳感器進(jìn)行采樣同步， 并將計(jì)算出母線電壓相量以私有規(guī)約方式傳送到各泄露電流采集單元。泄露電流采集單元 計(jì)算出泄露全電流相量，接收經(jīng)過(guò)同步采樣和計(jì)算好的電壓相量，通過(guò)分析計(jì)算出阻性電 流等監(jiān)測(cè)參量。自智能變電站以及新一代智能變電站試點(diǎn)及推廣以來(lái)，電子式互感器應(yīng)用 越來(lái)越普遍，造成現(xiàn)有的避雷器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法與智能變電站接入的問(wèn)題。同時(shí)，避雷器監(jiān)測(cè) 通過(guò)向量傳輸無(wú)法滿足復(fù)雜高效的算法應(yīng)用，且通訊方式一般采用CAN總線、RS485/RS422 通信方式等，不但抗干擾性較差，而且需要增加規(guī)約轉(zhuǎn)換器進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)化使其通訊規(guī)約滿 足智能變電站通訊要求。
[0004] 所以，急需對(duì)目前的避雷器監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，并尋找一種合適的避雷器監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)硬件配套設(shè)施及監(jiān)測(cè)方法，以滿足智能變電站的建設(shè)要求和提高避雷器監(jiān)測(cè)的抗干擾 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，以解決目前避雷器 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法不能滿足智能變電站的建設(shè)問(wèn)題。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法包括如下步 驟：
[0007] 1)通過(guò)電流傳感器獲取避雷器泄漏電流的原始采樣值；
[0008] 2)對(duì)泄漏電流和合并單元發(fā)送的SV電壓信號(hào)進(jìn)行重采樣處理，分別得到泄漏電 流和SV電壓信號(hào)的重采樣值；
[0009] 3)對(duì)泄漏電流和SV電壓信號(hào)的重采樣值進(jìn)行傅里葉變換，得到泄漏電流和SV電 壓信號(hào)的重采樣值的幅值和相位；
[0010] 4)根據(jù)泄漏電流和SV電壓信號(hào)的重采樣值的相位，計(jì)算泄漏電流與SV電壓信號(hào) 的夾角，根據(jù)基波投影法計(jì)算阻性電流；
[0011] 5)將中值濾波后的阻性電流與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，若阻性電流超出設(shè)定閾值，進(jìn) 行就地預(yù)警。
[0012] 所述步驟2)中采用拉格朗日拋物線插值重采樣法進(jìn)行重采樣處理，在重采樣時(shí) 刻，泄露電流I rii和電壓信號(hào)V 的計(jì)算公式為：
[0014] 其中，Ik為泄露電流的采樣時(shí)刻，t nk為電壓信號(hào)的采樣時(shí)刻，I JP V i分別為泄露 電流和電壓信號(hào)在U和t ηι時(shí)刻的采樣值，t "和t m分別為采樣時(shí)刻t 和t nk前后采樣點(diǎn) 的采樣時(shí)刻，i = 〇, 1，2。
[0015] 利用傅里葉變換求取泄漏電流和SV電壓信號(hào)的重采樣值的實(shí)部和虛部信息的公 式為：
[0020] 其中，U(i)為根據(jù)輸入通道號(hào)、前推周數(shù)和采樣指針獲取指定時(shí)間窗的采樣值，N 為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為，Number為諧波次數(shù)，He [j]和Hs [j]為全周傅里葉算法的濾波系數(shù)。
[0021] 所述步驟4)中的基波投影法為一種相間補(bǔ)償基波投影法，具體計(jì)算過(guò)程為：
[0022] 對(duì)于三相避雷器，分別計(jì)算泄漏電流A、B、C三相基波電流幅值IA1，I B1，1"，SV電 壓信號(hào)的三相基波電壓幅值UA1，UB1，U"，各相的泄漏電流和SV電壓信號(hào)夾角Φ Α1，ΦΒ1，Φα; 1?和Ici之間的夾角Φ AC1，偏差角Φ = (Φα"_120)/2,則A相基波阻性電流為Irai = ΙΑ10^(ΦΑ1+Φ)，B相基波阻性電流為Irbi= I B1C0S((i)B1)，C相基波阻性電流為Irci = Ια008(φα-Φ) 〇
[0023] 所述步驟5)中值濾波的過(guò)程為：設(shè)定一定寬度的滑動(dòng)窗口，所述滑動(dòng)窗口沿著時(shí) 間序列滑動(dòng)，對(duì)滑動(dòng)窗口內(nèi)數(shù)據(jù)按照數(shù)值大小進(jìn)行排序，將位于中間的數(shù)據(jù)作為輸出值，各 輸出值組成了中值濾波后的數(shù)據(jù)序列。
[0024] 本發(fā)明的適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：用于采集避雷器泄漏電流和 雷擊次數(shù)并對(duì)采樣值組幀和發(fā)送的采集單元、用于對(duì)泄漏電流和SV電壓信號(hào)分析處理實(shí) 現(xiàn)阻性電流就地診斷的數(shù)據(jù)處理單元及用于發(fā)送SV電壓信號(hào)的合并單元，所述采集單元 與數(shù)據(jù)處理單元通信連接，所述合并單元與數(shù)據(jù)處理單元通信連接。
[0025] 所述采集單元包括零磁通傳感器、羅氏線圈互感器、程控放大器、A/D器件、雷擊次 數(shù)處理電路和FPGA模塊。
[0026] 所述數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元包括重采樣模塊、阻性電流計(jì)算模塊及分析診斷模塊。
[0027] 所述數(shù)據(jù)處理單元包括對(duì)外通信模塊，通過(guò)外通信模塊的光纖接口以DL/T 860 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約與智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0028] 所述采集單元與數(shù)據(jù)處理單元之間通過(guò)FT3格式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0029] 本發(fā)明適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)根據(jù)智能變電站的建設(shè)要求 采用合并單元的SV信號(hào)作為同步電壓信號(hào)，并且對(duì)SV電壓信號(hào)和測(cè)量得到的泄漏電流信 號(hào)進(jìn)行重采樣處理，實(shí)現(xiàn)了電壓和電流信號(hào)的同步，不但能夠很好地解決了避雷器監(jiān)測(cè)在 智能變電站中無(wú)法有效獲取電壓信號(hào)的難題，并且解決了避雷器監(jiān)測(cè)在智能變電站中電壓 和電流信號(hào)的同步為題，并經(jīng)過(guò)中值濾波后進(jìn)行就地診斷，能夠提出干擾點(diǎn)，進(jìn)而降低系統(tǒng) 誤判概率。
[0030] 本發(fā)明的方法利用相間補(bǔ)償基波投影法計(jì)算阻性電流計(jì)算出阻性電流，提高了阻 性電流計(jì)算的精確度。
[0031] 同時(shí)系統(tǒng)各部分全部采用光纖接口傳輸并基于標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約進(jìn)行，可以有效地 減少電磁干擾對(duì)系統(tǒng)造成的影響，具備極大的現(xiàn)場(chǎng)工程應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1是避雷器監(jiān)測(cè)方法軟件流程圖；
[0033] 圖2是避雷器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0035] 適用于智能變電站的避雷器監(jiān)測(cè)方法實(shí)施例
[0036] 如圖1所示，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟包括：
[0037] 1)通過(guò)電流傳感器獲取避雷器的泄漏電流的原始采樣值；
[0038] 2)對(duì)泄漏電流和合并單元發(fā)送的SV電壓信號(hào)進(jìn)行重采樣處理，分別得到泄漏電 流和SV電壓信號(hào)的重采樣值；
[0039] 3)對(duì)泄漏電流和SV電壓信號(hào)的重采樣值進(jìn)行傅里葉變換，得到泄漏電流和SV電 壓信號(hào)的重采樣值的幅值和相位；
[0040] 4)根據(jù)泄漏電流和SV電壓信號(hào)的重采樣值的相位，計(jì)算泄漏電流與SV電壓信號(hào) 的夾角，根據(jù)基波投影法計(jì)算阻性電流；
[0041] 5)將中值濾波后的阻性電流與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，若阻性電流超出設(shè)定閾值，進(jìn) 行就地預(yù)警。
[0042] 下面對(duì)上述每個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0043] 步驟1)中泄露電流采樣值數(shù)據(jù)為每周波80個(gè)點(diǎn)的采樣值信號(hào)，通過(guò)FT3格式接 收；
[0044] 步驟2)中系統(tǒng)電壓信號(hào)通過(guò)組網(wǎng)方式接收過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)上合并單元發(fā)送的SV信 號(hào)，SV信號(hào)也是每周波80點(diǎn)；對(duì)接收的泄露電流、SV電壓信號(hào)進(jìn)行重采樣處理，具體實(shí)現(xiàn) 過(guò)程為：
[0045] 若泄露電流的采樣時(shí)刻為U，電壓信號(hào)的采樣時(shí)刻為tnk，重采樣時(shí)刻為t A。當(dāng)對(duì) 某重采樣時(shí)刻進(jìn)行拉格朗日拋物線插值計(jì)算時(shí)，必須分別知道該時(shí)刻前后共3個(gè)采樣點(diǎn)的 值，且相鄰點(diǎn)的時(shí)間應(yīng)約為一個(gè)采樣間隔時(shí)間。在插值時(shí)刻U，對(duì)于泄露電流和電壓信號(hào) 可通過(guò)下式計(jì)算出其在U時(shí)刻的通道電量值：
[0047] 式中IjP V身別為泄露電流和電壓信號(hào)在t "和t ηι時(shí)刻的電量值。
[0048] 而泄露電流和電壓信號(hào)均存在固定延時(shí)，因此U和t m時(shí)刻為其接收時(shí)刻減去相 應(yīng)的采集通道固定延時(shí)得出。
[0049] 上述重采樣處理根據(jù)電流和電壓信號(hào)的額定延時(shí)，由插值重采樣實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同 步。當(dāng)然作為其他實(shí)施方式，還可以采用卷積重采樣等重采樣方法。
[0050] 步驟3)中全周傅里葉算法采用8