电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统，通过电压/电流监测装置获得母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、电压互感器中间变压器一次电流，并将获得的数据发送至数据处理装置进行计算，获得电容式电压互感器高压电容介损值、高压电容量、中压电容介损值、中压电容量，从而实现对电容式电压互感器介损及电容量的自动在线监测，物理意义明确，测量结果准确，有利于对电容式电压互感器的故障位置进行准确判断和定位。同时，避免了拆装电容式电压互感器高压一次引线，减少现场测量的工作量，并且所有测试工作可以在不停电的情况下开展，不影响电力系统正常供电。

On line monitoring method and monitoring system for dielectric loss and capacitance of capacitive voltage transformer

The invention discloses a method for on-line monitoring of dielectric loss of capacitor voltage transformer and capacitance and voltage / current monitoring system, the monitoring device for PT bus voltage, the two capacitor voltage transformer voltage, the two capacitor voltage transformer voltage capacitance current, voltage mutual inductor intermediate transformer primary current. The data is transmitted to the data processing device and will be calculated to obtain the dielectric loss of capacitive voltage transformer high voltage capacitor, high-voltage electric capacity, medium dielectric loss value, medium capacity, so as to realize the automatic on-line monitoring of dielectric loss of capacitor voltage transformer and capacitance, clear physical meaning, accurate measurement results that is conducive to the fault location of capacitor voltage transformer for accurate judgment and location. At the same time, to avoid the disassembly of capacitor voltage transformer of a high pressure wire, reduce the field measurement workload, and all test work can be carried out under the condition of no power failure, does not affect the normal power supply power system.

【技术实现步骤摘要】
电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统
本专利技术涉及电力设备性能监测
，具体涉及电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统。
技术介绍
电压互感器和变压器都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电。近年来电容式电压互感器(CapacitorVoltageTransformer,CVT)，在电力系统中的使用量日益增大，然而电容式电压互感器在使用过程中发生的电容量变化和绝缘老化问题导致的分压比变化直接影响测量仪表测量的准确性和继电保护装置工作的稳定性、计量的公正性以及设备的安全性。电力行业标准DL/T596《电气设备预防性试验规程》中规定：对电容式电压互感器要定期测试其电容值及介质损耗角正切值(tanδ)。上述定期测试的规定一方面可能在未发生故障时不能及时发现故障缺陷，导致设备损伤或留下故障隐患；另一方面可能进行不必要的检修，增加成本。因此对电容式电压互感器的在线监测，及时预测并诊断故障，对确保电气设备的正常运行、提高电网的可靠性、降低运营成本以及保护设备和运行人员的安全都具有重要意义。当前的电容式电压互感器测量方法主要有高压电容电桥法、基于介损仪测量法和在线监测方法。高压电容电桥法就是利用电桥平衡测量出电容值，其优点是方法简单、易实现、精度相对较高，但由于高压电容电桥法是模拟方法，在试验现场容易受到外界电磁场的干扰，导致电桥无法平衡，测量误差较大。之后提出了高压电容电桥法的改进法，如屏蔽法、移相法等，但是仍然未能解决测量误差大的问题。基于介损仪测量法将高压电桥、升压变压器、标准电容器集成为一体，不需要其他外接设备可独立完成试验，其优点是抗干扰能力强、操作简单、测量精度高，但是该测试方法属于一种离线测量方法，需要拆装待测电压互感器高压一次引线，增加了现场测量的工作量，并且所有拆装、测试工作需要在停电的情况下开展，影响电力系统正常供电。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是电容式电压互感器介损及电容量在线、准确监测，并进一步减小现场测量工作量，目的在于提供电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统，解决当前的测量方法测量工作量大、影响电力系统正常供电以及测量不准确、误差大、故障定位不准确、物理意义不明确的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法，包括下列步骤：A、监测母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电压互感器中压电容电流、电容式电压互感器中间变压器一次电流信号；B、对母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、中压电容电流信号进行傅里叶分析，获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，母线PT二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz1，电容式电压互感器二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz2，电压互感器中压电容电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ic2、电容式电压互感器中间变压器一次电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ib；C、根据公式1计算电压互感器高压电容电压、高压电容电流、中压电容电压的矢量获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，电压互感器高压电容电压的基波相位角定义为幅值定义为Uc1，高压电容电流的基波相位角定义为幅值定义为Ic1，中压电容电压的基波相位定义为幅值定义为Uc2，所述公式1具体为：其中，L为电容式电压互感器补偿电抗器电感值、K1为母线PT实际变比，K2为电容式电压互感器中间变压器实际变比；D、根据公式2计算电压互感器介损值tanδx及电容量Cx，公式2具体为：其中，x＝1时，计算获得电容式电压互感器高压电容介损值tanδ1和电容式电压互感器高压电容量C1；x＝2时，计算获得电容式电压互感器中压电容介损值tanδ2和电容式电压互感器中压电容量C2；E、将电容式电压互感器介损及电容量通过交换机发送至本地服务器。特别地，所述步骤B为：对母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、中压电容电流信号进行傅里叶分析，获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，母线PT二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz1，电容式电压互感器二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz2，电压互感器中压电容电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ic2、电容式电压互感器中间变压器一次电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ib，根据公式3对母线PT二次电压基波分量的相位进行修正，获得修正后的母线PT二次电压基波分量的相位角根据公式4对电容式电压互感器二次电压基波分量的相位进行修正，获得修正后的电容式电压互感器二次电压基波分量的相位角公式3、公式4具体为：其中，为母线PT周期校准的相位误差值，可通过对母线PT进行误差测试获得,为待测电压互感器周期校准的相位误差值，可通过对待测电压互感器进行误差测试获得。特别地，所述电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法还包括步骤F，F、气象站将气象数据通过交换机发送至本地服务器。电容式电压互感器介损及电容量在线监测系统，包括电压/电流监测装置、数据处理装置、时钟同步装置、交换机和本地服务器，其中，所述电压/电流监测装置与母线PT及电容式电压互感器电连接，用于获得母线PT的二次电压信号、电流信号及电容式电压互感器的二次电压信号、电流信号，并将其发送至数据处理装置；所述数据处理装置与电压/电流监测装置光纤连接，用于对电压/电流监测装置发送的电压、电流信号进行分析、计算，获得电容式电压互感器介损及电容量；所述时钟同步装置与电压/电流监测装置和数据处理装置光纤连接，用于为电压/电流监测装置和数据处理装置提供同步时钟；所述本地服务器通过交换机连接数据处理装置，同时通过网络外接远程服务器，用于将监测的电容式电压互感器介损及电容量信息传送至远程服务器。特别地，所述电压/电流监测装置包括电压采集模块、电流采集模块、信号处理模块、A/D转换模块、CPU和I/O接口模块。特别地，所述电压采集模块采用0.01级高精度无感铂电阻。特别地，所述电流采集模块采用0.02级无源零磁通电流互感器，电流互感器采用穿心多匝的方式。特别地，所述本地服务器与交换机之间通信采用IEC61850-9-2LE协议。特别地，所述电容式电压互感器介损及电容量在线监测系统还包括气象站，所述气象站与交换机电连接。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术所述电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统，能够实现对电容式电压互感器高压电容和中压电容介损及电容量的自动在线监测，物理意义明确，测量结果准确，避免了拆装电容式电压互感器高压一次引线，减少现场测量的工作量，并且所有测试工作可以在不停电的情况下开展，不影响电力系统正常供电。同时，现场安装的气象站能够监测包括温度在内的环境参量，为研究电容式电压互感器介损及电容量和环境参量之间变化规律提供重要参考。同时，采用本地服务器和交换机之间采用IEC61850-9-2LE协议通信，能够和智能变电站支持IEC61850-9-2LE协议的智能设备实现信息的共享和交换。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：A、监测母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电压互感器中压电容电流、电容式电压互感器中间变压器一次电流信号；B、对母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、中压电容电流信号进行傅里叶分析，获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，母线PT二次电压基波分量的相位角定义为

【技术特征摘要】
1.电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：A、监测母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电压互感器中压电容电流、电容式电压互感器中间变压器一次电流信号；B、对母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、中压电容电流信号进行傅里叶分析，获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，母线PT二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz1，电容式电压互感器二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz2，电压互感器中压电容电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ic2、电容式电压互感器中间变压器一次电流基波分量的相位角定义为幅值定义为Ib；C、根据公式1计算电压互感器高压电容电压、高压电容电流、中压电容电压的矢量获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，电压互感器高压电容电压的基波相位角定义为幅值定义为Uc1，高压电容电流的基波相位角定义为幅值定义为Ic1，中压电容电压的基波相位定义为幅值定义为Uc2，所述公式1具体为：其中，L为电容式电压互感器补偿电抗器电感值、K1为母线PT实际变比，K2为电容式电压互感器中间变压器实际变比；D、根据公式2计算电压互感器介损值tanδx及电容量Cx，公式2具体为：其中，x＝1时，计算获得电容式电压互感器高压电容介损值tanδ1和电容式电压互感器高压电容量C1；x＝2时，计算获得电容式电压互感器中压电容介损值tanδ2和电容式电压互感器中压电容量C2；E、将电容式电压互感器介损及电容量通过交换机发送至本地服务器。2.如权利要求1所述的电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法，其特征在于，所述步骤B为：对母线PT二次电压、电容式电压互感器二次电压、电容式电压互感器中压电容电流、中压电容电流信号进行傅里叶分析，获得上述信号的幅值、频率和相位，其中，母线PT二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz1，电容式电压互感器二次电压基波分量的相位角定义为幅值定义为Uz2，电压互感器中压电容电流基波分量的相位角...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄嘉鹏，陈贤顺，刘鹍，马建龙，张福州，罗睿希，殷善锋，张翔，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川,51