基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及智能电网设备实时数据采集与处理、在线监测技术领域，具体是一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统和方法及监测方法。监测系统依次包括标准信号变换单元、高频次数据采集处理单元和终端工业计算机，所述终端工业计算机上安装有用于进行CVT运行状态评估和故障诊断的分析软件；监测方法采用了带遗忘因子的最小二乘递推参数估计法。本发明专利技术主要用于对变电站的CVT的运行状况进行实时在线监测。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统和方法
本专利技术涉及智能电网设备实时数据采集与处理、在线监测
，具体是一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统和方法及监测方法。
技术介绍
CVT，全称电容式电压互感器，是智能变电站的关键设备，主要用于将一次高电压按一定比率转变为低电压。CVT保障了电力系统的稳定运行，其运行状态的优劣直接关系到电气量测量的准确性。目前，CVT在设计与运行上经验还有待积累，大量运行数据表明，其运行和测量的稳定性和可靠性还有待验证，如果运行中CVT出现击穿故障，将给电力系统的安全运行带来隐患，因此有必要对其运行状况进行实时在线监测，实现其在线故障诊断，才能及时排除故障，保障正常运行。现有CVT实时监测设备并不成熟，监测效果不可靠。此外，在智能变电站中，一般来说CVT数量较多，若引入独立的CVT监测装置来监测单个CVT，则需要耗费大量的成本，且实现起来非常复杂。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中CVT在线监测不可靠、且监测多个CVT时成本过高、通信数据计算量过大的技术问题。为此，本专利技术提出一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统及方法，将CVT运行状态的数据采集与处理分散到多个分布式数据采集处理卡中，从而减少了数据的传输与处理量，能够对智能变电站中多个CVT的运行数据与运行状态综合进行高速、实时、准确的监测。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，依次包括标准信号变换单元、高频次数据采集处理单元和终端工业计算机，所述终端工业计算机上安装有用于进行CVT运行状态评估和故障诊断的分析软件；标准信号变换单元，包括多个PT，多个所述PT分别与多个CVT的输出端对应连接，PT用于将CVT的模拟输出信号变换为适用于所述高频次数据采集处理单元输入量程的模拟信号；高频次数据采集处理单元，包括分别与多个PT的输出端对应连接的多个分布式数据采集处理卡，每个分布式数据采集处理卡用于采集一个CVT的三相电压信号，所述分布式数据采集处理卡包括依次电连接的信号调理模块、A/D转换模块和数据处理模块；所述信号调理模块用于放大采集的有效信号，滤除高频噪声，隔离高压浪涌和共模干扰；所述A/D转换模块用于将经调理过的模拟信号转换为数字信号，并发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块用于对所述A/D转换模块发送的数字信号进行处理，从而大大压缩了数据量，处理完成的结果发送给总线组包通信模块；所述高频次数据采集处理单元还包括同步触发模块和总线组包通信模块，所述同步触发模块用于向所述A/D转换模块发送同步信号、以保证多个分布式数据采集处理卡同步采样，所述总线组包通信模块用于将从每个分布式数据采集处理卡接收到的信号组包发送；终端计算机，与所述总线组包通信模块电连接，用以接收、分析收到的信号并显示CTV的运行状态结果，完成CVT运行故障的监测，并将数据实时保存入数据库便于查看和复现运行状况。这里所谓的秒脉冲，即PPS。本专利技术还提供一种应用于上述分析软件上的监测方法，其特征在于采用了带遗忘因子的最小二乘递推参数估计法，具体包括以下步骤：步骤一：建立单个分布式数据采集处理卡采集到的CVT二次侧A、B、C三相信号的递推最小二乘模型，设定估计参数，对于单个间隔CVT，所述CVT二次侧信号的递推最小二乘模型为：，其中，、、分别为CVT的A、B、C三相二次电压，为待估计的参数；步骤二：初始化。给观测序列长度N和遗忘因子赋值，介于0和1之间；步骤三：给待估计参数和赋初值。初始时刻取值，；获取N组实时采集的CVT输出电压；步骤四：获取一组新的实时采集的CVT输出三相电压，产生电压观测矩阵；其中是CVT三相输出在当前时刻的观测值，是CVT三相输出在N时刻前的观测值；步骤五：计算当前时刻增益矩阵和观测矩阵的协方差矩阵：；步骤六：更新CVT二次侧A相输出的估计参数步骤七：计算当前时刻评价函数，并判断其是否接近0；若其评价函数小于设定阈值而接近于0，则认为评估参数有效，顺序执行步骤八；否则转向步骤四；步骤八：得到估计的参数，将其作为测得的估计值，计算该估计值三相输出与人为设定的基准电压的差值，若该差值超过预设的阈值，则该相CVT电容有被击穿的可能性，发出故障报警。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，设置有多个PT，每个PT依次与信号调理模块、A/D转换模块、同步触发模块、数据处理模块电连接形成单个CVT信号的传播通道，能够实现单个CVT的三相信号的分析运算，然后将所有传播通道的运算结果汇总后发给终端工业计算机，大大减小了终端工业机的运算量，能够实现对智能化变电站中多个CVT的运行数据与运行状态同时综合进行高速、实时、准确的监测，方便可靠；本专利技术还提供一种CVT的监测方法，利用含有遗忘因子的递推最小二乘法，能够有效降低CVT内部结构及系统误差对测量精度的影响，算法简单，能够减小计算量，减少数据在计算机中占用的内存，且运算速度快、精度高。附图说明图1是本专利技术的CVT在线监测系统的工作原理结构示意图；图2是本专利技术的单个间隔的信号监测系统结构示意图；图3是本专利技术的信号调理模块的电路原理图；图4是本专利技术的高频次数据采集处理单元接线面板示意图；图5是本专利技术的分析软件的结构示意图；图6是本专利技术提供的CTV的监测方法流程图。具体实施方式参照图1-图2，本专利技术的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，依次包括标准信号变换单元Ⅰ、高频次数据采集处理单元Ⅱ和终端工业计算机，所述终端工业计算机上安装有用于进行CVT运行状态评估和故障诊断的分析软件；标准信号变换单元Ⅰ，包括多个PT，多个所述PT分别与多个CVT的输出端对应连接，PT用于将CVT的模拟输出信号变换为适用于所述高频次数据采集处理单元Ⅱ输入量程的模拟信号；高频次数据采集处理单元Ⅱ，包括分别与多个PT的输出端对应连接的多个分布式数据采集处理卡Ⅲ，每个分布式数据采集处理卡Ⅲ用于采集一个CVT的三相电压信号，所述分布式数据采集处理卡Ⅲ包括依次电连接的信号调理模块、A/D转换模块和数据处理模块；所述信号调理模块用于放大采集的有效信号，滤除高频噪声，隔离高压浪涌和共模干扰；所述A/D转换模块用于将经调理过的模拟信号转换为数字信号，并发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块用于对所述A/D转换模块发送的数字信号进行处理，处理完成的信号发送给总线组包通信模块；所述高频次数据采集处理单元Ⅱ还包括同步触发模块和总线组包通信模块，所述同步触发模块用于向所述A/D转换模块发送同步信号、以保证多个分布式数据采集处理卡Ⅲ同步采样，所述总线组包通信模块用于将从每个分布式数据采集处理卡Ⅲ接收到的信号组包发送；终端计算机，与所述总线组包通信模块电连接，用以接收、分析收到的信号并显示CTV的运行状态结果，完成CVT运行故障的监测，并将数据实时保存入数据库便于查看和复现运行状况。作为上述技术方案的进一步改进，所述分布式数据采集处理卡基于DSP和FPGA协同开发，所述A/D转换模块基于FPGA开发，所述数据处理模块基于DSP开发，即：数据处理模块采用DSP数据处理模块。进一步的，所述高频次数据采集处理单元Ⅱ还包括FPGA芯片，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：依次包括标准信号变换单元（Ⅰ）、高频次数据采集处理单元（Ⅱ）和终端工业计算机，所述终端工业计算机上安装有用于进行CVT运行状态评估和故障诊断的分析软件；标准信号变换单元（Ⅰ），包括多个PT，多个所述PT分别与多个CVT的输出端对应连接；高频次数据采集处理单元（Ⅱ），包括分别与多个PT的输出端对应连接的多个分布式数据采集处理卡（Ⅲ），每个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）用于采集一个CVT的三相电压信号,所述分布式数据采集处理卡（Ⅲ）包括依次电连接的信号调理模块、A/D转换模块和数据处理模块；所述高频次数据采集处理单元（Ⅱ）还包括同步触发模块和总线组包通信模块，所述同步触发模块用于向所述A/D转换模块发送同步信号、以保证多个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）同步采样，所述总线组包通信模块用于将从每个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）接收到的信号组包发送；终端计算机，与所述总线组包通信模块电连接，用以接收、分析收到的信号并显示CTV的运行状态结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：依次包括标准信号变换单元（Ⅰ）、高频次数据采集处理单元（Ⅱ）和终端工业计算机，所述终端工业计算机上安装有用于进行CVT运行状态评估和故障诊断的分析软件；标准信号变换单元（Ⅰ），包括多个PT，多个所述PT分别与多个CVT的输出端对应连接；高频次数据采集处理单元（Ⅱ），包括分别与多个PT的输出端对应连接的多个分布式数据采集处理卡（Ⅲ），每个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）用于采集一个CVT的三相电压信号,所述分布式数据采集处理卡（Ⅲ）包括依次电连接的信号调理模块、A/D转换模块和数据处理模块；所述高频次数据采集处理单元（Ⅱ）还包括同步触发模块和总线组包通信模块，所述同步触发模块用于向所述A/D转换模块发送同步信号、以保证多个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）同步采样，所述总线组包通信模块用于将从每个分布式数据采集处理卡（Ⅲ）接收到的信号组包发送；终端计算机，与所述总线组包通信模块电连接，用以接收、分析收到的信号并显示CTV的运行状态结果。2.根据权利要求1所述的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：所述分布式数据采集处理卡（Ⅲ）基于DSP和FPGA协同开发，所述A/D转换模块基于FPGA开发，所述数据处理模块基于DSP开发。3.根据权利要求2所述的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：所述高频次数据采集处理单元（Ⅱ）还包括FPGA芯片，所述同步触发模块发送秒脉冲至同步信号总线，所述FPGA芯片接受并响应所述秒脉冲、且控制不同分布式数据采集处理卡（Ⅲ）的A/D转换模块跟随秒脉冲同步采样。4.根据权利要求3所述的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：所述总线组包通信模块设置有FPGA控制器，所述FPGA控制器用于将多个输入信号分析处理并组包发送。5.根据权利要求4所述的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：所述FPGA芯片采用SPI总线协议将信号输出至数据处理模块，所述数据处理模块采用SPI总线协议将信号输出至FPGA控制器，所述FPGA控制器通过以太网将信号发送给终端工业计算机。6.根据权利要求1-5任一项所述的基于分布式数据采集处理的CVT在线监测系统，其特征在于：所述高频次信号采集运算单元设置于一接线面板上，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩海安，王晖南，薛建立，刘郁猷，邵龙，杨艳芳，陈力波，蔚晓明，郭海旭，毕艳华，赵园，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司计量中心，
类型：发明
国别省市：山西,14