一种在线监测电容式电压互感器的方法及相关设备

摘要

本申请实施例公开了一种在线监测电容式电压互感器的故障检测方法和系统，用于及时发现电容式电压互感器的故障问题。本申请实施例方法包括：获取所述电容式电压互感器的中间变压器二次侧的测量电压；测量所述电容式电压互感器的接地电流；根据所述测量电压和所述接地电流，监控所述电容式电压互感器的故障类型。

说明书

技术领域

本申请实施例涉及电力系统领域，具体涉及一种在线监测电容式电压互感器的方法及相关设备。

背景技术

电容式电压互感器是目前电力系统中的常用的继电保护设备，其绝缘性能好、制造成本低，已经广泛应用在电力系统中。随着电容式电压互感器在电力系统中的大量应用，多次出现涉及电容式电压互感器的故障事件，故障发生后需要停电进行维修，给电力系统安全造成一定威胁。

目前，较为原始的方法是利用电容式电压互感器的二次回路电压的方法进行监测，该方法可以一定程度上反映电容式电压互感器反应二次回路和一次回路故障，但无法准确区分故障类型和位置，不利于维修人员快速按照故障类型和位置修复电容式电压互感器的故障。

发明内容

本申请实施例提供了一种在线监测电容式电压互感器的方法及相关设备，可以在电容是电压互感器发生故障时，快速辨明故障类型。

本申请第一方面提供了1、一种在线监测电容式电压互感器的故障检测方法，其特征在于，包括：

获取所述电容式电压互感器的中间变压器二次侧的测量电压；

测量所述电容式电压互感器的接地电流；

根据所述测量电压和所述接地电流，监控所述电容式电压互感器的故障类型。

可选地，所述电容式电压互感器的故障类型包括：低压电容故障、高压电容故障、接地故障和中间变压器匝间短路故障。

可选地，所述监控所述测量电压和所述接地电流，确定所述电容式电压互感器的运行状态，包括：

获取第一电压值和第一电流区间；

监控所述测量电压和所述接地电流；

若所述测量电压大于所述第一电压值，且所述接地电流位于所述第一电流区间内，确定低压电容发生故障。

可选地，所述监控所述测量电压和所述接地电流，确定所述电容式电压互感器的运行状态，包括：

获取第一电压区间和第一电流值；

监控所述测量电压和所述接地电流；

若所述测量电压位于所述第一电压区间内，且所述接地电流的绝对值小于所述第一电流值，确定高压电容发生故障。

可选地，所述监控所述测量电压和所述接地电流，确定所述电容式电压互感器的运行状态，包括：

获取第二电压值和第二电流值；

监控所述测量电压和所述接地电流；

若所述测量电压小于所述第二电压值，且所述接地电流的绝对值小于所述第二电流值，确定发生变压器匝间短路故障。

可选地，所述监控所述测量电压和所述接地电流，确定所述电容式电压互感器的运行状态，包括：

获取第三电流值；

监控所述接地电流；

若所述接地电流小于所述第二电流值，确定发生地接损坏故障。

可选地，所述监控所述测量电压和所述接地电流，确定所述电容式电压互感器的运行状态，包括：

获取第一电压值、第一电流区间、第一电压区间、第一电流值、第二电压值、第二电流值和第三电流值；

监控所述测量电压和所述接地电流；

若所述测量电压大于所述第一电压值，且所述接地电流位于所述第一电流区间内，确定低压电容发生故障；

若所述测量电压位于所述第一电压区间内，且所述接地电流的绝对值小于所述第一电流值，确定高压电容发生故障；

若所述测量电压小于所述第二电压值，且所述接地电流的绝对值小于所述第二电流值，确定发生变压器匝间短路故障；

若所述接地电流小于所述第二电流值，确定发生地接损坏故障。

本申请第二方面提供一种支持在线监测的电容式电压互感器，包括：

高压电容、低压电容、中间变压器、电流互感器和电抗器，

所述高压电容与所述电压电容串联接地；

所述中间变压器的一次侧与所述电抗器串联形成变压器支路；所述变压器支路并联在所述低压电容两端；

所述电流互感器设置在所述低压电容与地线之间，用于测量经过所述电容式电压互感器的接地电流。

可选地，所述支持在线监测的电容式电压互感器还包括：

第一数模转换器，用于输出所述中间变压器的二次侧的测量电压；

第二数模转换器，用于输出所述电流互感器测得的接地电流。

本申请第二方面提供一种支持在线监测的电容式电压互感器，包括高压电容、低压电容、中间变压器、电流互感器、电抗器、第一数模转换单元、第二数模转换单元和监测单元；

所述高压电容与所述电压电容串联接地；

所述中间变压器的一次侧与所述电抗器串联形成变压器支路；所述变压器支路并联在所述低压电容两端；

所述电流互感器设置在所述低压电容与地线之间，用于测量经过所述电容式电压互感器的接地电流；

所述第一数模转换单元用于输出所述中间变压器的二次侧的测量电压；

所述第二数模转换单元用于输出所述电流互感器测得的接地电流；

所述检测单元用于：

获取第一电压值、第一电流区间、获取第二电压值和第一电流值；获取第三电压值和第二电流值；

监控所述测量电压和所述接地电流；

若所述测量电压大于所述第一电压值，且所述接地电流位于所述第一电流区间内，确定低压电容发生故障；

若所述测量电压小于所述第二电压值，且所述接地电流的绝对值小于所述第一电流，确定高压电容发生故障；

若所述测量电压小于所述第三电压值，且所述接地电流的绝对值小于所述第二电流值，确定发生变压器匝间短路故障；

若所述接地电流小于所述第二电流值，确定发生地接损坏故障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的电容式电压互感器的在线监测系统的一个实施例示意图；

图2为本申请提供的在线监测电容式电压互感器的故障检测方法的一个实施例示意图；

图3为本申请提供的支持在线监测的电容式电压互感器的一个实施例示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种在线监测电容式电压互感器的方法及相关设备，用于在线检测电容式电压互感器的运行状态，在电容式电压互感器发生故障时，快速确认故障类型，以进行对应的维修和调度工作。

电容式电压互感器是电力系统的重要组成部分，常常用来测量电力系统的运行电压。如果电容式电压互感器发生故障，会导致测得的运行电压不准确，进而可能引发继保系统的错误动作，使整个电力系统断电或跳闸。因此，有必要对电容式电压互感器的运行状态进行监控，在电容式电压互感器发生故障时及时发现并确认故障点。

图1是本申请提供的一种电容式电压互感器的在线监测系统，包括高压电容、低压电容、中间变压器、电流互感器、电抗器、第一数模转换单元、第二数模转换单元和监测单元；

所述高压电容与所述电压电容串联接地；

所述中间变压器的一次侧与所述电抗器串联形成变压器支路；所述变压器支路并联在所述低压电容两端；

所述电流互感器设置在所述低压电容与地线之间，用于测量经过所述电容式电压互感器的接地电流；

所述第一数模转换单元用于输出所述中间变压器的二次侧的测量电压；

所述第二数模转换单元用于输出所述电流互感器测得的接地电流；

所述监测单元可以对第一数模转换单元和第二数模转换单元进行监测，并且与预设的多种故障类型对应的参照值进行比较，判断故障类型。较佳的设定方式是，将测量电压记为U

故障类型的具体判断流程可以包括：

获取各故障类型发生时可能对应的测量电压和接地电流的参照值；

监控所述测量电压和所述接地电流，对故障类型进行判断，各故障类型的区分方法如下。

在一个较佳的实施方式中，可以预先设置第一电压值和第一电流区间，若所述测量电压大于所述第一电压值，且所述接地电流位于所述第一电流区间内，确定低压电容发生故障。第一电压值可以设定为1.03U

在一个较佳的实施方式中，可以预先设置第一电压区间和第一电流值，若所述测量电压位于所述第一电压区间内，且所述接地电流的绝对值小于所述第一电流值，确定高压电容发生故障。具体可以设定第二电压为0.98U

在一个较佳的实施方式中，可以预先设置第二电压值和第二电流值，若所述测量电压小于所述第二电压值，且所述接地电流的绝对值小于所述第二电流值，确定发生变压器匝间短路故障。具体可以设置为，第二电压值为0.95U

在一个较佳的实施方式中，可以预先设置三电流值，若所述接地电流的绝对值小于所述第三电流，确定发生变压器匝间短路故障。具体可以设定第三电流为0.2I

优选的，还可以通过光纤通信，将具体的故障类型发送到工作人员的显示屏中。此外，还可以将故障类型上报到电力系统调度中心，自动根据故障类型调整电力系统的其他设备的工作状态，例如暂时关闭某个继电设备或启动备用的电压监测设备等。

可以理解的是，监测单元还可以配置更多故障类型和对应参数，并且上述第一电压值、第一电流区间等数值可以替换为其他数值，具体由电容式电压互感器及对应的应用环境决定。

图2是本申请中一种在线监测电容式电压互感器的故障检测方法的一个流程示意图，该实施例包括：

201、获取所述电容式电压互感器的中间变压器二次侧的测量电压；

中间变压器是电容式电压互感器的重要组成部分，电容式电压互感器的主要用途是用来从电力系统的一次侧按比例分得一定电压后，使用中间变压器进一步降低电压，在中间变压器的二次侧进行电压测量，得到测量电压。该测量电压与电力系统一次侧电压成正比，反映了电力系统一次侧电压的运行水平。例如电力系统一次侧电压为232kV时，测量电压按照一定变比测得232V，那么电力系统一次侧电压为220kV时，电量电压就为220V。测量电压与电力系统一次侧电压的实际比值具体由高压电容、低压电容、电抗器和中间变压器等参数决定，该比值不影响本方法的实施。

202、测量所述电容式电压互感器的接地电流；

电容式电压互感器都存在接地支路，在电容式电压互感器的接地支路上设置电流互感器，就可以测得电容式电压互感器的接地电流。传统的电容式电压互感器是没有接地电流的测量功能的，本发明的电容式电压互感器在接地点设置了电流互感器，可以在电容式电压互感器的运行中过程中，测量电容式电压互感器的接地电流。正常情况下，电容式电压互感器的接地电流与电力系统一次侧电压成正比，不会出现明显波动。

203、根据所述测量电压和所述测量电压，监控所述电容式电压互感器的故障类型。

综合分析电容式电压互感器的测量电压和接地电流，可以分析出电容式电压互感器的具体故障类型，具体地故障类型可以分为：低压电容故障、高压电容故障、接地故障和中间变压器匝间短路故障四种。各个故障的识别条件可以参照前述图1所示的一种电容式电压互感器的在线监测系统，此处不再赘述。

本申请还提供了一种支持在线监测的电容式电压互感器，请参阅图3，该电容式电压互感器包括：

高压电容、低压电容、中间变压器、电流互感器和电抗器，

所述高压电容与所述电压电容串联接地；

所述中间变压器的一次侧与所述电抗器串联形成变压器支路；所述变压器支路并联在所述低压电容两端；

所述电流互感器设置在所述低压电容与地线之间，用于测量经过所述电容式电压互感器的接地电流。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。