CN103777103A - 一种消弧线圈状态在线检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消弧线圈状态在线检测方法及装置,利用测量消弧线圈动作电流、持续时间作为检测消弧线圈本体承受冲击判据,检测消弧线圈动作时是否超过规定值。该方将消弧线圈动作时间和动作电流幅值,换算成消弧线圈动作时承受电压值和持续时间,根据电压值和持续时间分布空间,设定中性点电压与消弧线圈额定电压比σ>0.30,t>120为报警阈值,当测量参数满足上述条件即可对消弧线圈异常动作进行判断报警,实现消弧线圈运行状态在线监测,为运行、维护人员及时提供消弧线圈状态信息,将故障消灭在萌芽状态,做到防患于未然,提高消弧线圈运行可靠性;该装置结构紧凑,工作可靠,不工作时不承受电压和电流,元器件不易老化,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及电力***,具体涉及一种消弧线圈状态在线检测方法及装置,属于消弧线圈的配套附属设备,适用于消弧线圈运行状态检测。
背景技术
目前,在10~66kV电压等级电网中,其***大部分采取中性点不接地方式即小电流接地***,这种***在发生单相接地时,电网仍可带故障运行,这就大大降低了运行成本,提高了供电***的可靠性,但是当***对地电容电流增大,一但线路单相接地,电弧将无法自行息弧,电弧重燃产生的过电压危及健全相的绝缘可以造成两相短路故障,对于单相接地故障而引发配电网的事故屡见不鲜,引起绝缘击穿,套管炸裂、两相短路,甚至导致变电站的开关柜“火烧连营”,为防范上述故障电力***通常在中性点采用消弧线圈接地,通过消弧线圈的电感电流进行补偿对地电容电流,限定电网的对地电容电流,使接地故障电流减小,故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低,达到熄灭电弧的目的,减少产生弧光接地过电压的机率,抑制过电压的辐值,其宗旨是保证电网稳定安全运行,但消弧线圈在日常工作中由于操作少、维护和检查做法是消弧线圈动作时,巡视人员到变电站消弧线圈所连接的相关电气设备进行检查,若接地故障持续15min以上未消除,检查消弧线圈本体,上层油温应正常,应无冒烟喷油现象,套管应无放电痕迹,接头应无发热现象,持续运行时间超过规定值时,停用消弧线圈,因此对其加强状态监测显得尤其重要。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种消弧线圈状态在线检测方法及装置,通过实时对消弧线圈动作电流大小和持续动作时间进行状态监测,实现消弧线圈运行状态在线监测,为运行、维护人员及时提供消弧线圈状态信息,及时预防电气设备故障的发生,将故障消灭在萌芽状态,做到防患于未然,提高消弧线圈运行可靠性。
消弧线圈动作时其线圈绕组和铁芯要产生铜损和铁损,这两部分损耗最后全部转变为热能,消弧线圈动作电流大、持续时间长,若其的温度长时间超过允许值,其自身绝缘长期受热将导致老化,温度愈高,缘老化得愈快,即使绝缘还没有损坏,但是温度愈高在电动力的作用下,绝缘越容易破裂,绝缘的性能愈差,容易被高电压击穿而造成故障,因此消弧线圈正常运行时,规定电网中性点位移电压在相电压额定值的30%~100%之间,消弧线圈接地故障允许运行时间不超过2小时,本发明通过检测消弧线圈动作时间,动作电流幅值,换算成消弧线圈动作时承受电压值和运行时间,对消弧线圈异常动作进行报警,实现消弧线圈状态在线检测。
技术方案:为实现上述目的,本发明提出一种消弧线圈状态在线检测方法,利用测量消弧线圈动作电流、持续时间作为检测消弧线圈本体承受冲击判据,检测消弧线圈动作时是否超过规定值实现其状态在线检测方法,
该方法包括以下步骤:
在一段时间内检测消弧线圈动作时电流、时间时序列数据(IL,t);
将获取的消弧线圈动作时电流、时间时序列数据(IL,t)换算消弧线圈动作时中性点施加消弧线圈两端电压UX与动作时间t的特征参量;
按照以下公式进行计算,求取消弧线圈异常报警值:
其中,IL为消弧线圈动作电流,单位为A;ωL为消弧线圈补偿区间电抗,单位为Ω;UX为中性点电压,UXe为消弧线圈的额定电压,单位为V;σ为中性点电压与消弧线圈额定电压比;t为消弧线圈持续动作时间,单位为min;m为t时间内采集检测离散序列数据,τ为检测步长,每个序列数据检测时间;
根据电压值和持续时间相关分布空间,设定σ>0.30,且t>120为消弧线圈异常动作进行报警阈值,当测量相关采集检测离散序列数据超过阈值,即进行报警指示。
本发明还提出一种基于上述方法的装置,该装置包括消弧线圈动作电流采集器、数据处理器、计数器和异常动作报警指示器,所述消弧线圈动作电流采集器串联在消弧线圈接地线中,并且消弧线圈动作电流采集器与数据处理器和计数器分别连接,计数器与数据处理器连接,与数据处理器与异常动作报警指示器连接。
所述数据处理器包括计数器的闭合接点、电流电压变换器、电阻分配器和定时器,
所述消弧线圈动作电流采集器采集消弧线圈动作电流信号,计数器计数并且闭合其闭合接点,电流信号经闭合接点输入到电流电压变换器,将电流信号转换为电压信号,电压信号通过电阻分配器电路中的第一电阻R1、第二电阻R2进行二次分压,通过调整分压比σ=R2/(R1+R2)=ILωL/UXe,对于动作电流大于一定值(即σ>0.30)时,具备启动异常动作报警指示器条件之一。
关于消弧线圈动作持续时间t的检测,采用RC充电方式进行检测:
V0为电容器C上的初始电压值;
V1为电容器C可驱动报警机构动作的放电电压值;
Vt为t时刻电容器C上的充电电压的额定值;
Vcc为电容器充满电压值;
t为消弧线圈动作持续时间;
根据Vt=V0+(V1-V0)[1-exp(-t/RC)],则可以换算t=RCLn[(V1-V0)/(V1-Vt)],
所述定时器电路中的第三电阻R3对电容器C充电,当电容器C充电电压缓慢上升到85%Vcc电压,Vt≥V1,设定充电时间t>120,则σ>0.30,t>120,电容器C电压对异常动作报警指示器进行放电,启动异常动作报警指示器。
有益效果:本发明的一种消弧线圈状态在线检测方法及装置,与现有技术相比,具有以下优点:
(1)该方法对消弧线圈的运行状态进行直接监测,降低了运行检修成本,实现了消弧线圈状态检修。
(2)该方法采用无源监测方式对消弧线圈进行检测,装置结构简单,运行和检修人员根据指示提供数据能够及时对消弧线圈进行维护,提高了消弧线圈运行的可靠性。
(3)该装置结构紧凑,工作可靠,不工作时不承受电压和电流,元器件不易老化,使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的基本原理图;
图2为本发明中数据处理器电路原理图;
图3为本发明中计数指示器电路原理图;
图4为本发明中异常动作报警指示器电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提出一种消弧线圈状态在线检测方法,利用测量消弧线圈动作电流、持续时间作为检测消弧线圈本体承受冲击判据,检测消弧线圈动作时是否超过规定值实现其状态在线检测方法。
消弧线圈在0~110%额定电压下,消弧线圈伏安特性呈线性关系,当消弧线圈动作时流过绕组的电流与中性点电压成正比IL=UX/ωL,按照其运行管理规定中性点位移电压在相电压额定值的30%~100%之间,消弧线圈动作允许运行时间不超过2小时,如果消弧线圈运行时间过长,将可导致消弧线圈本体绝缘过热、老化,最终烧损等事故,因此消弧线圈动作异常,必须迅速寻找和处理单相接地故障,持续运行时间超过规定值时,将停用消弧线圈,利用上述规定作为监测报警判据,检测消弧线圈动作时间,动作电流幅值,然后换算消弧线圈动作时中性点施加消弧线圈两端电压UX与动作时间的特征参量,按照公式进行计算,求取消弧线圈异常报警值通,对消弧线圈异常动作进行报警,具体检测步骤是:
1.消弧线圈在运行中,当***由接地故障时,其绕组将产生动作电流IL,检测通过消弧线圈的电流幅值IL;
2.消弧线圈在运行中,当***由接地故障时,其绕组将产生动作电流,检测通过消弧线圈的电流持续时间t;
3.根据获取的消弧线圈动作时电流、时间时序列数据(IL,t),然后换算消弧线圈动作时中性点施加消弧线圈两端电压UX与动作时间的特征参量,具体按照下公式进行计算,求取消弧线圈异常报警值:
其中,IL为消弧线圈动作电流,单位为A;ωL为消弧线圈补偿区间电抗,单位为Ω;UX为中性点电压,UXe为消弧线圈的额定电压,单位为V;σ为中性点电压与消弧线圈额定电压比;t为消弧线圈持续动作时间,单位为min;m为t时间内采集检测离散序列数据,τ为检测步长,每个序列数据检测时间,当检测电压值和持续时间对应,σ>0.30,且t>120,则驱动消弧线圈异常动作报警指示器报警
本发明还提出一种基于上述方法的装置,如图1至图4所示,该装置包括消弧线圈动作电流采集器1、数据处理器2、计数器3和异常动作报警指示器4。以下对各部分进行具体描述:
总体结构:本发明总体结构参见图1,消弧线圈动作电流采集器1串联在消弧线圈接地线中,消弧线圈动作电流采集器1与数据处理器2连接,计数器3与消弧线圈动作电流采集器1、数据处理器2与异常动作报警指示器4连接,组成消弧线圈运行状态在线监测装置。
数据处理器2的原理见图2,由计数器3的闭合接点10、电流电压变换器14、电阻分配器5和RC定时器6构成,消弧线圈动作电流采集器1采集的消弧线圈动作电流,计数器3计数并且闭合其闭合接点10,电流信号经闭合接点10输入到电流电压变换器14,将电流信号转换为电压信号,电压信号通过电阻分配器5电路中的第一电阻R1、第二电阻R2进行二次分压,通过调整分压比对于动作电流大于所设定的电流,按照比例对应σ(即消弧线圈补偿额定电流的30%值,σ>0.30)时,具备启动异常动作指示器4条件,RC定时器6电路中的第三电阻R3对电容C充电,电容C的充电时间按照R、C充电常数预设(t>120)缓慢上升到预定电压值,当电压值和持续时间阀值达到报警值(σ>0.30,t>120),驱动异常动作进行报警显示。
计数器3原理见图3,由电流电压变换器7、电容8、指针电磁式计数器9及闭合接点10组成,当消弧线圈动作时,按照规定记录其动作次数,并且闭合接点10闭合,其中消弧线圈动作计数按照标准规定超过10A时,该计数器累加计数并且保持。
异常动作报警指示器4原理见图4,由保护二极管11、电磁线圈12和故障指示机构13组成,保护二极管11抑制瞬间大电流实现过电压保护,防止电磁线圈12被大电流击穿,当消弧线圈动作时通过动作电流、持续时间超过预设值电磁线圈12将动作,驱动机构转动翻牌,将初始白色指示牌翻转为红色,达到异常报警指示的作用。
可见,本发明能够实现消弧线圈运行状态在线监测,为运行、维护人员及时提供消弧线圈状态信息,将故障消灭在萌芽状态,做到防患于未然,提高消弧线圈运行可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种消弧线圈状态在线检测方法,其特征在于:利用测量消弧线圈动作电流、持续时间作为检测消弧线圈本体承受冲击判据,检测消弧线圈动作时是否超过规定值实现其状态在线检测方法,
该方法包括以下步骤:
在一段时间内检测消弧线圈动作时电流、时间时序列数据(IL,t);
将获取的消弧线圈动作时电流、时间时序列数据(IL,t)换算消弧线圈动作时中性点施加消弧线圈两端电压UX与动作时间t的特征参量;
按照以下公式进行计算,求取消弧线圈异常报警值:
其中,IL为消弧线圈动作电流,单位为A;ωL为消弧线圈补偿区间电抗,单位为Ω;UX为中性点电压,UXe为消弧线圈的额定电压,单位为V;σ为中性点电压与消弧线圈额定电压比;t为消弧线圈持续动作时间,单位为min;m为t时间内采集检测离散序列数据,τ为检测步长,每个序列数据检测时间;
根据电压值和持续时间相关分布空间,设定σ>0.30,且t>120为消弧线圈异常动作进行报警阈值,当测量相关采集检测离散序列数据超过阈值,即进行报警指示。
2.一种基于权利要求1所述的方法的装置,其特征在于:包括消弧线圈动作电流采集器(1)、数据处理器(2)、计数器(3)和异常动作报警指示器(4),所述消弧线圈动作电流采集器(1)串联在消弧线圈接地线中,并且消弧线圈动作电流采集器(1)与数据处理器(2)和计数器(3)分别连接,计数器(3)与数据处理器(2)连接,与数据处理器(2)与异常动作报警指示器(4)连接。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述数据处理器(2)包括计数器(3)的闭合接点(10)、电流电压变换器(14)、电阻分配器(5)和定时器(6),
所述消弧线圈动作电流采集器(1)采集消弧线圈动作电流信号,计数器(3)计数并且闭合其闭合接点(10),电流信号经闭合接点(10)输入到电流电压变换器(14),将电流信号转换为电压信号,电压信号通过电阻分配器(5)电路中的第一电阻R1、第二电阻R2进行二次分压,通过调整分压比对于动作电流大于所设定的电流,即σ>0.30时,具备启动异常动作报警指示器(4)条件之一,
所述定时器(6)电路中的第三电阻R3对电容器C充电,电容器C的充电时间按照预设t>120,缓慢上升到预定电压值,则σ>0.30,t>120,电容器C电压对异常动作报警指示器(4)进行放电,启动异常动作报警指示器(4)。
4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述异常动作报警指示器(4)包括保护二极管(11)、电磁线圈(12)和故障指示机构(13),所述保护二极管(11)抑制瞬间大电流实现过电压保护,防止电磁线圈(12)被大电流击穿,当消弧线圈动作时动作电流幅值、持续时间超过预警值,电磁线圈(12)动作,驱动故障指示机构(13),指示消弧线圈状态并且保持。
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