CN103954887A - 一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，利用现场的选线装置对线路进行在线监测，当线路发生故障时，记录故障线路上发生的瞬时性故障的次数、持续时间与强度等故障信息进而计算出绝缘系数，能够在不停电的情况下准确的监测线路的绝缘状况。可以对线路进行有针对性的停电检修，这样不仅降低故障停电次数，缩短停电时间，减小停电范围，还可以避免定期的预防性高压试验对电缆的损坏，减少不必要损失以及资源浪费。

Description

一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法

技术领域

本发明涉及一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，是一种利用线路上单位时间T内发生瞬时性故障的次数、持续时间、强度所决定的线路绝缘系数对线路的绝缘进行监测的绝缘预警算法，属于配电网故障保护领域。

背景技术

一、长期以来，为防止事故的发生，对电力线路一直坚持定期进行预防性试验的制度；目前较为有效的电力***绝缘监测是对电力线路进行在线监测，使电力***从预防性维修阶段过渡到预知性阶段。

二、随着中压配电网电力设备的绝缘劣化程度不断下降，瞬时性绝缘故障接地的次数在总体上呈不断上升趋势，最后绝缘彻底破坏造成永久性的接地故障。因此可以利用线路一段时间内线路的瞬时性绝缘故障接地发生次数、频率和持续时间等瞬时性绝缘参数反应线路的绝缘状态，利用这些参数可以对线路的绝缘状态作出综合评估。

利用瞬时性故障对当前配电网进行绝缘评估时主要考虑的因素有：瞬时性接地故障的持续时间T_coki、瞬时性接地故障的零模电压有效值T_0ki、该次接地故障距离本条线路前一次接地故障的时间间隔T_DSki、瞬时性接地故障的影响消除时间T_CLki、本条线路24小时内发生瞬时性接地故障的次数N_ki。综合考虑以上反映绝缘劣化的程度的瞬时性绝缘故障参数，计算某条线路的当日的绝缘劣化值D_k：

$D_k=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{zk}}}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{0\mathrm{ki}}*(T_{\mathrm{COki}}/10)[\frac{(T_{\mathrm{CLki}}/360)*N_{\mathrm{ki}}}{(T_{\mathrm{DSki}}/30)}*A_f]=\frac{1}{120}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{zk}}}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{0\mathrm{ki}}{T}_{\mathrm{COki}}\frac{T_{\mathrm{CLki}}*N_{\mathrm{ki}}}{T_{\mathrm{DSki}}}*A_f$

式中：N_zk为第k条线路从开始计算劣化值以来的累计故障次数；A_f为累计影响因子,可取为常数值0.1；式中，所设常数10、360是为了平衡各个参数单位数量级之间的差异，以及对不同重要程度的参数赋予不同的权数；常数30的设置主要考虑若前后间隔不到1个月又发生了新的瞬时性故障，则认为绝缘劣化速度加快。

将线路的绝缘劣化值D_k与设定的绝缘劣化门槛值相比较，大于门槛值即告警此条线路的绝缘状态已严重劣化。

现有技术将对线路绝缘有影响的各因素整合为一个绝缘劣化值，没有根据各因素对线路绝缘影响程度的大小对各影响因素设置具体的权重系数；现有技术只是设置了一级绝缘劣化门槛值，对线路绝缘的损坏程度没有一个准确的判定。

发明内容

有鉴于现有技术的不足，本发明的目的是能够让管理员对线路绝缘情况有一个更加准确的认识，能够在不停电的情况下准确的监测线路的绝缘状况，将线路的绝缘状况实时的展现出来，以便采取相应的措施。

本发明采用以下方案实现：一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S01：对电力线路进行在线监测；

步骤S02：若所监测的线路中有发生故障线的路，则启动绝缘预警计算程序，并执行下一步；否则返回步骤S01；

步骤S03：进行故障选线并记录故障信息；

步骤S04：设定线路绝缘系数的整定值；

对预警***绝缘系数设定两级整定值C₁、C₂，其中C₁<C₂，当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，线路的绝缘有轻微的损坏；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，线路的绝缘受到一定程度的损坏；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，线路绝缘受到严重损坏；

步骤S05：读取故障线路在单位时间T内发生的故障次数、持续时间、强度故障信息；

步骤S06：计算线路的绝缘系数；

根据预警***对线路的检测结果计算整条线路的绝缘预警系数ξ，

ξ=aα+bβ+cγ

式中，α、β、γ分别为在一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数;a、b、c分别为相应的权重系数；

一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数α、β、γ分别为：

$\mathrm{\&alpha;}=\left\{\begin{array}{cc}{\left(\frac{1}{K_1}\right)}^r& n\&GreaterEqual;N\\ {\left(\frac{n}{N}\right)}^s& n<N\end{array}\right.,\mathrm{\&beta;}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}\frac{t_{\mathrm{ik}}}{D}}{N},\mathrm{\&gamma;}=\frac{{\left(\mathrm{\&Sigma;}\frac{u_{\mathrm{ik}}}{U}\right)}^m}{N}$

式中，N为期望的绝缘预警瞬时性故障次数；n为单位时间T内电力线路发生瞬时性故障的次数；t_ik为单位时间T内线路每次瞬时性故障的持续时间；D为确定永久性故障的门槛；u_ik为单位时间T内线路发生瞬时性故障的电压强度，U为金属性故障的电压峰值；r、s、m为相应的系数；

步骤S07：将绝缘系数与预警的门槛值对比，判断是否符合绝缘预警的条件；

步骤S08：发出绝缘预警信号、上报预警信息并根据线路的绝缘损坏状况采取相应的措施。

在本发明一实施例中，所述的条件包括：当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，不必绝缘预警；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，发出绝缘预警信号并上报预警信息，在对生产小于一预定影响的时间进行停电检修；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，需要绝缘预警***立即发出预警信号，并立即停电检修；

在本发明一实施例中，所述的措施包括：当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，不必停电检修；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，在对生产小于一预定影响的时间进行停电检修；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，需立即停电检修。

本发明根据线路发生瞬时性故障的次数、持续时间、强度信息对线路绝缘影响程度的大小，在计算绝缘预警系数时对其加上了相应的权重系数，使计算出的线路绝缘系数更加接近实际情况，对线路绝缘情况设定两级门槛值，这样对线路绝缘情况有一个更加准确的认识。能够在不停电的情况下准确的监测线路的绝缘状况，可以对线路进行有针对性的停电检修，这样不仅降低故障停电次数，缩短停电时间，减小停电范围，还可以避免定期的预防性高压试验对电缆的损坏，减少不必要损失以及资源浪费。

具体实施方式

本发明利用现场选线装置选出故障线路，记录故障线路发生瞬时性故障的次数、持续时间、强度等故障信息，计算其相对应的绝缘系数以及整条线路的绝缘系数，将线路的绝缘系数与预警门槛值相比较决定是否进行绝缘预警，实现过程为：

（1）对电力线路进行在线监测；绝缘预警***主要由选线装置、工控机、绝缘预警程序、绝缘系数的计算程序、数据处理模块、通讯模块等组成，选线装置对线路故障数据的记录必须是动态的，即,始终保持选线装置的工控机中保存着线路单位时间T（T=24小时）内的瞬时性故障的所有数据。选线装置的选线、所监测线路绝缘预警系数的计算过程中所需要的电压电流信号均是通过现场的电压电流互感器获得的，其中零序电压、零序电流的获取有直接和间接两种方式：直接方式是通过零序电压、零序电流互感器获得；间接方式是通过三相电压、电流合成后获取。***正常运行时一般不存在零序分量，直接测量方式获得的零序电压、电流就是故障电压、电流。而在间接测量方式下，由于TA误差、装置模拟电路处理及计算误差等，即便是在一次电压电流对称、不存在零序分量的情况下，由三个相分量相加获得的工频零序值也不为零，这个分量称为不平衡分量。为了保证故障工频分量测量的准确性，间接测量方式下，需要通过零序分量突变量方法剔除不平衡量的影响。

（2）若所监测的线路中有发生故障线的路，则启动绝缘预警计算程序，并执行下一步；否则返回（1）；

研究表明在电力线路中确实存在瞬时性故障，而且可以根据瞬时性故障的发生的状况来监测线路的绝缘状况。本发明的绝缘预警算法如下：记录故障线路中发生瞬时性故障的次数、持续时间、强度等故障信息，分别计算发生瞬时性故障的次数、持续时间、强度所对应的绝缘系数以及整条线路的绝缘系数，最终由整条线路的绝缘系数来决定是否进行绝缘预警。

（3）进行故障选线并记录故障信息；

（4）设定线路绝缘系数的整定值

对预警***绝缘系数设定两级整定值C₁、C₂（C₁<C₂），当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，线路的绝缘有轻微的损坏；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，线路的绝缘受到一定程度的损坏；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，线路绝缘受到严重损坏。

（5）计算线路的绝缘系数；

当线路中发生瞬时性故障时，由选线装置选线并进行现场故障数据的存储，将单位时间T内的故障数据经数据传输通道传到工控机，通过工控机内绝缘系数的计算程序进行线路绝缘系数的计算，计算过程如下：

根据预警***对线路的检测结果计算整条线路的绝缘预警系数ξ，

ξ=aα+bβ+cγ

式中，α、β、γ分别为在一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数；a、b、c分别为相应的权重系数。

一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数α、β、γ分别为：

$\mathrm{\&alpha;}=\left\{\begin{array}{cc}{\left(\frac{1}{K_1}\right)}^r& n\&GreaterEqual;N\\ {\left(\frac{n}{N}\right)}^s& n<N\end{array}\right.,\mathrm{\&beta;}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}\frac{t_{\mathrm{ik}}}{D}}{N},\mathrm{\&gamma;}=\frac{{\left(\mathrm{\&Sigma;}\frac{u_{\mathrm{ik}}}{U}\right)}^m}{N}$

式中，N为期望的绝缘预警瞬时性故障次数；n为单位时间T内电力线路发生瞬时性故障的次数；t_ik为单位时间T内线路每次瞬时性故障的持续时间；D为确定永久性故障的门槛；u_ik为单位时间T内线路发生瞬时性故障的电压强度，U为金属性故障的电压峰值；r、s、m为相应的系数。

（6）将电力线路的绝缘系数与预警的门槛值对比，判断是否符合绝缘预警的条件；

当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，不必绝缘预警；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，发出绝缘预警信号并上报预警信息，在对生产影响较小的时间进行停电检修；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，需要绝缘预警***立即发出预警信号，并立即停电检修。

（7）发出绝缘预警信号、上报预警信息并根据线路的绝缘损坏状况采取相应的措施。

当线路的绝缘系数符合绝缘预警条件时，由绝缘预警***发出声光预警信号，必要的话自动跳闸或由现场运行人员手动跳闸，进行停电检修，防止故障的扩大，提高***的供电可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S01：对电力线路进行在线监测；

步骤S02：若所监测的线路中有发生故障线的路，则启动绝缘预警计算程序，并执行下一步；否则返回步骤S01；

步骤S03：进行故障选线并记录故障信息；

步骤S04：设定线路绝缘系数的整定值；

对预警***绝缘系数设定两级整定值C₁、C₂，其中C₁<C₂，当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，线路的绝缘有轻微的损坏；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，线路的绝缘受到一定程度的损坏；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，线路绝缘受到严重损坏；

步骤S05：读取故障线路在单位时间T内发生的故障次数、持续时间、强度故障信息；

步骤S06：计算线路的绝缘系数；

根据预警***对线路的监测结果计算整条线路的绝缘预警系数ξ，

ξ=aα+bβ+cγ

式中，α、β、γ分别为在一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数;a、b、c分别为相应的权重系数；

一定的时间T内线路发生瞬时性故障的次数、持续时间以及强度所对应的绝缘预警系数α、β、γ分别为：

$\mathrm{\&alpha;}=\left\{\begin{array}{cc}{\left(\frac{1}{K_1}\right)}^r& n\&GreaterEqual;N\\ {\left(\frac{n}{N}\right)}^s& n<N\end{array}\right.,\mathrm{\&beta;}=\frac{\mathrm{\&Sigma;}\frac{t_{\mathrm{ik}}}{D}}{N},\mathrm{\&gamma;}=\frac{{\left(\mathrm{\&Sigma;}\frac{u_{\mathrm{ik}}}{U}\right)}^m}{N}$

式中，N为期望的绝缘预警瞬时性故障次数；n为单位时间T内电力线路发生瞬时性故障的次数；t_ik为单位时间T内线路每次瞬时性故障的持续时间；D为确定永久性故障的门槛；u_ik为单位时间T内线路发生瞬时性故障的电压强度，U为金属性故障的电压峰值；r、s、m为相应的系数；

步骤S07：将绝缘系数与预警的门槛值对比，判断是否符合绝缘预警的条件；

步骤S08：发出绝缘预警信号、上报预警信息并根据线路的绝缘损坏状况采取相应的措施。

2.根据权利要求1所述的基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，其特征在于：所述的条件包括：当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，不必绝缘预警；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，发出绝缘预警信号并上报预警信息，在对生产小于一预定影响的时间进行停电检修；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，需要绝缘预警***立即发出预警信号，并立即停电检修。

3.根据权利要求1所述的基于瞬时性故障的电力线路的绝缘监测方法，其特征在于：所述的措施包括：当线路绝缘系数0≤ξ≤C₁时，不必停电检修；当线路绝缘系数C₁≤ξ≤C₂时，在对生产小于一预定影响的时间进行停电检修；当线路绝缘系数ξ≥C₂时，需立即停电检修。