CN109298275B - 一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置 - Google Patents

一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置，通过泄漏电流采集模块采集避雷器泄漏电流，通过电压互感器采集***电压，通过电流互感器采集***电流，将采集的这些信息统一传递给监测装置进行电能质量的计算和避雷器监测参数的计算。该***只需设置一套***电压采集装置、即电压互感器便可完成对电能质量的计算和避雷器监测参数的计算，增加信息共享程度，减少了***成本和维护成本。

Description

一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置
技术领域
本发明属于智能变电站技术领域，具体涉及一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置。
背景技术
随着智能变电站的推广应用，变电站内安装了大量的避雷器在线监测装置，以对避雷器泄漏电流、阻性电流和动作次数进行在线监测。同时，随着电网及电力用户对电能质量的要求越来越高，智能变电站开始重视电能质量的在线监测。
目前，电能质量在线监测和避雷器在线监测是独立的两类装置。电能质量在线监测装置通过采集***电流电压，进行分析计算从而完成电能质量的实时监测。避雷器在线监测装置通过采集***电压和避雷器泄漏电流，进行分析计算实现避雷器工况实时监测。这两类在线监测装置独立实施，且采用的是模拟量直接接入监测装置的模式。以上方案在智能变电站中需要单独敷设大量电缆进行模拟量长距离传输，导致装置易受现场电磁干扰，造成数据失真和装置损坏；并且***电压信息多次采样，信息共享程度低造成重复采样，独立***增加过多管理和维护成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置，用以解决避雷器在线监测装置和电能智能在线监测装置各自独立布置时造成的信息共享程度低、***需过多增加管理和维护成本的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明的一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，包括至少一个电能质量合并器，每个电能质量合并器对应一个线路间隔，每个电能质量合并器通过对应的电流互感器采集***电流，还通过对应的电压互感器采集***电压；电能质量合并器输出SV报文到监测装置的数字接口；还包括泄漏电流采集模块，所述泄漏电流采集模块设有光纤输出端，光纤输出端通过光纤连接到所述监测装置的光纤接口；所述监测装置包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
接收电能质量合并器发送的SV报文和泄漏电流采集模块发送的光纤数据报文；解析SV报文，获得***电压和***电流；解析光纤数据报文，获得避雷器泄漏电流；根据***电压和***电流，计算得到电能质量监测参数；将***电压和避雷器泄漏电流进行同步，并根据同步的***电压和避雷器泄漏电流，计算得到避雷器监测参数。
本发明的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置，包括用于接收SV报文的数字接口和用于接收光纤数据报文的光纤接口；还包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
接收电能质量合并器发送的SV报文和泄漏电流采集模块发送的光纤数据报文；解析SV报文，获得***电压和***电流；解析光纤数据报文，获得避雷器泄漏电流；根据***电压和***电流，计算得到电能质量监测参数；将***电压和避雷器泄漏电流进行同步，并根据同步的***电压和避雷器泄漏电流，计算得到避雷器监测参数。
本发明的有益效果：
本发明的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***及装置，通过泄漏电流采集模块采集避雷器泄漏电流，通过电压互感器采集***电压，通过电流互感器采集***电流，将采集的这些信息统一传递给监测装置进行电能质量的计算和避雷器监测参数的计算。该***只需设置一套***电压采集装置(即电压互感器)便可完成对电能质量的计算和避雷器监测参数的计算，增加信息共享程度，减少了***成本和维护成本。
作为***及装置的进一步改进，所述光纤数据报文为FT3报文。采用FT3报文来将避雷器泄漏电流传送给监测装置，数据传输可靠。
作为***及装置的进一步改进，在将***电压和避雷器泄漏电流进行同步时，以避雷器泄漏电流为基准来对***电压进行重采样，实现***电压和避雷器泄漏电流的同步。一般来说，***电压的采样频率比避雷器泄漏电流的采样频率高，故以避雷器泄漏电流为基准来对***电压进行重采样，使得得到的同步后的***电压和避雷器泄漏电流更为准确。
作为***的进一步改进，当有两个及以上个数的电能质量合并器时，电能质量合并器的输出端连接交换机，交换机连接所述监测装置。通过交换机来转发各个电能质量合并器所发送的数据，节约了监测装置的接口数量。
作为***的进一步改进，所述监测装置包括电源插件、图形接口插件、CPU插件、存储插件、FT3插件、NPI插件、开出插件；其中，所述FT3插件用于接收泄漏电流采集模块发送的FT3报文，所述NPI插件用于接收电能质量合并器发送的SV报文，所述处理器和存储器设置在所述CPU插件上。借助已有装置的插件形式来实现本发明的监测装置，更为方便。
作为***的进一步改进，所述泄漏电流采集模块安装在避雷器接地线上。将泄漏电流采集模块安装在避雷器接地线上，更为安全。
作为装置的进一步改进，该装置还包括电源插件、图形接口插件、CPU插件、存储插件、FT3插件、NPI插件、开出插件；其中，所述FT3插件用于接收泄漏电流采集模块发送的FT3报文，所述NPI插件用于接收电能质量合并器发送的SV报文，所述处理器和存储器设置在所述CPU插件上。借助已有装置的插件形式来实现本发明的监测装置，更为方便。
附图说明
图1是本发明的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***示意图；
图2是本发明的监测装置的插件布置示意图；
图3是本发明的数据处理流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。
兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***实施例：
如图1所示，本实施例的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***包括泄漏电流采集模块、电能质量合并器、交换机和监测装置。
泄漏电流采集模块用于采集避雷器泄漏电流，穿心式安装在避雷器接地线上，该泄漏电流采集模块设有光纤输出端，光纤输出端通过光纤连接到监测装置的光纤接口。泄漏电流采集模块能够将采集的避雷器泄漏电流进行模数转换，并将对应的数字量信号按照FT3报文格式组帧、采用光纤通信方式传输给监测装置。其中，泄漏电流采集模块的采样频率可设置成1.2KHz。
在各间隔中均设置一个电压互感器和电流互感器，用于采集***电压和***电流，同时，每个间隔各对应设置一个电能质量合并器，电能质量合并器从电压互感器的测量线圈接入***电压信号，同时从电流互感器的测量线圈接入***电流信号。电能质量合并器按照电压等级进行组网，电流电压信息以SV报文方式传输给交换机，并由交换机以网络方式上送给监测装置，从而减少了监测装置的接口数量。
监测装置用于根据电压互感器采集的***电压和电流互感器采集的***电流计算得到电能质量监测参数；还用于将泄漏电流采集模块采集的避雷器泄漏电流和***电压采集模块采集的***电压进行同步，并根据同步后的避雷器泄漏电流和***电压计算得到避雷器监测参数。其中，电能质量合并器的采样频率由常规的4KHz提高到12.8KHz。
其中，电能质量监测参数包括电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电压偏差、频率偏差、三相电压、电流不平衡度等；避雷器监测参数包括全电流、阻性电流和动作次数等。
监测装置采用插件式设计，其插件布置示意图如图2所示。1#为电源插件，3#插件为图形接口插件，6#插件为CPU插件，7#为存储插件，9#插件为FT3插件，A#插件为NPI插件，C#插件为开出插件。其中，9#插件接收泄漏电流采集模块发送的FT3报文，A#插件接收电能质量合并器发送的SV报文，从网络上获取***电压信号和***电流信号，6#插件用于分析计算电能质量监测参数和避雷器监测参数。
基于上述***，对整个工作流程做详细说明。
1、将避雷器接地线打开，接入泄漏电流采集模块，采样频率设置为1.2KHz，信号经过放大和模数转换完成避雷器泄漏电流的采集，然后将采集到的电流信号以FT3扩展帧格式进行组帧，采用光纤通信方式传输给监测装置。
2、电能质量合并器的采样频率由常规的4KHz提高到12.8KHz，从电压互感器的测量线圈获取***电压信号，同时从电流互感器的测量线圈获取***电流信号。
3、变电站内电能质量合并器按照电压等级进行组网，电流电压信息以SV方式传输给监测装置。
4、按照上述介绍的插件布置设计监测装置。其数据处理流程如图3所示。监测装置在同一时刻通过不同的通信接口接收电能质量合并器上送的SV报文和泄漏电流采集模块上送的FT3报文，进行报文解析，从SV报文中解析出***电压和***电流，从FT3报文中解析出避雷器泄漏电流。根据***电压和***电流计算出电能质量监测参数，同时，以避雷器泄漏电流为基准，对***电压进行重采样，以对避雷器监测参数进行计算，并将计算结果进行输出和存储。其中，电压重采样可按照如下步骤进行：
1)避雷器阻性电流计算需要***电压与避雷器泄漏电流采样同步，通过该实施例中的监测***获取***电压与避雷器泄漏电流采集与传输过程中的采样同步时间误差Δt。需说明的是，采样同步时间误差Δt可根据多次实验获得，并将该值存储在监测装置中便于后续处理与计算。
2)由于避雷器泄漏电流的采样周期Ti比***电压的采样周期Tu大，故这里以避雷器泄漏电流为基准对***电压进行重采样。
若取一个周波的避雷器泄漏电流采样序列{ij+1,ij+2,…,ij+24}作为阻性电流计算样本序列，那么考虑到采样同步时间误差Δt可能大于0也可能小于0，***电压采样序列需要取同时采集的一周波系列，并向前和向后延伸半个周波，即{uj-127,…,uj+1,…,uj+256,…,uj+256+128}，与ij+1对应的***电压点的位置为n＝Δt/Tu，由于n可能不为整数，对应的u位于uj+1+n,uj+1+n+1之间，所有避雷器泄漏电流采样点对应的***电压点的位置可写为m＝(k*Ti+Δt)/Tu(k＝1,…,24)，除与ij+1对应的***电压点外，其余避雷器泄漏电流点可取{uj+1+m,uj+1+m+1,uj+1+m+2}进行抛物线差值计算。
另外，需说明的是，电能质量合并器的配置数量根据具体工程的具体要求进行配置，并不是每一个电能质量合并器都同时接入***电压和***电流，电能质量合并器的形式还有接入多路***电流的。在每一个工程的***方案中，根据主接线图配置电压监测通道，满足***电压监测的需求，但也不会重复监测。
兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置实施例：
该实施例的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置的功能及结构见兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***中的监测***，这里不再赘述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，其特征在于，包括至少一个电能质量合并器，每个电能质量合并器对应一个线路间隔，每个电能质量合并器通过对应的电流互感器采集***电流，还通过对应的电压互感器采集***电压；电能质量合并器输出SV报文到监测装置的数字接口；
还包括泄漏电流采集模块，所述泄漏电流采集模块设有光纤输出端，光纤输出端通过光纤连接到所述监测装置的光纤接口；
所述监测装置包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
接收电能质量合并器发送的SV报文和泄漏电流采集模块发送的光纤数据报文；
解析SV报文，获得***电压和***电流；解析光纤数据报文，获得避雷器泄漏电流；
根据***电压和***电流，计算得到电能质量监测参数；
以避雷器泄漏电流为基准来对***电压进行重采样，将***电压和避雷器泄漏电流进行同步，并根据同步的***电压和避雷器泄漏电流，计算得到避雷器监测参数。
2.根据权利要求1所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，其特征在于，所述光纤数据报文为FT3报文。
3.根据权利要求1所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，其特征在于，当有两个及以上个数的电能质量合并器时，电能质量合并器的输出端连接交换机，交换机连接所述监测装置。
4.根据权利要求2所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，其特征在于，所述监测装置包括电源插件、图形接口插件、CPU插件、存储插件、FT3插件、NPI插件、开出插件；其中，所述FT3插件用于接收泄漏电流采集模块发送的FT3报文，所述NPI插件用于接收电能质量合并器发送的SV报文，所述处理器和存储器设置在所述CPU插件上。
5.根据权利要求1所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测***，其特征在于，所述泄漏电流采集模块安装在避雷器接地线上。
6.一种兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置，其特征在于，包括用于接收SV报文的数字接口和用于接收光纤数据报文的光纤接口；还包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
接收电能质量合并器发送的SV报文和泄漏电流采集模块发送的光纤数据报文；
解析SV报文，获得***电压和***电流；解析光纤数据报文，获得避雷器泄漏电流；
根据***电压和***电流，计算得到电能质量监测参数；
以避雷器泄漏电流为基准来对***电压进行重采样，将***电压和避雷器泄漏电流进行同步，并根据同步的***电压和避雷器泄漏电流，计算得到避雷器监测参数。
7.根据权利要求6所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置，其特征在于，所述光纤数据报文为FT3报文。
8.根据权利要求7所述的兼顾避雷器监测和电能质量监测的监测装置，其特征在于，该装置还包括电源插件、图形接口插件、CPU插件、存储插件、FT3插件、NPI插件、开出插件；其中，所述FT3插件用于接收泄漏电流采集模块发送的FT3报文，所述NPI插件用于接收电能质量合并器发送的SV报文，所述处理器和存储器设置在所述CPU插件上。
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