CN109884467B - 一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置及方法，其基于绝缘管型母线分段串联敷设的特殊性，以一段标定绝缘管型母线取代原有PT作为参考，可以有效降低在线监测中线路频率波动引入的介质损耗测量误差；本发明以相对介质损耗参量判断每段绝缘管型母线主绝缘体受潮故障，以环流电流值判断每段绝缘管型母线外护层多点接地故障；连续监测绝缘管型母线主绝缘体相对介质损耗参量和绝缘管型母线外护层环流电流值的变化，并与设定参量阈值进行比较判断，对存在绝缘故障的部位在绝缘管型母线敷设线路布置示意图中动态标识，实现对绝缘管型母线绝缘故障快速准确定位。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘管型母线故障定位领域，具体是一种用于绝缘管型母线主绝缘体和外护层绝缘故障定位的装置及方法。
背景技术
随着电力***快速发展，变电站主变容量不断加大，绝缘管型母线产品作为一种输送电流大超过3000A的产品被广泛使用。目前如何提高绝缘管型母线运行可靠性，已经成为电力部门越来越关心的问题。通过对绝缘管型母线多种参量的综合监测，能够完全暴露管型母线是否存在绝缘故障，增强绝缘管型母线绝缘状态评估的科学性。
现场应用中，快速定位存在绝缘缺陷的一段绝缘管型母线，在电力***运维方面有广泛的应用前景。由于现有监测手段单一，原有以PT作为参考计算介质损耗方法容易受线路频率波动及现场环境因素影响，造成绝缘管型母线在运行时的绝缘状态无法准确掌握；绝缘管型母线不同部位出现绝缘故障时，电流值可能在几毫安，也可能在几百安培范围内动态变化，对监测装置提出很高的技术要求；同时如何快速准确指示绝缘管型母线绝缘故障部位，目前还存在很多不足。综上，目前已有绝缘监测方法皆无法直接应用于绝缘管型母线绝缘故障定位装置中。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置及方法，用于绝缘管型母线主绝缘体和外护层绝缘故障快速检测，实现对运行中的绝缘管型母线绝缘故障快速定位。
为达到以上目的，本发明采用了下述技术方案：
一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，包括漏电流传感器、环流传感器、多通道高速同步采集模块、数据采集与故障定位模块；
所述漏电流传感器，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，用于采集绝缘管型母线主绝缘体泄漏电流；
所述环流传感器，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，用于采集绝缘管型母线外护层大动态范围的工频环流信号；
所述多通道高速同步采集模块，与所述漏电流传感器的输出端、环流传感器的输出端连接，高速同步采集对应监测点的漏电流传感器和环流传感器输出的连续整周期工频电流信号，并分组存储采集的泄漏电流波形数据和环流波形数据；
所述数据采集与故障定位模块，包括：
接收模块，与所有多通道高速同步采集模块连接，用于接收每段绝缘管型母线主绝缘泄漏电流波形数据；
比较模块，用于将被测绝缘管型母线泄漏电流波形与设置为参考基准段的绝缘管型母线泄漏电流波形数据按照采集的组号分别进行比较；
计算与判定模块，用于计算得到被测绝缘管型母线主绝缘相对介质损耗参量，并根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
绝缘监测模块，用于根据接收的每段绝缘管型母线外护层环流波形数据，计算得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测；
定位模块，用于定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路的布置示意图上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
进一步的，在绝缘管型母线现场敷设线路的布置示意图上以不同颜色的圆点动态标识故障部位。
进一步的，还包括同步模块，用于向所述多通道高速同步采集模块发出脉冲沿，作为采集对应监测点的漏电流传感器和环流传感器输出的连续整周期工频电流信号的启动信号。
进一步的，所述定位模块包括展示模块，用于将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识。
进一步的，所述定位模块还包括校验及设置模块，用于定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁。
进一步的，所述定位模块还包括更新模块，用于定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
进一步的，所述图形为圆点。
一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的方法，包括如下步骤：
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的漏电流传感器进行信号取样得到泄漏电流波形数据，高速同步采样监测点泄漏电流波形，计算得到被测绝缘管型母线与参考绝缘管型母线之间的相对介质损耗值，根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的环流传感器进行信号取样，得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测障；
定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
进一步的，对绝缘管型母线绝缘故障快速定位具体步骤为：
将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识；
定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁；
定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
本发明采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1、同步采集同相上的多段绝缘管型母线主绝缘体泄漏电流，并以一段标定的绝缘管型母线作为参考基准，计算得到其它段绝缘管型母线相对介质损耗值，可有效降低在线测量中线路频率波动引入的介质损耗测量误差；
2、通过实时采集绝缘管型母线主绝缘体相对介质损耗参量与外护层环流电流值，实现了对绝缘管型母线主绝缘体和外护层绝缘故障的全方位监测；
3、以变电站设备布置示意图展示现场绝缘管型母线敷设状态，以圆点动画展示现场每段绝缘管型母线运行下的绝缘状态，可快速指导运维人员精确定位故障绝缘管型母线。
附图说明
图1是本发明用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置的结构示意图。
图中：1—数据采集与故障定位模块，2—多通道高速同步采集模块，3—漏电流传感器，4—环流传感器，5—同步模块。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明提供一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，包括漏电流传感器3、环流传感器4、多通道高速同步采集模块2、数据采集与故障定位模块1、同步模块5。
所述漏电流传感器3，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，利用电流互感原理采集绝缘管型母线主绝缘体泄漏电流；所述漏电流传感器3采用多层嵌套磁屏蔽结构设计，针对绝缘管型母线大负荷电流下的强磁场干扰具备良好的抗电磁干扰效果，具备对毫安级泄漏电流高精度取样要求；
所述环流传感器4，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，利用微分电流原理采集绝缘管型母线外护层大动态范围的工频环流信号，传感器内部集成自动量程切换控制电路，可实现对绝缘管型母线外护层绝缘受损及多点接地故障电流的取样要求；
所述多通道高速同步采集模块2，与所述漏电流传感器3的输出端、环流传感器4的输出端连接；所有多通道高速同步采集模块2以同步模块5发出的脉冲沿为启动信号，高速同步采集对应监测点两个传感器(所述漏电流传感器3和所述环流传感器4)输出的连续整周期工频电流信号，并分组存储采集的泄漏电流波形数据和环流波形数据；
所述数据采集与故障定位模块1，与所有多通道高速同步采集模块2连接；数据采集与故障定位模块1先接收每段绝缘管型母线主绝缘泄漏电流波形数据，再将被测绝缘管型母线泄漏电流波形与设置为参考基准段(同相的一段绝缘管型母线)的绝缘管型母线泄漏电流波形数据按照采集的组号分别进行比较，最后计算得到被测绝缘管型母线主绝缘相对介质损耗参量，并根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；数据采集与故障定位模块1接收每段绝缘管型母线外护层环流波形数据，计算得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，用于判断每段绝缘管型母线外护层多点接地故障；数据采集与故障定位模块1通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的全方位绝缘监测；数据采集与故障定位模块1定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路布置示意图上以不同颜色的圆点动态标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
具体的，所述数据采集与故障定位模块1包括：
接收模块，与所有多通道高速同步采集模块连接，用于接收每段绝缘管型母线主绝缘泄漏电流波形数据；
比较模块，用于将被测绝缘管型母线泄漏电流波形与设置为参考基准段的绝缘管型母线泄漏电流波形数据按照采集的组号分别进行比较；
计算与判定模块，用于计算得到被测绝缘管型母线主绝缘相对介质损耗参量，并根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
绝缘监测模块，用于根据接收的每段绝缘管型母线外护层环流波形数据，计算得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测；
定位模块，用于定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
所述定位模块包括：
展示模块，用于将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识；
校验及设置模块，用于定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁；
更新模块，用于定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
上述图形可为圆点。
通常监测介质损耗都以PT信号作参考，在线测量介质损耗受线路频率波动影响很大，本发明基于绝缘管型母线分段串联敷设的特殊性，以一段标定绝缘管型母线取代原有PT作为参考，介质测量误差被抵消，提高了介质损耗测量精度。
所述装置中的数据采集与故障定位模块1按照如下步骤对绝缘管型母线绝缘故障进行快速定位：
首先数据采集与故障定位模块1将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，图中三相绝缘管型母线分别用黄、绿、红色区别绝缘管型母线相别，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个闪烁的圆点动画代表一个多通道高速同步采集模块2，每个圆点有唯一的ID号标识；
数据采集与故障定位模块1定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且内部监测参量(相对介质损耗和环流电流值)未超过设定阈值，则对应圆点保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当圆点对应ID的相对介质损耗超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当圆点对应ID的相对介质损耗和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁；
数据采集与故障定位模块1定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块2上传的监测参量值，更新界面圆点动画显示，按监测的不同参量及大小更新各圆点动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
本发明工作原理：介质损耗因素是表征绝缘体在交变电压作用下损耗大小的特征参数，正常条件下其大小基本保持不变；当绝缘管型母线出现多点接地故障时，会在绝缘管型母线外护套上会产生环流，当绝缘管型母线负载电流达千安级时，环流值将呈指数倍迅速增长；因此可将相对介质损耗参量和环流电流值作为绝缘管型母线内外绝缘故障判断依据。在变电站设备布置示意图中动态标识每段绝缘管型母线监测参量的变化，可快速指导运维人员精确定位故障绝缘管型母线。
本发明基于绝缘管型母线分段串联敷设的特殊性，以一段标定绝缘管型母线取代原有PT作为参考，可以有效降低在线监测中线路频率波动引入的介质损耗测量误差；本装置以相对介质损耗参量判断每段绝缘管型母线主绝缘体受潮故障，以环流电流值判断每段绝缘管型母线外护层多点接地故障；连续监测绝缘管型母线主绝缘体相对介质损耗参量和绝缘管型母线外护层环流电流值的变化，并与设定参量阈值进行比较判断，对存在绝缘故障的部位在绝缘管型母线敷设线路示意图中动态标识，实现对绝缘管型母线绝缘故障快速准确定位。
本发明实施例还提供一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的方法，包括如下步骤：
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的漏电流传感器进行信号取样得到泄漏电流波形数据，高速同步采样监测点泄漏电流波形，计算得到被测绝缘管型母线与参考绝缘管型母线之间的相对介质损耗值，根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的环流传感器进行信号取样，得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测障；
定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
其中对绝缘管型母线绝缘故障快速定位具体步骤为：
将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识；
定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁；
定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：包括漏电流传感器、环流传感器、多通道高速同步采集模块、数据采集与故障定位模块；
所述漏电流传感器，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，用于采集绝缘管型母线主绝缘体泄漏电流；
所述环流传感器，安装在每段绝缘管型母线地屏接地引下线下方，用于采集绝缘管型母线外护层大动态范围的工频环流信号；
所述多通道高速同步采集模块，与所述漏电流传感器的输出端、环流传感器的输出端连接，高速同步采集对应监测点的漏电流传感器和环流传感器输出的连续整周期工频电流信号，并分组存储采集的泄漏电流波形数据和环流波形数据；
所述数据采集与故障定位模块，包括：
接收模块，与所有多通道高速同步采集模块连接，用于接收每段绝缘管型母线主绝缘泄漏电流波形数据；
比较模块，用于将被测绝缘管型母线泄漏电流波形与设置为参考基准段的绝缘管型母线泄漏电流波形数据按照采集的组号分别进行比较；
计算与判定模块，用于计算得到被测绝缘管型母线主绝缘相对介质损耗参量，并根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
绝缘监测模块，用于根据接收的每段绝缘管型母线外护层环流波形数据，计算得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测；
定位模块，用于定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路的布置示意图上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
2.如权利要求1所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：在绝缘管型母线现场敷设线路的布置示意图上以不同颜色的圆点动态标识故障部位。
3.如权利要求1所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：还包括同步模块，用于向所述多通道高速同步采集模块发出脉冲沿，作为采集对应监测点的漏电流传感器和环流传感器输出的连续整周期工频电流信号的启动信号。
4.如权利要求1所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：所述定位模块包括展示模块，用于将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识。
5.如权利要求4所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：所述定位模块还包括校验及设置模块，用于定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁。
6.如权利要求5所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：所述定位模块还包括更新模块，用于定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
7.如权利要求4-6中任一项所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的装置，其特征在于：所述图形为圆点。
8.一种用于绝缘管型母线绝缘故障定位的方法，其特征在于包括如下步骤：
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的漏电流传感器进行信号取样得到泄漏电流波形数据，高速同步采样监测点泄漏电流波形，计算得到被测绝缘管型母线与参考绝缘管型母线之间的相对介质损耗值，根据所述相对介质损耗参量判断该段绝缘管型母线主绝缘体绝缘状态；
利用每段绝缘管型母线地屏接地引下线处安装的环流传感器进行信号取样，得到每段绝缘管型母线外护层环流电流值，通过对相对介质损耗参量和环流电流值监测融合的方法，实现对绝缘管型母线从内到外的绝缘监测障；
定时判断每段绝缘管型母线的相对介质损耗参量和环流电流值变化，对超出设定阈值的监测点上报，在绝缘管型母线现场敷设线路上标识故障部位，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速定位。
9.如权利要求8所述的用于绝缘管型母线绝缘故障定位的方法，其特征在于：对绝缘管型母线绝缘故障快速定位具体步骤为：
将绝缘管型母线现场敷设线路展示在一张变电站设备布置示意图中，并用简化模型分别代表绝缘管型母线从主变压器低压侧敷设至配电室开关柜侧所连接的相关设备，图中每段绝缘管型母线地屏接地位置用一个图形代表一个多通道高速同步采集模块，每个图形有唯一的ID号标识；
定时接收具备ID标记的数据包并进行校验，数据校验正确且相对介质损耗参量和环流电流值未超过设定阈值，则对应图形保持闪烁并设置为绿色，否则停止闪烁并设置为蓝色；当图形对应ID的相对介质损耗参量超过设定阈值，则设置为橙色并保持闪烁；当图形对应ID的相对介质损耗参量和环流电流值都超过设定阈值则设置为红色并保持闪烁；
定时接收每个ID对应的多通道高速同步采集模块上传的监测参量值，更新界面图形动画显示，按监测的不同参量及大小更新各图形动画的颜色，实现对绝缘管型母线绝缘故障的快速精确定位指示。
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