CN112379322A - 一种电容式电压互感器在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电容式电压互感器在线监测方法，包括获取待评价电容式电压互感器台帐信息；获取电网拓扑结构，构建待评价电容式电压互感器比较集；获取比较集内所有电容式电压互感器电压遥测数据，形成离散型电压随机变量；计算欧式距离，所述欧式距离为比较集中所有电容式电压互感器两两之间的欧氏距离，将评价当日欧氏距离与评价前一日欧式距离之比K作为评价指标；判断是否满足异常标准；当满足异常标准时产生报警。本发明无需增加任何硬件设备，利用能量管理***中的电压遥测数据在不停电的情况下实现了电容式电压互感器健康状态的在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及电压互感器技术领域，更具体地，涉及一种电容式电压互感器在线监测方法。
背景技术
电容式电压互感器是电力***中一种广泛应用的高压设备，其作用是作为电压测量元件来测量高电压幅值的大小，长期以来采用周期性停电预防性试验的方式实现健康状态的监督与评价。电容式电压互感器在结构上由主电容和分压电容串联而成，分压电容的电容量一般是主电容电容量的五倍，两个电容串联，电容量越大其两端电压越小，所以利用这种电容分压的原理可以将高电压转换为低电压实现高电压的测量。
分压电容和主电容均有多个电容元件串联而成，为保证电压均匀分布，在制造时每个电容元件的电容量是一致的，串联元件个数越多少，电容量就越大，当由元件发生击穿时，相当于串联元件个数减少，这时电容量就会增大，所以无论是主电容还是分压电容出现电容元件发生击穿，测量得到的电压值即电压遥测值便会跟着发生变化，所以会导致电压测量不准确，当劣化发展到一定程度还会引起***，所以判断电容式电压互感器是否有元件发生击穿是评价其健康状态最直接有效的方法。
公开日为2013年12月18号，公开号为CN103454517A的中国专利公开了一种电容式电压互感器在线监测方法，包括步骤：基于能量管理***获取监测区域内各个变电站的电容式电压互感器的二次电压数据；将所述二次电压数据与各个变电站对应的变电设备信息进行关联；根据所述二次电压数据判断所述电容式电压互感器的故障状态信息；根据所述故障状态信息监测所述监测区域内各个变电站的变电设备的电容式电压互感器的运行状态。
预防性试验是通过周期性停电测量电容量的大小来判断电容式电压互感器是否有元件发生击穿，这种方法需要停电，会影响供电可靠性，而且预防性试验周期根据电压等级不同分为三年和六年，在两个周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空，因此需要一种不用停电、不影响供电可靠性的电容式电压互感器健康状态的在线监测方法。
发明内容
本发明提供一种电容式电压互感器在线监测方法，解决周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种电容式电压互感器在线监测方法，包括以下步骤：
S1：获取待评价电容式电压互感器台账信息；
S2：获取电网拓扑结构，根据电网拓扑结构中的电容式电压互感器构建比较集；
S3：获取比较集内所有电容式电压互感器评价当日的电压遥测数据，形成离散型电压随机变量；
S4：计算比较集中所有电容式电压互感器两两之间的欧式距离，将当日计算的欧式距离和前一日计算的欧式距离的比值K作为评价指标；
S5：根据评价指标，判断是否满足异常标准；
S6：当满足异常标准时产生报警，不满足异常标准时不产生报警。
上述方案中，由于同一电气节点的电容式电压互感器之间的电气距离短，电压波动规律具有很强的相似性，若健康状态发生劣化，电压变化趋势高度一致性将会被打破，根据上述原理可以通过电容式电压互感器的电压遥测数据的挖掘分析，实现电容式电压互感器健康状态的在线监测，解决了周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题。
优选地，由于每一台电容式电压互感器台账信息包括所属站点名称、电压等级、功能位置、生产厂家、出厂时间、型号、出厂编号、主要参数等，步骤S1所述台账信息从资产管理***导出，包括待评价电容式电压互感器所述站点名称、电压等级和功能位置信息。
优选地，步骤S2所述的电压拓扑机构从能量管理***获得，包括SUV图形、CIM图形和数据文件。
优选地，步骤S2所述的比较集具体为处于同一电气节点的所有电容式电压互感器的集合，任意一台电容式电压互感器与跟它挂接在同一段高压母线下的所有电容式电压互感器均属于同一电气节点，同一电气节点指挂接在同一段母线或者是同一线路的首尾两侧，不同的电气节点形成不同的比较集。
优选地，步骤S3中的当日的电压遥测数据包括96点电压遥测数据。
优选地，所述96点电压遥测数据具体为每15分钟一个电压测点，24小时共计96个电压测点，所述96点电压遥测数据包括比较集中所有电容式电压互感器的96点电压遥测数据，所述96点电压遥测数据从能量管理的PI数据库获取。
优选地，步骤S3中的离散型电压随机变量表示为：
式中，Un为比较集中编号为n的电容式电压互感器的离散型电压随机变量，Uij为比较集中编号为i的电容式电压互感器评价当日第j个测点的电压遥测值。
优选地，步骤S4所述欧氏距离ρ和比值K具体计算方法如下：
式中，ρ表示比较集中任意两台电容式电压互感器的欧氏距离，Δui表示上述两台电容式电压互感器96点电压遥测数据中第i个测点的电压遥测值之差.
ρstat表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价当日的欧氏距离，ρyes表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价前一日的欧氏距离。
优选地，步骤S5中所述异常标准为比值K的判断阈值，具体为：
所述判断阈值为1.10，不满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K小于1.10，满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K不小于1.10。
优选地，由于同一电气节点所有电容式电压互感器健康状态均发生劣化而且导致电压变化趋势一致的情况属于小概率事件，所以在步骤S6中，当比较集中某电容式电压互感器与其余所有电容式电压互感器的欧氏距离比值K均不小于1.10才产生报警。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明可以解决周期性停电试验带来的供电可靠性问题以及两个试验周期之间电容式电压互感器的健康状态处于管控真空的问题，所需数据量小，通过电容式电压互感器的电压遥测数据的挖掘分析，即可实现电容式电压互感器健康状态的在线监测。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为实施例提供的电网拓扑图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施提供一种电容式电压互感器在线监测方法，如图1，包括以下步骤：
S1：获取待评价电容式电压互感器台账信息；
S2：获取电网拓扑结构，根据电网拓扑结构中的电容式电压互感器构建比较集；
S3：获取比较集内所有电容式电压互感器评价当日的电压遥测数据，形成离散型电压随机变量；
S4：计算比较集中所有电容式电压互感器两两之间的欧式距离，将当日计算的欧式距离和前一日计算的欧式距离的比值K作为评价指标；
S5：根据评价指标，判断是否满足异常标准；
S6：当满足异常标准时产生报警，不满足异常标准时不产生报警。
步骤S1所述台账信息从资产管理***导出，包括待评价电容式电压互感器所述站点名称、电压等级和功能位置信息。
步骤S2所述的电压拓扑机构从能量管理***获得，包括SUV图形、CIM图形和数据文件。
步骤S3所述的比较集具体为处于同一电气节点的所有电容式电压互感器的集合。
步骤S2中的当日的电压遥测数据包括96点电压遥测数据。
所述96点电压遥测数据具体为每15分钟一个电压测点，24小时共计96个电压测点，所述96点电压遥测数据包括比较集中所有电容式电压互感器的96点电压遥测数据，所述96点电压遥测数据从能量管理的PI数据库获取。
步骤S3中的离散型电压随机变量表示为：
式中，Un为比较集中编号为n的电容式电压互感器的离散型电压随机变量，Uij为比较集中编号为i的电容式电压互感器评价当日第j个测点的电压遥测值。
步骤S4所述欧氏距离ρ和比值K具体计算方法如下：
式中，ρ表示比较集中任意两台电容式电压互感器的欧氏距离，Δui表示上述两台电容式电压互感器96点电压遥测数据中第i个测点的电压遥测值之差.
ρstat表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价当日的欧氏距离，ρyes表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价前一日的欧氏距离。
步骤S5中所述异常标准为比值K的判断阈值，具体为：
所述判断阈值为1.10，不满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K小于1.10，满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K不小于1.10。
步骤S6中，当比较集中某电容式电压互感器与其余所有电容式电压互感器的欧氏距离比值K均不小于1.10才产生报警。
在具体实施过程中，如图2所示，110kV文华变电站共有2台主变压器，#1主变压器连接110kV 1M母线，#2主变压器连接110kV 2M母线。110kV 1M母线有两条出线，110kV 2M母线有三条出线，每条出线均采用电容式电压互感器测量线路电压，每台电容式电压互感器测量的电压会随着母线电压的变化而变化，因此电压会呈现一定的波动，每一电容式电压互感器每隔15分钟就会上传一个电压量测数据至能量管理***，每天有96个测量点，所有上传数据均被保存在PI数据库中，在本发明的具体实施方式中，已知110kV罗文甲线在2020年1月16日期间出现了电容元件击穿故障，即健康状态发生劣化，以110kV罗文甲线所在的比较集来说明本发明技术方案的有效性及实用性。
执行步骤S1，获得了待评价电容式电压互感器台帐信息，具体为110kV文华站所有电容式电压互感器。
执行步骤2，获得了110kV文华站的电网拓扑结构，通过拓扑结构发现110kV罗文甲线、110kV罗文乙线、110kV罗文丙线均挂接在110kV 1M母线，属于同一电气节点，上述三台电容式电压互感器构成比较集。
执行步骤3，获取比较集内所有电容式电压互感器即110kV罗文甲线、110kV罗文乙线、110kV罗文丙线三个电容式电压互感器96点电压遥测数据，形成离散型电压随机变量。考虑篇幅的限制及将所有历史数据全部导出到篇幅里的不切实际性，使本发明提供的匹配方法更加具备精准性，导出2020年1月15日至16日的历史数据，为方便易懂，采用表1表示，受篇幅限制部分数据略去。
表1
执行步骤S4，计算欧式距离比值K如表2所示。
表2
| 110kV罗文甲线 | 110kV罗文乙线 | 110kV罗文丙线 | |
| 110kV罗文甲线 | / | 1.17 | 1.19 |
| 110kV罗文乙线 | 1.17 | / | 0.99 |
| 110kV罗文丙线 | 1.19 | 0.99 | / |
执行步骤S5，110kV罗文甲线与其余所有线路欧式距离比值均不小于1.10，判断2020年1月16日110kV罗文甲线电容式电压互感器健康状态发生劣化，与实际相符。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取待评价电容式电压互感器台账信息；
S2：获取电网拓扑结构，根据电网拓扑结构中的电容式电压互感器构建比较集；
S3：获取比较集内所有电容式电压互感器评价当日的电压遥测数据，形成离散型电压随机变量；
S4：计算比较集中所有电容式电压互感器两两之间的欧式距离，将当日计算的欧式距离和前一日计算的欧式距离的比值K作为评价指标；
S5：根据评价指标，判断是否满足异常标准；
S6：当满足异常标准时产生报警，不满足异常标准时不产生报警。
2.根据权利要求1所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S1所述台账信息从资产管理***导出，包括待评价电容式电压互感器所述站点名称、电压等级和功能位置信息。
3.根据权利要求2所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S2所述的电压拓扑机构从能量管理***获得，包括SUV图形、CIM图形和数据文件。
4.根据权利要求3所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S3所述的比较集具体为处于同一电气节点的所有电容式电压互感器的集合。
5.根据权利要求4所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S2中的当日的电压遥测数据包括96点电压遥测数据。
6.根据权利要求5所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，所述96点电压遥测数据具体为每15分钟一个电压测点，24小时共计96个电压测点，所述96点电压遥测数据包括比较集中所有电容式电压互感器的96点电压遥测数据，所述96点电压遥测数据从能量管理的PI数据库获取。
7.根据权利要求6所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S3中的离散型电压随机变量表示为：
式中，Un为比较集中编号为n的电容式电压互感器的离散型电压随机变量，Uij为比较集中编号为i的电容式电压互感器评价当日第j个测点的电压遥测值。
8.根据权利要求7所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S4所述欧氏距离ρ和比值K具体计算方法如下：
式中，ρ表示比较集中任意两台电容式电压互感器的欧氏距离，Δui表示上述两台电容式电压互感器96点电压遥测数据中第i个测点的电压遥测值之差.
ρstat表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价当日的欧氏距离，ρyes表示比较集中任意两台电容式电压互感器评价前一日的欧氏距离。
9.根据权利要求8所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S5中所述异常标准为比值K的判断阈值，具体为：
所述判断阈值为1.10，不满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K小于1.10，满足异常标准的电容式电压互感器计算得出的所述比值K不小于1.10。
10.根据权利要求8至9任一项所述的电容式电压互感器在线监测方法，其特征在于，步骤S6中，当比较集中某电容式电压互感器与其余所有电容式电压互感器的欧氏距离比值K均不小于1.10才产生报警。
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