CN112485556A - 一种基于变电站监控***的cvt故障检测方法、***和存储介质 - Google Patents

一种基于变电站监控***的cvt故障检测方法、***和存储介质 Download PDF

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CN112485556A CN202011208588.1A CN202011208588A CN112485556A CN 112485556 A CN112485556 A CN 112485556A CN 202011208588 A CN202011208588 A CN 202011208588A CN 112485556 A CN112485556 A CN 112485556A
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汤海宁
张国浩
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Abstract

本发明公开了一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，包括以下步骤：获取CVT设备的实时运行数据；基于实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；若CVT设备存在异常，向变电站监控***发送CVT告警信息。还公开了一种故障检测***和存储介质。本发明的故障检测方法实现CVT设备的在线监测与故障实时预警，能尽早发现CVT所可能存在的多种故障，避免CVT设备的带病运行，及时采取应对措施避免设备事故的发生，保障变电站的安全稳定运行。无需另外增加专业故障诊断或数据采集装置，投资成本很小，运营维护亦较为简便。

Description

一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法、***和存储 介质
技术领域
本发明涉及一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法、***和存储介质，属于电力***调度自动化技术领域。
背景技术
电容式电压互感器(CVT，Capacitor Voltage Transformers)在我们国家的35～750kV电力***中得到较为广泛的应用，并且电压等级越高CVT的使用率也越高。在变电站(包括发电厂、风电场以及光伏电站等的升压站)里，CVT不仅大量用于线路出口上，也经常安装在母线上代替电磁式电压互感器，CVT按照接线方式的不同,可以分为两类：三相接线方式的CVT(简称三相CVT)，用于500kV线路、220kV及以下母线或线变组接线方式的线路压变等设备上；单相接线方式的CVT(简称单相CVT)，用于500kV母线、220kV及以下线路和旁路母线压变等设备上。
然而，由于受到工艺水平及设计制造经验等因素的制约，变电站CVT的部件发生被击穿等故障的现象时有发生，这不仅影响CVT的测量精度，更有可能引发***、起火等恶性事故，对电网的安全稳定运行造成严重影响。
因此，需要设计一种适合于变电站CVT故障的检测方法，以实现提前预警CVT故障，减少因CVT故障引发的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中变电站CVT发生故障易引发安全隐患的不足，提供一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，技术方案如下：
一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，包括以下步骤：
获取CVT设备的实时运行数据；
基于实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；
若CVT设备存在异常，向变电站监控***发送CVT告警信息。
进一步地，根据权利要求1的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，若CVT设备为三相CVT，则实时运行数据包括三相CVT电压状态、开口三角电压3U0、A相电压Ua、B相电压Ub、C相电压Uc、当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
优选地，若A相电压Ua与A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则三相CVT有压，否则，三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当三相CVT电压状态有压时，若开口三角电压3U0大于开口三角电压3U0的整定值USET2，则三相CVT的开口三角电压3U0异常，向监控***发送开口三角电压3U0异常的告警信息；否则，三相CVT开口三角电压3U0正常，则更新三相CVT设备的实时运行数据。
进一步地，若CVT设备为单相CVT，实时运行数据包括单相CVT电压状态、CVT电压值Ul、与单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua，与单相CVT同名母线三相CVT当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
优选地，CVT电压值Ul与额定电压值的比值大于USET1，则单相CVT有压，否则，单相CVT无压，则更新单相CVT设备的实时运行数据；
当单相CVT有压且单相CVT与母线间断路器处于合位时，计算单相CVT电压Ul与单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua之间的绝对差值△Ual；
对Ua、Ul比较，得到Ua和Ul中的较小值Ualmin；
若△Ual与Ualmin的比值大于不平衡度定值Kb2，则单相CVT设备电压不平衡，并向监控***发送单相CVT的Ul不平衡告警信息，否则，则单相CVT设备电压平衡，则更新单相CVT设备的实时运行数据。
一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，包括
监控数据获取模块：用于获取变电站监控***采集的CVT设备的实时运行数据；
监控数据异常判断模块：用于基于实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；
告警信息发送模块：用于向变电站监控***发送告警信息。
一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，包括存储介质和处理器；
存储介质：用于存储指令；
处理器：用于根据指令进行操作以执行前述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明的故障检测方法实现CVT设备的在线监测与故障实时预警，能尽早发现CVT所可能存在的多种故障，诸如部分电容损坏或绝缘异常等，避免CVT设备的带病运行，及时采取应对措施避免设备事故的发生，保障变电站的安全稳定运行。无需另外增加专业故障诊断或数据采集装置，投资成本很小，运营维护亦较为简便。
附图说明
图1为本发明的CVT故障检测方法的流程图；
图2为本发明的基于变电站监控***的CVT故障检测***结构示意图；
图3为三相CVT的开口三角电压3U0异常的检测方法流程图；
图4为三相CVT的相电压幅值不平衡的检测方法流程图；
图5为单相CVT的电压不平衡的检测方法流程图；
图6为三相CVT的相电压幅值越限的检测方法流程图；
图7为单相CVT的电压幅值越限的检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
术语解释
CVT，英文全称Capacitive Voltage Transformer，中文释义是电容式电压互感器。
实施例1
如图1所示，一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，包括以下步骤：
获取CVT设备的实时运行数据；
基于实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；
若CVT设备存在异常，向变电站监控***发送CVT告警信息；
若CVT设备无异常，则继续执行前述步骤。具体是指，这一周期的故障检测结束后，等待一段时间(可配置，一般应该为几秒或几十秒)后再开始新一轮次的故障检测。
本实施例中具体地，不同类型的CVT设备具有不同的故障预警判据，对于三相CVT设备若检测到开口三角电压3U0异常或相电压幅值不平衡(即Ua、Ub、Uc三相电压存在某一相电压不平衡)或相电压幅值越限(即Ua、Ub、Uc三相电压至少一相电压幅值越限)等三类中至少一项异常则为状态异常。而单相CVT设备若检测到电压不平衡或者电压幅值越限两类中至少一项异常则为状态异常。
本实施例中，为变电站的每一台CVT设备建立相应的数据模型；数据模型内存储数据包括：CVT设备的类型、额定电压Ue、各类电压的实时点号及限值、各类报警的遥信点号等相关联的遥信、遥测量数据。各类电压的实时点号指具体实时电压如Ua、Ul在变电站监控***的记录地址，通过它可以读取Ua、Ul等当前的实时数据。报警的遥信点号即将CVT的各个报警信号作为变电站监控***的遥信：如果遥信为0，那么处于无告警状态；如果遥信为1，那么相应处于告警发生状态；如果遥信的状态从0变为1，表示告警发生了；如果遥信的状态从1变为0，表示告警消除了。
如图2所示，将变电站监控***采集到的每台CVT设备当前实时运行数据包括各类电压以及相关的断路器状态，写入到CVT的数据模型中。
本实施例中具体地，若CVT设备为三相CVT，则实时运行数据包括三相CVT电压状态、开口三角电压3U0、A相电压Ua、B相电压Ub、C相电压Uc、当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
如图3，本实施例中作为优选方式，检测开口三角电压3U0是否异常，判断三相CVT是否有电压，若A相电压Ua与A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则三相CVT有压；
否则，三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当三相CVT电压状态有压时，若开口三角电压3U0大于开口三角电压3U0的整定值USET2，则三相CVT的开口三角电压3U0异常，向监控***发送开口三角电压3U0异常的告警信息，否则，三相CVT开口三角电压3U0正常，则更新三相CVT设备的实时运行数据。本实施例中具体的，判断有电压的三相CVT电压与额定电压Ue的比值USET1取值0.3。开口三角电压3U0的整定值USET2取值为1.5V。
如图4，本实施例中作为优选方式，若A相电压Ua与A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则三相CVT有压，否则，所述三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当三相CVT电压状态有压时，基于三相电压A相电压Ua、B相电压Ub、C相电压Uc计算：
A相与B相之间的相间电压差ΔUab，ΔUab＝|Ua-Ub|，即Ua与Ub之差取绝对值；
B相与C相之间的相间电压差ΔUbc，ΔUbc＝|Ub-Uc|，即Ub与Uc之差取绝对值；
C相与A相之间的相间电压差ΔUca，ΔUca＝|Uc-Ua|，即Uc与Ua之差取绝对值；
A相电压Ua与B相电压Ub之间的较小值为Uabmin；
B相电压Ub与C相电压Uc之间的较小值为Ubcmin；
C相电压Uc与A相电压Ua之间的较小值为Ucamin；
若
Figure BDA0002757973500000061
则A、B两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若
Figure BDA0002757973500000062
则B、C两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若
Figure BDA0002757973500000063
则C、A两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若A、B两相电压不平衡且C、A两相电压不平衡，则A相电压Ua为电压不平衡相，向监控***发送Ua不平衡的告警信息；
若B、C两相电压不平衡且A、B两相电压不平衡，则B相电压Ub为电压不平衡相；向监控***发送Ub不平衡的告警信息；
若C、A两相电压不平衡且B、C两相电压不平衡，则C相电压Uc为电压不平衡相；向监控***发送Uc不平衡的告警信息；
否则，三相CVT无电压不平衡相，则更新三相CVT设备的实时运行数据。本实施例中的三相电压不平衡度定值Kb1取值为0.03。
如图6，本实施例中作为优选方式，若A相电压Ua与A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则三相CVT有压，否则所述三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当三相CVT电压状态有压时，
若Ua>Uup或者Ua<Ulow，则三相CVT的A相电压越限，则向监控***发送A相电压越限告警信息；
若Ub>Uup或者Ub<Ulow，则三相CVT的B相电压越限，则向监控***发送B相电压越限告警信息；
若Uc>Uup或者Uc<Ulow，则三相CVT的C相电压越限，则向监控***发送C相电压越限告警信息；
若Ua∈[Ulow,Uup]且Ub∈[Ulow,Uup]且Uc∈[Ulow,Uup]，则更新三相CVT设备的实时运行数据，再次判断三相CVT电压状态是否有压。
如图5所示，本实施例中具体地，若CVT设备为单相CVT，实时运行数据包括单相CVT电压状态、CVT电压值Ul、与单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua，与单相CVT同名母线三相CVT当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
本实施例中具体地，CVT电压值Ul与额定电压值的比值大于USET1，则单相CVT有压，否则，单相CVT无压，则更新单相CVT设备的实时运行数据；
当单相CVT有压且单相CVT与母线间断路器处于合位时，计算单相CVT电压Ul与单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua之间的绝对差值△Ual；本实施例中，母线间断路器是否处于合位的状态是从变电站监控***中获得的遥信数据。
对Ua、Ul比较，得到Ua和Ul中的较小值Ualmin；
若△Ual与Ualmin的比值大于不平衡度定值Kb2，则单相CVT设备电压不平衡，并向监控***发送单相CVT的Ul不平衡告警信息；否则，则单相CVT设备电压平衡，则更新单相CVT设备的实时运行数据。本实施例中单相电压不平衡度定值Kb2取值为0.02。
如图7所示，本实施例中具体地，单相CVT电压值Ul与额定电压值的比值大于USET1，则单相CVT有压，否则，所述单相CVT无压，则更新单相CVT设备的实时运行数据；
当单相CVT有压且单相CVT与母线间断路器处于合位时，若单相CVT电压值Ul大于Uup或者小于Ulow，则单相CVT电压越限，向监控***发送单相CVT的Ul电压越限告警信息；
若单相CVT电压值UI∈[Ulow,Uup]，则单相CVT电压未越限，更新单相CVT设备的实时运行数据。
一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，包括
监控数据获取模块：用于获取变电站监控***采集的CVT设备的实时运行数据；本实施例中，包括设置在变电站内的多个测控装置(图中未示出)，与各台CVT设备连接，用以采集各个CVT设备的实时运行数据(相关遥测、遥信二次电压数据)，多个测控装置与变电站监控***通信连接，变电站监控***获取实习运行数据并将实习运行数据存储于变电站监控***的实时数据库中。
监控数据异常判断模块：用于基于实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；本实施例中，监控数据异常判断模块即图2中的数据模型，控制器控制数据模型读取变电站监控***内最新的实时运行数据，控制器基于最新的实时运行数据执行前述方法中的三相CVT设备或单项CVT设备的故障诊断步骤，通过控制器对一系列的数据处理、分析及逻辑判断，控制器与变电站监控***通讯，从变电站监控***获取数据，判断是否存在故障异常，并向变电站监控***发送判断结果。数据模型内部基于前述的图1、图3-图7中所列方法进行判断。本发明中的控制器的数据模型周期性(秒级)地巡检全部CVT设备，快捷高效。
告警信息发送模块：用于向变电站监控***发送告警信息。数据模型将各个分析结果和故障异常的告警信息发送至变电站监控***。变电站监控***还包括显示告警信息的人机界面，提醒工作人员(即变电站管理者)留意，避免设备事故的发生，从而实现对于CVT的在线监测与故障实时预警。
变电站监控***的功能一是提供数据源，二是展示分析结果。
一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，包括存储介质和处理器；
存储介质：用于存储指令；
处理器：用于根据指令进行操作以执行前述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
本发明的故障检测方法实现CVT设备的在线监测与故障实时预警，能尽早发现CVT所可能存在的多种故障，诸如部分电容损坏或绝缘异常等，避免CVT设备的带病运行，及时采取应对措施避免设备事故的发生，保障变电站的安全稳定运行。无需另外增加专业故障诊断或数据采集装置，投资成本很小，运营维护亦较为简便。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取CVT设备的实时运行数据；
基于所述实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；
若CVT设备存在异常，向所述变电站监控***发送CVT告警信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，若CVT设备为三相CVT，则所述实时运行数据包括三相CVT电压状态、开口三角电压3U0、A相电压Ua、B相电压Ub、C相电压Uc、当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
3.根据权利要求2所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，若所述A相电压Ua与所述A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则所述三相CVT有压，否则，三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当所述三相CVT电压状态有压时，若所述开口三角电压3U0大于所述开口三角电压3U0的整定值USET2，则所述三相CVT的开口三角电压3U0异常，向所述监控***发送开口三角电压3U0异常的告警信息；
否则，所述三相CVT开口三角电压3U0正常，则更新三相CVT设备的实时运行数据。
4.根据权利要求2所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，若所述A相电压Ua与所述A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则所述三相CVT有压，否则，所述三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当所述三相CVT电压状态有压时，基于所述三相电压A相电压Ua、B相电压Ub、C相电压Uc计算：
A相与B相之间的相间电压差ΔUab，ΔUab＝|Ua-Ub|，即Ua与Ub之差取绝对值；
B相与C相之间的相间电压差ΔUbc，ΔUbc＝|Ub-Uc|，即Ub与Uc之差取绝对值；
C相与A相之间的相间电压差ΔUca，ΔUca＝|Uc-Ua|，即Uc与Ua之差取绝对值；
A相电压Ua与B相电压Ub之间的较小值为Uabmin；
B相电压Ub与C相电压Uc之间的较小值为Ubcmin；
C相电压Uc与A相电压Ua之间的较小值为Ucamin；
若
Figure FDA0002757973490000021
则A、B两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若
Figure FDA0002757973490000022
则B、C两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若
Figure FDA0002757973490000023
则C、A两相电压不平衡，其中Kb1为三相电压不平衡度定值；
若A、B两相电压不平衡且C、A两相电压不平衡，则A相电压Ua为电压不平衡相，向所述监控***发送Ua不平衡的告警信息；
若B、C两相电压不平衡且A、B两相电压不平衡，则B相电压Ub为电压不平衡相；向所述监控***发送Ub不平衡的告警信息；
若C、A两相电压不平衡且B、C两相电压不平衡，则C相电压Uc为电压不平衡相；向所述监控***发送Uc不平衡的告警信息；
否则，所述三相CVT无电压不平衡相，则更新三相CVT设备的实时运行数据。
5.根据权利要求2所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，若所述A相电压Ua与所述A相电压额定电压Ue的比值大于USET1，则所述三相CVT有压，否则所述三相CVT无压，则更新三相CVT设备的实时运行数据；
当所述三相CVT电压状态有压时，
若Ua>Uup或者Ua<Ulow，则所述三相CVT的A相电压越限，则向所述监控***发送A相电压越限告警信息；
若Ub>Uup或者Ub<Ulow，则所述三相CVT的B相电压越限，则向所述监控***发送B相电压越限告警信息；
若Uc>Uup或者Uc<Ulow，则所述三相CVT的C相电压越限，则向所述监控***发送C相电压越限告警信息；
若Ua∈[Ulow,Uup]且Ub∈[Ulow,Uup]且Uc∈[Ulow,Uup]，则更新三相CVT设备的实时运行数据，再次判断所述三相CVT电压状态是否有压。
6.根据权利要求1所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，若CVT设备为单相CVT，所述实时运行数据包括单相CVT电压状态、CVT电压值Ul、与单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua，与单相CVT同名母线三相CVT当前相电压的上限值Uup、下限值Ulow。
7.根据权利要求6所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，所述CVT电压值Ul与额定电压值Ue的比值大于USET1，则所述单相CVT有压，否则，所述单相CVT无压，则更新单相CVT设备的实时运行数据；
当所述单相CVT有压且所述单相CVT与母线间断路器处于合位时，计算所述单相CVT电压Ul与所述单相CVT同名母线三相CVT的A相电压Ua之间的绝对差值△Ual；
对Ua、Ul比较，得到Ua和Ul中的较小值Ualmin；
若△Ual与Ualmin的比值大于不平衡度定值Kb2，则所述单相CVT设备电压不平衡，并向所述监控***发送所述单相CVT的Ul不平衡告警信息；
否则，则所述单相CVT设备电压平衡，则更新单相CVT设备的实时运行数据。
8.根据权利要求6所述的一种基于变电站监控***的CVT故障检测方法，其特征在于，所述单相CVT电压值Ul与额定电压值Ue的比值大于USET1，则所述单相CVT有压，否则，所述单相CVT无压，则更新单相CVT设备的实时运行数据；
当所述单相CVT有压且所述单相CVT与母线间断路器处于合位时，若所述单相CVT电压值Ul大于Uup或者小于Ulow，则所述单相CVT电压越限，向所述监控***发送所述单相CVT的Ul电压越限告警信息；
若所述单相CVT电压值UI∈[Ulow,Uup]，则所述单相CVT电压未越限，更新单相CVT设备的实时运行数据。
9.一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，其特征在于，包括
监控数据获取模块：用于获取变电站监控***采集的CVT设备的实时运行数据；
监控数据异常判断模块：用于基于所述实时运行数据判断CVT设备是否存在异常；
告警信息发送模块：用于向所述变电站监控***发送告警信息。
10.一种基于变电站监控***的CVT故障检测***，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质：用于存储指令；
所述处理器：用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述方法的步骤。
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