CN115774229B - 一种故障暂态电压行波速度在线校验方法和*** - Google Patents

一种故障暂态电压行波速度在线校验方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种故障暂态电压行波速度在线校验方法和***，包括：获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。采用本发明的技术方案，有效提供了长距离GIL故障定位在线监测***的定位精度。

Description

一种故障暂态电压行波速度在线校验方法和***
技术领域
本发明属于电气设备技术领域，尤其涉及一种长距离GIL设备中故障暂态电压行波速度在线校验方法和***。
背景技术
气体绝缘输电线路(gas-insulated transmission lines，简称GIL)是一种采用高压气体(如SF6、SF6混合气体等)绝缘的高电压大电流电力传输装备，传输容量大、单位损耗低、受环境影响小、运行可靠性高、节省占地，在大型水电站、核电站的电能送出场合应用广泛。数公里长的高压GIL一旦发生绝缘击穿事故，将使输电通道阻断，影响发电站的电力输出，以及大电网安全稳定。因此为减少停电影响，需快速精确定位GIL内部的击穿位置。GIL内部绝缘故障将产生暂态电压行波，利用暂态行波信号到达GIL两端测点的时间差进行故障定位，是目前常采用的定位手段。为了提高GIL故障定位精度，需要消除暂态电压行波在GIL内部传播速度误差的影响。暂态电压行波在SF6气体中的传播速度比较稳定，方便通过试验测得。但是长距离GIL中还存在大量的环氧树脂绝缘件，包括盆式绝缘子和三支柱绝缘子。环氧树脂的相对介电常数比较高，将影响暂态电压行波的传播速度，因此为了准确获得实际GIL工程中的暂态电压传播速度，目前急迫需要对安装好暂态电压监测***的GIL进行波速的在线校验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种长距离GIL设备中故障暂态电压行波速度在线校验方法和***，有效提供了长距离GIL故障定位在线监测***的定位精度。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供一种故障暂态电压行波速度在线校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
步骤S2、根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
步骤S3、根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
步骤S4、根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。
作为优选，所述长距离GIL设备在距离出线套管200米以内设置所述快速接地开关。
作为优选，所述第一传感器和第二传感器布置在距离出线套管15米以内的管体上。
作为优选，所述暂态电压在GIL内的第一传播速度v1，即
其中，t1为暂态电压行波信号线首次到达第一传感器处的时刻，t2为暂态电压行波信号线首次到达第二传感器处的时刻，L1为第一传感器距离快速接地开关距离，L2为第二传感器距离快速接地开关距离，且L2大于L1。
作为优选，暂态电压行波信号首次到达第二传感器测点的时间为t2，在第二传感器侧出线套管处发生折反射，向故障点传播，然后在故障点发生负的全反射，再次向第二传感器侧出线套管方向传播，第二次到达第二传感器的时间为t3，根据快速接地开关距离第二传感器侧的出线套管距离为L3，得到暂态电压在GIL内的第二传播速度v2，即，
作为优选，所述GIL中暂态电压传播速度v为：
本发明还提供一种故障暂态电压行波速度在线校验***，包括：
获取装置，用于获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
第一计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
第二计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
第三计算装置，用于根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。
作为优选，所述长距离GIL设备在距离出线套管200米以内设置所述快速接地开关；所述第一传感器和第二传感器布置在距离出线套管15米以内的管体上。
采用本发明技术方案，首先，根据暂态电压信号到达故障定位***第一传感器和第二传感器之间的时差，获得暂态电压在GIL内部的第一传播速度v1；其次，根据暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，暂态电压在GIL内部的第二传播速度v2；最后将v1和v2进行平均，得到GIL中暂态电压传播速度v，实现实际工程中暂态电压行波传播速度的在线校验，有效提供了长距离GIL故障定位在线监测***的定位精度。
附图说明
图1为长距离GIL中基于暂态电压的故障双端定位示意图；
图2为本发明实施例故障暂态电压行波速度在线校验方法的流程图；
图3为长距离GIL中暂态电压传感器于快速接地开关的布置图；
图4为长距离GIL中快速接地开关合闸时所激发的暂态电压全过程波形示意图；
图5为长距离GIL中快速接地开关合闸时所激发的暂态电压波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
如图1所示，当GIL内部发生绝缘击穿时，将产生波头陡峭的暂态电压从故障点向GIL两端传播，两暂态电压传感器之间的距离为L，暂态电压行波到达第一传感器的时间为ts，到达第二传感器的时间为tn，则故障点距离第一传感器之间的距离Lss根据以下公式求得。
其中，v表示暂态电压在GIL中的传播速度，L根据实际GIL测量所得，传播速度v的误差将直接影响故障点的定位精度。通常在粗算时，将v取为294m/s，为了提高定位精度，需要对实际GIL工程中暂态电压行波的传播速度进行在线校验，如图2所示，本发明实施例提供一种长距离GIL设备中故障暂态电压行波速度在线校验方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
步骤S2、根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
步骤S3、根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
步骤S4、根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S1中，长距离GIL设备在距离出线套管200米以内设置快速接地开关，便于GIL设备从冷备用状态转为检修状态。基于暂态点电压监测的GIL故障精确定位***的第一传感器和第二传感器布置在距离出线套管15米以内的管体上，其布置图如图3所示。第一传感器距离快速接地开关距离为L1，第二传感器距离快速接地开关距离为L2，且L2大于L1，快速接地开关距离第二传感器侧的出线套管距离为L3。当时GIL实际运行检修时时，设备从冷备用转检修状态，快速接地开关合闸时，由于GIL上存在感应电压，因此在快速接地开闸的动静触头间将产生击穿电弧，激发暂态电压。所产生的暂态电压全过程如图4所示，图中可见GIL上存在峰值接近100kV的感应电压，当快速接地开关的动静触头间的气隙击穿时，感应电压快速跌落至零，激发的暂态电压在快速接地刀闸与GIL出线套管间来回传播，形成典型的暂态电压行波。
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S2中，提取工频电压首次突变时刻处附近500us的信号，如图5所示，第一传感器测点的暂态电压行波信号为u1，第二传感器测点的暂态电压行波信号为u2。利用同步对时***，确定第一传感器处，暂态电压行波信号的首次到达时刻t1，以及第二传感器处，暂态电压行波信号的首次到达时刻t2。根据第一传感器和第二传感器距离接地开关的距离，求得暂态电压在GIL内的第一传播速度v1，即
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S3中，选取第二传感器测点处所测暂态电压行波信号u2，从图5中可见，暂态电压行波信号首次到达第二传感器测点的时间为t2，然后在第二传感器侧出线套管处发生折反射，大部分反射GIL，向故障点传播，然后在故障点发生负的全反射，再次向第二传感器侧出线套管方向传播，第二次到达第二传感器的时间为t3，因此t2和t3之间的时差T，是暂态电压行波信号从故障点传播至第二传感器侧出线套管所需时间的两倍，根据快速接地开关距离第二传感器侧的出线套管距离为L3，可求得暂态电压在GIL内的第二传播速度v2，即
作为本发明实施例的一种实施方式，步骤S4中，将两种方法求得暂态电压在GIL内的传播速度进行平均处理，得到最终的GIL中暂态电压传播速度v，实现实际工程中暂态电压行波传播速度的在线校验。
本发明实施例利用长距离GIL设备所配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压信号，提取该信号到达故障定位***第一传感器和第二传感器之间的时差，获得暂态电压在GIL内部的第一传播速度v1；根据暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，暂态电压在GIL内部的第二传播速度v2。最后将v1和v2进行平均，得到GIL中暂态电压传播速度v，实现实际工程中暂态电压行波传播速度的在线校验，有效提供了长距离GIL故障定位在线监测***的定位精度。
实施例2：
本发明还提供一种故障暂态电压行波速度在线校验***，包括：
获取装置，用于获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
第一计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
第二计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
第三计算装置，用于根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述长距离GIL设备在距离出线套管200米以内设置所述快速接地开关；所述第一传感器和第二传感器布置在距离出线套管15米以内的管体上。
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，在任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所述的技术范围内，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 (5)

1.一种故障暂态电压行波速度在线校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
步骤S2、根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
步骤S3、根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
步骤S4、根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验；
其中，暂态电压行波信号首次到达第二传感器测点的时间为t2，在第二传感器侧出线套管处发生折反射，向故障点传播，然后在故障点发生负的全反射，再次向第二传感器侧出线套管方向传播，第二次到达第二传感器的时间为t3，根据快速接地开关距离第二传感器侧的出线套管距离为L3，得到暂态电压在GIL内的第二传播速度v2，即，V2＝2L3/(t3-t2)；
所述暂态电压在GIL内的第一传播速度v1，即
其中，t1为暂态电压行波信号线首次到达第一传感器处的时刻，t2为暂态电压行波信号线首次到达第二传感器处的时刻，L1为第一传感器距离快速接地开关距离，L2为第二传感器距离快速接地开关距离，且L2大于L1。
2.如权利要求1所述的故障暂态电压行波速度在线校验方法，其特征在于，所述长距离GIL设备在距离出线套管200米以内设置所述快速接地开关。
3.如权利要求2所述的故障暂态电压行波速度在线校验方法，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器布置在距离出线套管15米以内的管体上。
4.如权利要求3所述的故障暂态电压行波速度在线校验方法，其特征在于，GIL中暂态电压传播速度v为：
5.一种实现权利要求1至4任意一项的故障暂态电压行波速度在线校验方法的故障暂态电压行波速度在线校验***，其特征在于，包括：
获取装置，用于获取长距离GIL设备配置的快速接地开关在冷备用转检修状态时动静触头间气隙击穿所激发的暂态电压行波信号；
第一计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号到达第一传感器和第二传感器之间的时差，得到暂态电压在GIL内部的第一传播速度；
第二计算装置，用于根据所述暂态电压行波信号两次到达第二传感器的时间差，得到暂态电压在GIL内部的第二传播速度；
第三计算装置，用于根据所述第一传播速度和第二传播速度，得到GIL中暂态电压传播速度，实现暂态电压行波传播速度的在线校验。
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