一种监测站用交流电源系统绝缘故障的方法及其电路与流程

1.本发明涉及交流电源系统监测技术领域，特别涉及一种监测站用交流电源系统绝缘故障的方法及其电路。


背景技术：

2.在目前的社会上，经济的不断发展，从而家用电也已经成了现在人们生活的一部分。一般的，家用电是从变电站输送出来的，而向变电站内的一次设备和二次设备提供电源的是站用电。站用电的作用有大型变压器的强迫油循环冷却系统，交流操作电源，直流系统用交流电源，设备用加热、驱潮、照明等交流电源，为ups、sf6气体监测装置提供交流电源，正常及事故用排风扇电源，照明等生活电源。随之也会存在绝缘故障的危害，由于在现有技术中没有对该站用交流系统进行监测，间接性导致当出现站用交流系统失电，或者发生保护误动事故时造成较大的恶劣影响。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种监测站用交流电源系统绝缘故障的方法及其电路。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
5.本发明第一方面提供了一种监测站用交流电源系统绝缘故障的方法，包括：
6.采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
7.根据所述线路电流计算线路电流矢量和，并根据所述三相电压和所述三相电压相位角计算线路视在功率；
8.判断所述线路电流矢量和是否为0；
9.若否，则根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
10.若是，则判断所述线路视在功率是否大于预设线路视在功率；
11.若是，则根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。
12.可选的，所述根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警，包括：
13.记录所述线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间；
14.判断所述异常时间是否大于预设异常时间；
15.若是，则根据所述异常时间输出线路间绝缘故障告警。
16.可选的，所述根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警之前，所述方法还包括：
17.生成线路间绝缘故障记录。
18.可选的，所述根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警之前，所述方法还包括：
19.生成线路对地故障记录。
20.可选的，所述判断所述线路视在功率是否与预设线路视在功率相等之后，所述方
法还包括：
21.若是，则重新采集三相电压、线路电流和三相电压相位角。
22.本发明第二方面提供了一种监测站用交流电源系统绝缘故障的电路，包括：
23.三相线，零线，第一负载电路，第二负载电路，第三负载电路；所述三相线与所述零线分别与所述第一负载电路相连；所述三相线与所述第二负载电路相线；所述三相线中任一相线与所述第三负载电路相连。所述监测站用交流电源系统绝缘故障的电路应用于上述的方法。
24.本发明第三方面提供了一种监测站用交流电源系统绝缘故障的装置，包括：
25.采集单元，用于采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
26.计算单元，用于根据所述线路电流计算线路电流矢量和，并根据所述三相电压和所述三相电压相位角计算线路视在功率；
27.第一判断单元，用于判断所述线路电流矢量和是否为0；
28.第一输出单元，用于当所述第一判断单元确定所述线路矢量和不为0时，根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
29.第二判断单元，用于当所述第一判断单元确定所述线路矢量和为0时，判断所述线路视在功率是否大于预设线路视在功率；
30.第二输出单元，当所述第二判断单元确定所述线路视在功率大于预设线路视在功率时，根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。
31.可选的，所述第二输出单元，包括：
32.记录模块，用于记录所述线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间；
33.判断模块，用于判断所述异常时间是否大于预设异常时间；
34.输出模块，用于当所述判断模块确定所述异常时间大于预设异常时间时，根据所述异常时间输出线路间绝缘故障告警。
35.可选的，所述装置还包括：
36.第一生成单元，用于生成线路间绝缘故障记录。
37.可选的，所述装置还包括：
38.第二生成单元，用于生成线路对地故障记录。
39.可选的，所述采集单元，还用于当所述判断模块确定所述异常时间不大于预设异常时间时，重新采集三相电压、线路电流和三相电压相位角。
40.本发明第四方面提供了一种监测站用交流电源系统绝缘故障的装置，包括：
41.处理器、存储器、输入输出设备以及总线；所述处理器与所述存储器、输入输出设备以及总线相连。
42.所述处理器执行如下操作：
43.采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
44.根据所述线路电流计算线路电流矢量和，并根据所述三相电压和所述三相电压相位角计算线路视在功率；
45.判断所述线路电流矢量和是否为0；
46.若否，则根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
47.若是，则判断所述线路视在功率是否大于预设线路视在功率；
48.若是，则根据所述线路视在功率输出线路间绝缘告警。
49.本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行是执行前述方法。
50.本发明的监测站用交流电源系统绝缘故障的方法，采用实时采集监测的方式对站用交流系统进行监测，通过采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；根据所述线路电流计算线路电流矢量和，并根据所述三相电压和所述三相电压相位角计算线路视在功率；判断所述线路电流矢量和是否为0；若否，则根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；若是，则判断所述线路视在功率是否与预设线路视在功率相等；若否，则根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。由于当站用交流系统中被实时监测到存在绝缘故障时，就会输出一个告警，使得当出现站用交流系统失电，或者发生保护误动事故时，维护人员可以根据该告警对站用交流系统进行维护，降低该其影响程度。
附图说明
51.图1为本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的方法一个实施例流程示意图；
52.图2为本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的方法另一实施例流程示意图；
53.图3为本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的电路图；
54.图4为本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的装置一个实施例结构示意图；
55.图5为本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的装置另一实施例结构示意图。
具体实施方式
56.本技术实施例提供了一种监测站用交流电源系统绝缘故障的方法及其电路，由于当站用交流系统中被实时监测到存在绝缘故障时，就会输出一个告警，使得当出现站用交流系统失电，或者发生保护误动事故时，维护人员可以根据该告警对站用交流系统进行维护，降低该其影响程度。
57.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
58.请参阅图1和图3，本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的方法一个实施例包括：
59.101、采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
60.在本实施例中，站用交流供电系统是由三相变压器输出作为供电电源，该供电电源如图3所示。其主要电源电缆由a相、b相、c相和n线(零线)，而负载电路有三相四线负载电路，三相三线负载电路和单相负载电路，即分别第一负载电路、第二负载电路和第三负载电路。当站用交流供电系统运行时，a相、b相、c相和n线(零线)电缆线上就会有电流通过，此时，使用监测站用交流电源系统绝缘故障装置采集a相、b相、c相的线路电压和经过a相、b相、c相和n线(零线)的线路电流以及获取a相、b相、c相的相位角。
61.102、根据线路电流计算线路电流矢量和，并根据三相电压和三相电压相位角计算
线路视在功率；
62.当采集到三相电压、线路电流和三相电压相位角后，先根据线路电流计算线路电流矢量和，具体的：参阅图3，计算图3中的第一负载电路中的第一线路矢量和为：i
a
i
b
i
c
i
n
；计算图3中第二负载电路中的第二线路矢量和为：i
a
i
b
i
c
；计算图3中第三负载电路中的第三线路矢量和为：i
相
i
n
。继而根据三相电压和三相电压相位角计算线路视在功率。其中，计算第一负载电路的第一线路视在功率为：a相线线路视在功率与b相线线路视在功率以及c相线线路视在功率之和，具体计算公式为：u
a
*i
a
u
b
*i
b
u
c
*i
c
；计算第二负载电路的第二线路视在功率为：计算第三负载电路的第三线路视在功率为：u*i；其中u为与第三负载电路相连的相线电压；i为流过第三负载电路的线路电流。
63.103、判断线路电流矢量和是否为0；若否，执行步骤104；若是，执行步骤105；
64.获取线路电流矢量和后，由于线路若发生接地绝缘故障时，因站用变零线接地，变电站地网是良好的地排构成绝缘电阻极低，发生接地故障后，电流平衡被打破，形成漏电流，此时i
a
i
b
i
c
i
n
≠0或者i
a
i
b
i
c
≠0或者i
相
i
n
≠0；所以系统先判断线路电流矢量和是否为0；在本实施例中，系统判断线路电流矢量和是否为0，当电流矢量和为0时，则表示系统确定输出线路中存在输出线路对地绝缘故障；当电流矢量和不为0时，则表示系统确定输出线路中不存在输出线路对地绝缘故障。
65.104、根据线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
66.当系统确定输出线路中存在输出线路对地绝缘故障时，系统就根据该绝缘故障原因生成一个输出线路对地绝缘故障的告警，使得工作人员可以根据该输出线路对地绝缘故障告警对系统和对该故障进行及时的处理，避免造成更大的损失。
67.105、判断线路视在功率是否大于预设线路视在功率；若是，执行步骤106；
68.当系统确定输出线路中不存在输出线路对地绝缘故障时，系统就会进一步得确定输出线路中是否存在相间回路和相零回路的绝缘故障。由于当相间回路和相零回路发生绝缘故障时，虽然供电线电流平衡不被打破，但是负载电流会增加；交流负载功率恒定，有特殊负载在特殊状态启动状态瞬间电流发生突变；相间回路和相零回路绝缘故障特征区别在于正常时增加功率，因为系统需要判断线路视在功率是否大于预设线路视在功率。当线路视在功率不大于预设线路视在功率时，则表示系统确定输出线路中不存在相间回路或者相零回路的绝缘故障；当线路视在功率大于预设线路视在功率时，则表示系统确定输出线路中存在相间回路或者相零回路的绝缘故障。
69.106、根据线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。
70.当系统确定输出线路中存在相间回路或者相零回路的绝缘故障时，为使得工作人员能及时意识到出现了问题，所以系统会根据该线路视在功率来输出线路间绝缘故障告警。
71.通过采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；根据所述线路电流计算线路电流矢量和，并根据所述三相电压和所述三相电压相位角计算线路视在功率；判断所述线路电流矢量和是否为0；若否，则根据所述线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；若是，则判断所述线路视在功率是否与预设线路视在功率相等；若否，则根据所述线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。由于当站用交流系统中被实时监测到存在绝缘故障时，就会输出一个告警，使得当出现站用交流系统失电，或者发生保护误动事故时，维护人员可以根据
该告警对站用交流系统进行维护，降低该其影响程度。
72.请参阅图2和图3，本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的方法另一实施例包括：
73.201、采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
74.202、根据线路电流计算线路电流矢量和，并根据三相电压和三相电压相位角计算线路视在功率；
75.203、判断线路电流矢量和是否为0；若否，执行步骤204；若是，执行步骤206；
76.本实施例中的步骤201至203与前述实施例中步骤101至103类似，此处不再赘述。
77.204、生成线路对地故障记录；
78.系统确定输出线路中存在输出线路对地绝缘故障之后，系统自动生成线路对地故障记录，并将该线路对地故障记录保存至本地数据库中，使得工作人员需要查询或许需要使用该故障数据时，可直接从本地数据库中调取出来，提升获取故障数据的速度。
79.205、根据线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
80.206、判断线路视在功率是否大于预设线路视在功率；若是，执行步骤207；若否，执行步骤201；
81.本实施例中的步骤205至206与前述实施例中步骤104至105类似，此处不再赘述。
82.207、记录线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间；
83.当一发生线路视在功率大于预设线路视在功率时，系统就会使用计时器记录线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间，并将该异常时间上传至系统中。该异常时间用于为步骤208中系统判断异常时间是否大于预设异常时间提供数据基础。
84.在本实施例中，可以使用计时器对异常时间计时，也可以用定时器对异常时间计时，具体此处不做具体限定。
85.208、判断异常时间是否大于预设异常时间；若是，执行步骤209；若否，执行步骤201；
86.当计时器记录的异常时间上传至系统时，系统接收该异常时间；由于可能存在电流的瞬时波动，从而导致出现线路视在功率瞬时大于预设线路视在功率，当电流稳定下来时，线路视在功率还是与预设线路视在功率相等，若此时系统直接判断输出线路存在相间回路或相零回路绝缘故障，导致判断结果精确度较低。为提升判断结果的精确度，则系统判断该异常时间是否大于预设异常时间，当该异常时间不大于预设异常时间时，则系统确定输出线路中不存在相间回路或相零回路的绝缘故障；当该异常时间大于预设异常时间时，则系统确定输出线路中存在相间回路或相零回路的绝缘故障。
87.209、生成线路间绝缘故障记录；
88.确定输出线路中存在相间回路或者相零回路的绝缘故障之后，系统也会自动生成线路绝缘故障记录，且把该故障记录保存至本地数据库的绝缘故障表格中，当系统需要调用该故障数据时，可直接从数据库中的绝缘故障表格中提取出来。
89.在本实施例中，可以将该线路间绝缘故障记录保存至本地数据库中，也可以上传至云端中，具体此处不做具体限定。
90.在本实施例中，步骤209为可选步骤。
91.210、根据异常时间输出线路间绝缘故障告警；
92.系统根据异常时间确定输出线路中存在线路间绝缘故障后，为该线路间绝缘故障生成一个或多个告警，提示相关工作人员该输出电路中存在线路间绝缘故障，提高修复相关故障线路的效率。
93.请参阅图4，本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的装置一个实施例包括：
94.采集单元401，用于采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
95.计算单元402，用于根据线路电流计算线路电流矢量和，并根据三相电压和三相电压相位角计算线路视在功率；
96.第一判断单元403，用于判断线路电流矢量和是否为0；
97.第一输出单元404，用于当第一判断单元403确定线路矢量和不为0时，根据线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
98.第二判断单元405，用于当第一判断单元403确定线路矢量和为0时，判断线路视在功率是否大于预设线路视在功率；
99.第二输出单元406，用于当第二判断单元405确定线路视在功率大于预设线路视在功率时，根据线路视在功率输出线路间绝缘故障告警。
100.本实施例中第二输出单元406可以包括记录模块4061，判断模块4062，输出模块4063。
101.记录模块4061，用于记录线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间；
102.判断模块4062，用于判断异常时间是否大于预设异常时间；
103.输出模块4063，用于当判断模块4062确定异常时间大于预设异常时间时，根据异常时间输出线路间绝缘故障告警。
104.本实施例中装置还可以进一步包括第一生成单元407，第二生成单元408。
105.第一生成单元407，用于生成线路间绝缘故障记录。
106.第二生成单元408，用于生成线路对地故障记录。
107.采集单元401，还用于当判断模块4062确定异常时间不大于预设异常时间时，重新采集三相电压、线路电流和三相电压相位角。
108.在本实施例中，当站用交流供电系统运行时，采集单元401采集三相电压、线路电流和三相电压相位角，并将该三相电压、线路电流和三相电压相位角发送至计算单元402，计算单元402根据线路电流计算线路电流矢量和，并根据三相电压和三相电压相位角计算线路视在功率；将线路电流矢量和发送至第一判断单元403，将线路视在功率发送至第二判断单元405；第一判断单元403判断线路电流矢量和是否为0；当第一判断单元403确定线路矢量和不为0时，第一生成单元407生成线路间绝缘故障记录且第一输出单元404根据线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；当第一判断单元403确定线路矢量和为0时，判断线路视在功率是否大于预设线路视在功率；当第二判断单元405确定线路视在功率大于预设线路视在功率时，记录模块4061记录线路视在功率大于预设线路视在功率的异常时间，进而把该异常时间发送至判断模块4062，判断模块4062判断异常时间是否大于预设异常时间；当判断模块4062确定异常时间大于预设异常时间时，第二生成单元408生成线路对地故障记录且输出模块4063根据异常时间输出线路间绝缘故障告警。
109.下面对本技术实施例中的监测站用交流电源系统绝缘故障的装置进行详细描述，
请参阅图5，本技术实施例中监测站用交流电源系统绝缘故障的装置另一实施例包括：
110.处理器501、存储器502、输入输出单元503、总线504；
111.处理器501与存储器502、输入输出单元503以及总线504相连；
112.处理器501执行如下操作：
113.采集三相电压、线路电流和三相电压相位角；
114.根据线路电流计算线路电流矢量和，并根据三相电压和三相电压相位角计算线路视在功率；
115.判断线路电流矢量和是否为0；
116.若否，则根据线路电流矢量和输出线路对地绝缘故障告警；
117.若是，则判断线路视在功率是否与预设线路视在功率相等；
118.若否，则根据线路视在功率输出线路间绝缘告警。
119.本实施例中，处理器501的功能与前述图1至图2所示实施例中的步骤，此处不再赘述。
120.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
121.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
122.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
123.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
124.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。