一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法与流程

1.本发明属于电容电流测试领域，具体涉及一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法。


背景技术：

2.随着配电网的不断发展，供电线路的电缆出线运行方式发生变化，这种运行方式的变化使电缆对地的电容电流在发生变化，这就需对线路的电容电流进行不间断的周期性测量，及时了解配网线路中的电容电流变化。传统电网系统的电容电流测量方法是每年定期或者当线路运行方式发生变化时测量，工作人员携带电容电流测试装置去现场测量。首先：依据不同的电容电流测量方法，yh柜停电，开关退出断开消谐装置，加装电容，接入开口三角；其次：给yh柜上电，电容电流测量；然后：恢复线路工作方式。这种测量方式操作过程非常复杂，再加上现场各种指令的许可，现场测量的准备；使电容电流的测量过程非常繁琐，给工作人员工作带来了很多的不便利，并且对这些不对称度小的网络的测量精度大幅下降甚至无法测量，所以有必要扩大电容电流测量装置的适用范围以满足日益增长的需要。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法，以克服现有电容电流监测准确度低，测试过程繁琐的问题。
4.一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法，包括以下步骤：
5.s1，实时采集电网系统中监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值；
6.s2，根据电网系统中消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值计算得到系统补偿后的电容电流，若计算得到的系统补偿后的电容电流大于设定阈值，则对电网系统中的消谐装置短接、对消弧线圈均进行断开，采用信号注入法监测电容电流值；否则说明系统处于稳定运行状态，持续监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值。
7.优选的，实时监测流过消谐装置的电流值：
8.残余电流i
cy
或称残流是指对于中性点接入了消弧线圈的不接地系统，当系统单相金属接地时，流经接地故障点的容性电流ic和经消弧线圈电流i
l
不完全补偿后的电流；用公式表示为i
cy
＝ic i
l
。
9.优选的，通过检测消谐装置的端电压，即脱谐度电压：中性点不接地系统接入了消弧线圈后，消弧线圈的工作点脱开全谐线圈的工作点，脱开全谐点的程度，用公式表示为v＝(i
c-i
l
)/ic；v为脱谐度电压；i
l
为消弧线圈的电流；ic为电容电流。
10.优选的，在接线端子上分别连接输出端到接触器的线包，分别控制消谐装置和消弧线圈回路，将消谐装置和消弧线圈的辅助触点，分别接到本设备的反馈端子，实现消谐装置和消弧线圈的状态返回。
11.一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测系统，包括激励信号单元、信号采集
单元和数据处理单元；
12.信号采集单元用于实时采集电网系统中监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值；并将采集的信号传输至数据处理单元；
13.数据处理单元根据电网系统中消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值计算得到系统补偿后的电容电流，若计算得到的系统补偿后的电容电流大于设定阈值，则对电网系统中的消谐装置和消弧线圈均进行短接，采用激励信号单元发出激励信号，利用信号采集单元获取经激励信号激励后的电网电容电流值。
14.优选的，数据处理单元连接有远端上位机，进行dsp数据处理的数据信息上传至远端上位机。
15.优选的，数据处理单元具体采用tms320f2812cpu。
16.优选的，数据处理单元采用多系统电源供电单元，供电单元供电直接由外部电源模块来提供。
17.优选的，数据处理单元还连接有触摸屏单元和远端上位机，触摸屏单元采实现现场测试操作和参数设置功能，远端上位机用于在远端实现对电容电流的测量和实时监测。
18.优选的，数据处理单元还连接有消谐装置控制单元和消弧线圈控制单元，消谐装置控制单元用于对消谐装置进行逻辑控制，消弧线圈控制单元用于对消弧线圈逻辑控制。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20.本发明一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法，实时采集电网系统中监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值，使电容电流的测量由周期性和线路运行方式发生变化时测量，变化为实时监测消谐装置残余电流和脱谐度计算系统补偿后的电容电流，达到需要调整消谐装置参数时，预警并远端和就地利用信号注入法监测电容电流值；实现了在测试过程中消谐装置及消弧线圈的自动化逻辑控制；实现了消谐装置端电压和电流的实时监测，达到了保护消谐装置和电网安全。
21.本发明一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测系统，电容电流的本地及远端测试，使得以前每次测量必须人工去现场停电，短接消谐装置和断开消弧线圈，测量完成后，恢复消谐装置和消弧线圈状态，变得远程及本地都可以测试，而且在测试过程中看到了消谐装置和消弧线圈的状态。
附图说明
22.图1为本发明实施例中系统结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测方法，包括以下步骤：
26.s1，实时采集电网系统中监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值；
27.实时监测流过消谐装置的电流值：即消谐装置残余电流：
28.残余电流i
cy
或称残流是指对于中性点接入了消弧线圈的不接地系统，当系统单相金属接地时，流经接地故障点的容性电流ic和经消弧线圈电流i
l
不完全补偿后的电流；用公式表示为i
cy
＝ic i
l
。
29.具体的，通过检测消谐装置的端电压，即脱谐度电压：中性点不接地系统接入了消弧线圈后，消弧线圈的工作点脱开全谐线圈的工作点，脱开全谐点的程度，用公式表示为v＝(i
c-i
l
)/ic；v为脱谐度电压；i
l
为消弧线圈的电流；ic为电容电流。
30.s2，根据电网系统中消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值计算得到系统补偿后的电容电流，若计算得到的系统补偿后的电容电流大于设定阈值，则对电网系统中的消谐装置短接、对消弧线圈均进行断开，采用信号注入法监测电容电流值；否则说明系统处于稳定运行状态，持续监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值。
31.利用脱谐度电压v即系统消谐装置的端电压，开口霍尔测量的消弧线圈电流i
l
，能够得到系统补偿后的电容电流ic。
32.对于没有消谐装置和消弧线圈的线路上，可以直接采用信号注入法测量电容电流。
33.不接地系统电容电流达到10a(35kv)、及30a(10kv)，系统中性点必须安装消弧线圈。当系统出现单相接地后，接地点流过电容电流，中性点出现电压位移，安装在中性点的消弧线圈便提供电感电流，使接地点电容电流补偿到较小的数值，防止接地弧光短路，同时减低弧隙电压恢复速度，提高弧隙绝缘强度，防止电弧重燃，造成间歇性接地过电压。消弧线圈的嵌位作用，还可以有效地防止铁磁谐振过电压的产生。
34.消谐装置采用的消谐装置为非线性电阻，阻值为10kω。
35.如图1所示，一种基于消谐装置监测的电网电容电流监测系统，包括激励信号单元、信号采集单元和数据处理单元；
36.信号采集单元用于实时采集电网系统中监测消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值；并将采集的信号传输至数据处理单元；
37.数据处理单元根据电网系统中消谐装置两端的端电压和流过消谐装置的电流值计算得到系统补偿后的电容电流，若计算得到的系统补偿后的电容电流大于设定阈值，则对电网系统中的消谐装置和消弧线圈均进行短接，采用激励信号单元发出激励信号，利用信号采集单元获取经激励信号激励后的电网电容电流值。
38.激励信号单元发出激励信号，激励信号从外接线端子pt开口三角信号采样来自外部的电容值，经大功率mos2sk1020信号处理，光耦521隔离后输出2.5v正弦波上。
39.激励信号加载到cd4051b(单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入
端a、b、c和inh输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.5～20v的数字信号可控制峰值至20v的模拟信号。)经运放tl082cp数据处理模拟信号，将模拟信号转化为数字信号后进行dsp数据处理。
40.数据处理单元连接有远端上位机，进行dsp数据处理的数据信息上传至远端上位机。
41.数据处理单元具体采用tms320f2812cpu，其中dsp处理器tms320f2812，32位定点高速数字处理器，最高工作频率150m；内置128k*16位flash，利用烧写插件可以方便的固化用户程序,flash可加密；tms320f2812cpu片内内置18k*16位sram；片内内置4k*16位boot rom；片内内置1k*16位otp rom。扩展256k*8位ram，fm25l256b-g型号应用广泛。扩展256k*16位sram，is61lv25616，用于数据存贮；is61lv25616al是一个256k*16位字长的高速率静态随机存取存储器。当/ce处于高电平(未选中)时，is61lv25616al进入待机模式。在此模式下，功耗可降低至cmos输入标准。使用is61lv25616al的低触发片选引脚(/ce)和输出使能引脚(/oe)，可以轻松实现存储器扩展。低触发写入使能引脚(/we)将完全控制存储器的写入和读取。同一个字节允许高位(/ub)存取和低位(/lb)存取。专用复位芯片max706r，保证可靠复位，有独立复位按钮，可手工复位；提供2路rs-232接口，一路管脚155，157接串口触摸屏。一路管脚接90，91接usr-tcp232-t2串口转网口。用于网口上位机通讯，网络链接。提供16路ad输入接口，3、4路加了限流和运放处理，输入范围0～3v。由于tms320f2812的i/o电压是3.3v电平，而adc则是5v电平，因此需要电平转换芯片74lvc245来实现隔离功能。提供1路da输出接口,mcp4921是一个具有外部电压参考和spi接口的12位单通道。用于产生测量时的0-2.5v交流正玄波。提供1个eeprom，芯片为24lc64，用与iic总线数据传输实验；提供spi接口引出，方便组网；提供mcbsp接口引出；提供6路pwm波输出接口，防反插设计；外扩2路的非屏蔽中断源输入接口；外扩多达5路的可屏蔽中断源输入接口，其中1路可由按键触发；提供多达50路cpld io接口；
42.数据处理单元采用多系统电源供电单元，tps767d318电源芯片，可提供不同电源( 5v、3.3v、3.3va、1.8v、gnd、gndf),最大输出电流1000ma。
43.供电单元供电直接由外部电源模块来提供，更加稳定可靠；供系统工作的电源电压 5v,-5v, 9v；
44.在本系统中考虑到电源模块的稳定性及可靠性，选用了输入交流220v,经开关后输入到电源模块输入端，分别输出 5v,-5v, 9v, 12v；保证了系统工作电源的可靠性及稳定性。提供激励信号的电源 30v,-30v。
45.在本系统中考虑到激励电源纹波及噪声影响数据的采样，采用了低纹波低噪声的电源模块，提供激励电源。
46.信号采集单元采用集成接口板结构，根据控制某一线路信号，经三极管放大驱动相应的某一线路继电器，接通测量通道，进行数据切换测量；通信网口测量接收数据处理单元串口通讯协议，经网口和上位机通信。
47.状态返回接到对应继电器的辅助触点，经dsp判断反馈即实现消谐装置及消弧线圈的状态返回。
48.数据处理单元还连接有触摸屏单元，采用全中文菜单显示，串行接口，5v供电。通过触摸屏可以实现现场测试操作和参数设置功能。
49.远端上位机：用于在远端实现对电容电流的测量和实时监测。通过远程计算机可以实现远程测量、参数校准和参数设置功能。监控界面实时显示测量进度。
50.数据处理单元还连接有消谐装置控制单元和消弧线圈控制单元，消谐装置控制单元用于对消谐装置进行逻辑控制，消弧线圈控制单元用于对消弧线圈逻辑控制。
51.具体在接线端子上分别连接输出端到接触器的线包，分别控制消谐装置和消弧线圈回路，实现消谐装置和消弧线圈的控制；
52.消谐装置和消弧线圈的反馈，将消谐装置和消弧线圈的辅助触点，分别接到本设备的反馈端子，实现消谐装置和消弧线圈的状态返回。
53.本发明使电容电流的测量由周期性和线路运行方式发生变化时测量，变化为实时监测消谐装置残余电流和脱谐度计算系统补偿后的电容电流，达到需要调整消谐装置参数时，预警并远端和就地利用信号注入法监测电容电流值；实现了在测试过程中消谐装置及消弧线圈的自动化逻辑控制；实现了消谐装置端电压和电流的实时监测，达到了保护消谐装置和电网安全；电容电流的本地及远端测试；使得以前每次测量必须人工去现场停电，短接消谐装置和断开消弧线圈，测量完成后，恢复消谐装置和消弧线圈状态，变得远程及本地都可以测试，而且在测试过程中看到了消谐装置和消弧线圈的状态。