容性設(shè)備在線監(jiān)測

1、容性設(shè)備在線監(jiān)測有效容性設(shè)備在線監(jiān)測有效 性分析及算法改進性分析及算法改進 主要內(nèi)容 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 二、信號采集影響因素的分析 三、信號分析方法的改進 四、實例分析 2 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 3 高壓套管電力電容器 電流互感器 耦合電容器電壓互感器 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 4 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 5 電流相量圖絕緣介質(zhì)等效電路圖 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 6 功率三角形 7 硬件法 硬件法不僅需要實現(xiàn)硬件采樣還要進行數(shù)據(jù)處理分析，受到硬件采集及 處理性能的限制，容易受到硬件元件的零漂、諧波干擾以及硬件處理環(huán)節(jié)的 累計誤差。 一、容性設(shè)備在線監(jiān)測的概述 一、容性

2、設(shè)備在線監(jiān)測的概述 軟件法軟件法主要用于集中式、分布式監(jiān)測系統(tǒng)，采用波形分析的思路，硬件 只完成采樣，通過編寫多種上位機軟件算法處理干擾、諧波的影響，較為靈 活。主要有：波形波形擬合擬合法法（基于最小二乘法）、濾波法、諧波分析法（基于最小二乘法）、濾波法、諧波分析法。 8 (軟件法) 軟件法處理的基波不受高次諧波和電子線路產(chǎn)生的零漂的影響；克服硬 件法的模擬測量法抗干擾能力差的特點；即提高了測量精度及測量結(jié)果的穩(wěn) 定性。 二、信號采集影響因素的分析 9 二、信號采集影響因素的分析 3.PT3.PT二次負(fù)荷的變化二次負(fù)荷的變化 電壓互感器的測量精度與其二次側(cè)負(fù)荷的大小有關(guān)，如果PT 二次負(fù)荷不

3、變，則角差基本固定不變。 4 4. . 環(huán)境因素環(huán)境因素 戶外環(huán)境，運行電壓較高，易受到溫度、濕度、外絕緣污穢的影響，造 成表面泄露，使損耗增大，造成在線監(jiān)測數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。 5 5. .其它運行項的其它運行項的電場及磁場電場及磁場耦合耦合干擾干擾 變電站內(nèi)的運行電氣設(shè)備除了要承受工作電壓的作用，還會受相鄰的其 它電氣設(shè)備產(chǎn)生的電場影響，會影響傳感器的靈敏度與可靠性。 6.6.其它實際操作中的其它實際操作中的因素因素 如電氣接線，傳感器質(zhì)量因素，BNC接頭出現(xiàn)問題等。 10 三、信號分析方法的改進 1.軟件法采集的信號在進行處理前需進行A/D轉(zhuǎn)換，在提取信號特征值時 需利用算法進行分析，信號處理的

4、效果涉及到采樣頻率采樣頻率、采樣點數(shù)采樣點數(shù)、數(shù)據(jù)分?jǐn)?shù)據(jù)分 析析法三種關(guān)鍵要素。 11 采樣頻率 波形真實度 信噪比 后期處理時間 2.諧波分析法諧波分析法 在對數(shù)據(jù)進行分析時，無論是諧波分析法還是濾波法，都是基于固定的 基頻50Hz進行計算的。采樣點數(shù)也都是按照整數(shù)周期計算，但實際的電 網(wǎng)頻率往往在49.850.2Hz范圍內(nèi)波動，甚至在更大范圍內(nèi)波動，不能確保積 分長度是整周期。 對于諧波分析法諧波分析法來講，采樣通常在非同步情況下進行, 即使采用了跟蹤 鎖相技術(shù), 采樣頻率的控制也很困難, 故難以實現(xiàn)嚴(yán)格的同步采樣，產(chǎn)生頻頻 率泄露率泄露問題。文獻1提出改進方向： 采用軟件法計算出信號基波

5、的真實頻率， 利用真實頻率確定最佳采樣頻率和采樣點數(shù)； 再利用傅里葉分解求取tan。 參考文獻1：鄒艷平. 電氣設(shè)備介質(zhì)損耗在線測量的諧波分析法研究J. 黑龍江電力,2008,01:13-15. 12 13 （1） （2） 14 （3） 利用插值法找到任意兩個同向過零點 的位置Z1和Z2，進行積分計算。 參考文獻2:左自強,徐陽,曹曉瓏,劉斌. 計算 電容型設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的相關(guān)函數(shù)法的改進 J. 電網(wǎng)技術(shù),2004,18:53-57. 4.灰度關(guān)聯(lián)分析灰度關(guān)聯(lián)分析 tan的測量結(jié)果除了與絕緣狀態(tài)有關(guān)，還與時間、溫度、濕度、電場、 磁場等其它因素有關(guān)，且具有分散性。但tan的測量結(jié)果與這些因素

6、的相 關(guān)性、影響因子尚未明了。利用灰度關(guān)聯(lián)分析法可以通過大量的在線監(jiān)測數(shù) 據(jù)進行分析，得到tan和這些因素的相關(guān)性。 灰色系統(tǒng)理論，是對系統(tǒng)變化發(fā)展態(tài)勢的定量描述和比較的方法，利用 已知信息去揭示未知信息，即系統(tǒng)的“白化白化”問題。變化發(fā)展態(tài)勢的比較， 依據(jù)空間理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，按照規(guī)范性、偶對稱型、整體性和接近性的原 則，確定參考序列和若干比較序列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度關(guān)聯(lián)度，尋求系統(tǒng)中各 因素間的主要關(guān)系，找出影響目標(biāo)值的重要因素。采用的是曲線幾何形狀分 析比較的方法，認(rèn)為幾何形狀越接近則變化發(fā)展態(tài)勢越接近，關(guān)聯(lián)度就越大。 15 將灰關(guān)聯(lián)分析引入容性設(shè)備絕緣狀況診斷，通過介損變化曲線

7、與外界影 響變化曲線的關(guān)聯(lián)度大小及排序進行診斷，可降低對診斷知識的要求，避免 搜集完整樣本的困難。 灰關(guān)聯(lián)分析步驟如下： 1）確定參考序列x0和比較序列xj: 2)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)： 16 （4.1） （4.2） 17 （4.3） （4.4） （4.5） 與參考序列變化態(tài)勢越接近者，其關(guān)聯(lián)度越大。 診斷思想：診斷思想： 當(dāng)絕緣狀態(tài)良好時，環(huán)境溫度、濕度變化對介損結(jié)果的影響要明顯一些。 而當(dāng)絕緣狀況下降時，設(shè)備本體溫度對tan的影像增強，而外界溫濕度的影 響相對減弱?？梢姡绻鹴an序列與環(huán)境溫度、濕度序列變化接近，可認(rèn)為 絕緣狀況良好或正常；如果tan序列與設(shè)備溫度序列變化接近，則認(rèn)為絕緣 有一定

8、的劣化。因此，可以采用灰關(guān)聯(lián)度對不同監(jiān)測序列之間的相近程度進 行量化，從而判斷絕緣的狀況。 18 四、灰度關(guān)聯(lián)法的實例分析 對山東某110kV變電站容性設(shè)備進行在線監(jiān)測，以兩臺主變套管的監(jiān)測結(jié) 果為例進行分析。圖1（a）、圖1（b）分別為2002年5月30日至5月31日兩天 1號變和2號變A相套管的介損在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。圖1（c）、1（d)、1（e）分別 為對應(yīng)時間段內(nèi)母線電壓值、環(huán)境溫度和濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)。 19 圖1（a）1號變A相套管介損 圖1（b）2號變A相套管介損 20 圖1（c）母線電壓監(jiān)測數(shù)據(jù) 圖1（d）環(huán)境溫度數(shù)據(jù) 圖1（e）環(huán)境濕度數(shù)據(jù) 21 表表1 1 兩臺主變套管介損與各影響因素的灰關(guān)聯(lián)度兩臺主變套管介損與各影響因素的灰關(guān)聯(lián)度 結(jié)論： 1.1號變3相套管的介損與電壓的關(guān)聯(lián)度最大，2號3想套管的介損與濕 度的關(guān)聯(lián)度最大，即2號變得絕緣狀況由于1號變； 2.1號變中的B相、C相介損與電壓的關(guān)聯(lián)度大于A相的關(guān)聯(lián)度，絕緣老 化更嚴(yán)重； 3.圖1（a）、（b）、（c）中，對于1號A相套管，當(dāng)電壓較高時，介損較 低，而當(dāng)電壓較低