1000KV高压并联电抗器的监测系统和方法.pdf

1、10申请公布号CN104142423A43申请公布日20141112CN104142423A21申请号201410394795922申请日20140812G01R19/25200601G01D21/0220060171申请人国网上海市电力公司地址200002上海市黄浦区南京东路181号申请人华东电力试验研究院有限公司72发明人刘闯周行星田昊洋袁志文彭伟74专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人叶敏华54发明名称1000KV高压并联电抗器的监测系统和方法57摘要本发明涉及一种1000KV高压并联电抗器的监测系统和方法，系统包括加速度传感器、噪声传感器、电流传感器、IEPEA/D

2、采样模块、隔离式A/D采样模块、工控机、MESH无线通讯模块和上位机服务器，加速度传感器和噪声传感器分别设于高压并联电抗器表面，连接IEPEA/D采样模块，所述的电流传感器设于高压并联电抗器三相中性点和地之间，连接隔离式A/D采样模块，IEPEA/D采样模块和隔离式A/D采样模块分别连接工控机，工控机与上位机服务器之间通过MESH无线通信模块连接。与现有技术相比，本发明实现对1000KV高压并联电抗器的运行状态进行监测和综合评价，诊断早期异常，及时发出报警信号。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图1页10申请

3、公布号CN104142423ACN104142423A1/2页21一种1000KV高压并联电抗器的监测系统，其特征在于，包括加速度传感器、噪声传感器、电流传感器、IEPEA/D采样模块、隔离式A/D采样模块、工控机、MESH无线通讯模块和上位机服务器，所述的加速度传感器和噪声传感器分别设于高压并联电抗器表面，连接IEPEA/D采样模块，所述的电流传感器设于高压并联电抗器三相中性点和地之间，连接隔离式A/D采样模块，所述的IEPEA/D采样模块和隔离式A/D采样模块分别连接工控机，所述的工控机与上位机服务器之间通过MESH无线通信模块连接；加速度传感器和噪声传感器输出的信号接入到IEPEA/D采

4、样模块中转化为数字信号，传入工控机，电流传感器的信号接入到隔离式A/D采样模块中转化为数字信号，传入工控机，工控机处理采集的数字信号获得监测评价数据，将数据通过MESH无线通讯模块传输到上位机服务器，上位机服务器保存数据，并根据监测评价数据产生报警。2根据权利要求1所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测系统，其特征在于，所述的电流传感器为霍尔电流传感器。3一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，包括以下步骤步骤S1实时采集高压并联电控器的加速度信号、噪声信号以及三相中性点处的电流信号；步骤S2采用低通滤波的算法从电流信号中分离出直流分量和交流分量，保存电流的定值、时域信号；步

5、骤S3对加速度信号和噪声信号进行频域处理，获得加速度和噪声的定值、时域信号和频率信号；步骤S4判断获得的定值是否大于预设的限值，若是，则将异常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送，若否，则设定间隔时间周期，将正常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送；步骤S5远程终端保存数据，当接收为异常的定值、时域信号和频率信号时，发出预警。4根据权利要求3所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的低通滤波算法的截止频率为16HZ。5根据权利要求3所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为301将加速度和噪声信号进行带通滤波，截止频率选择为

6、50HZ整数倍5HZ，一直处理到2000HZ；302将带通滤波后的加速度和噪声时域数据进行FFT算法处理，得到相应的定值、时域信号和频域信号。6根据权利要求5所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的远程终端的数据存储使用三种表格主数据表、时域数据表、频域数据表。7根据权利要求6所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的主数据表存储每个采样时刻的时间、时域波形的采样频率、电流时域信号数据分离出的直流电流，以及电流信号、加速度信号和噪声信号的特征值。8根据权利要求7所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的电流信号的特征值包

7、括最大值、分离出的交流电流的幅值、有效值，所述的加速度和噪声权利要求书CN104142423A2/2页3信号的特征值包括时域最大值、均方差值、平均值以及频域最大值以及相应的频率。9根据权利要求6所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的时域数据表存储电流、加速度和噪声原始采集数据的纵坐标和横坐标，横坐标通过采样时刻的采样率计算得到。10根据权利要求6所述的一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，其特征在于，所述的频域数据表存储加速度和噪声在2000HZ时的频域信号数据。权利要求书CN104142423A1/4页41000KV高压并联电抗器的监测系统和方法技术领域000

8、1本发明涉及电力系统监测技术领域，尤其是涉及一种1000KV高压并联电抗器的监测系统和方法。背景技术0002并联电抗器是高电压、远距离交流输电网络中不可缺少的重要设备，用来补偿输电线上的充电电流，减弱电容效应，限制系统工频电压升高和操作过电压，消除同步发电机带空载长线时产生的自励磁现象。1000KV特高压输电线路的充电功率大，就单位长度输电线路而言，它的充电功率是500KV输电线路的45倍，需要并联大容量的1000KV电抗器进行无功补偿。00031000KV电抗器在特高压输电线路中具有至关重要的作用，其试验工作、日常监测和评价工作就显得尤为重要，而目前，1000KV高抗的在线监测和评价工作还开

9、展不多，有必要进行研究和分析。0004中国专利CN103529368A公开了一种变电站高压并联电抗器超高频局部放电在线监测系统，含有信号采集器、信号处理器和显示器，信号采集器安装在变电站高压并联电抗器内部，信号采集器与信号处理器连接，信号处理器与显示器连接，信号采集器采用特高频传感器。该发明不涉及具体1000KV电抗器监测的数据类型，以及监测数据处理、电抗器工作状态评价方法。发明内容0005本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种1000KV高压并联电抗器的监测系统和方法，实现对1000KV高压并联电抗器的运行状态进行监测和综合评价，诊断早期异常，及时发出报警信号，同时为改善运

10、行条件、实现状态管理提供现场数据。0006本发明的目的可以通过以下技术方案来实现0007一种1000KV高压并联电抗器的监测系统，包括加速度传感器、噪声传感器、电流传感器、IEPEA/D采样模块、隔离式A/D采样模块、工控机、MESH无线通讯模块和上位机服务器，所述的加速度传感器和噪声传感器分别设于高压并联电抗器表面，连接IEPEA/D采样模块，所述的电流传感器设于高压并联电抗器三相中性点和地之间，连接隔离式A/D采样模块，所述的IEPEA/D采样模块和隔离式A/D采样模块分别连接工控机，所述的工控机与上位机服务器之间通过MESH无线通信模块连接；0008加速度传感器和噪声传感器输出的信号接入

11、到IEPEA/D采样模块中转化为数字信号，传入工控机，电流传感器的信号接入到隔离式A/D采样模块中转化为数字信号，传入工控机，工控机处理采集的数字信号获得监测评价数据，将数据通过MESH无线通讯模块传输到上位机服务器，上位机服务器保存数据，并根据监测评价数据产生报警。0009所述的电流传感器为霍尔电流传感器。说明书CN104142423A2/4页50010一种1000KV高压并联电抗器的监测方法，包括以下步骤0011步骤S1实时采集高压并联电控器的加速度信号、噪声信号以及三相中性点处的电流信号；0012步骤S2采用低通滤波的算法从电流信号中分离出直流分量和交流分量，保存电流的定值、时域信号；0

12、013所述的低通滤波算法的截止频率为16HZ；0014步骤S3对加速度信号和噪声信号进行频域处理，获得加速度和噪声的定值、时域信号和频率信号；0015所述的步骤S3具体为0016301将加速度和噪声信号进行带通滤波，截止频率选择为50HZ整数倍5HZ，一直处理到2000HZ；0017302将带通滤波后的加速度和噪声时域数据进行FFT算法处理，得到相应的定值、时域信号和频域信号；0018步骤S4判断获得的定值是否大于预设的限值，若是，则将异常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送，若否，则设定间隔时间周期，将正常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送；0019步骤S5远程终端保存数据，当接收

13、为异常的定值、时域信号和频率信号时，发出预警；0020所述的远程终端的数据存储使用三种表格主数据表、时域数据表、频域数据表。0021所述的主数据表存储每个采样时刻的时间、时域波形的采样频率、电流时域信号数据分离出的直流电流，以及电流信号、加速度信号和噪声信号的特征值。0022所述的电流信号的特征值包括最大值、分离出的交流电流的幅值、有效值，所述的加速度和噪声信号的特征值包括时域最大值、均方差值、平均值以及频域最大值以及相应的频率。0023所述的时域数据表存储电流、加速度和噪声原始采集数据的纵坐标和横坐标，横坐标通过采样时刻的采样率计算得到。0024所述的频域数据表存储加速度和噪声在2000HZ

14、时的频域信号数据。0025与现有技术相比，本发明具有以下有益效果00261本发明包括加速度传感器、噪声传感器、电流传感器、IEPEA/D采样模块、隔离式A/D采样模块，通过监测1000KV高压并联电抗器的加速度、噪声和中性点电流，可以有效地综合判断高抗的运行状态，实现监测和综合评价，诊断早期异常，及时发出报警信号，同时为改善运行条件、实现状态管理提供现场数据；00272本发明实时监测数据，通过工控机的处理，对比是否超过预设的限制，积累高抗异常时的评价数据，若正常运行，则间隔一定时间进行数据存储；00283本发明上位机服务器专门设计了数据存储方式，包括主数据表、时域数据表、频域数据表，可大量减小

15、数据的存储空间，以及产生报警；00294本发明针对1000KV高压并联电抗器运行状态，在工控机上采用带通滤波、频域处理等方法，实现监测数据的特征值提取；例如中性点的电流同时包含交直流分量，需要进行分离，其中交流电流为50HZ整数倍的正弦波，则采用低通滤波器的截止频率为1说明书CN104142423A3/4页66HZ；1000KV高压并联电抗器的振动频率为50HZ的整数倍，则加速度处理时带通滤波的截止频率选择为50HZ整数倍5HZ。附图说明0030图1为本发明一种1000KV高压并联电抗器的监测系统结构图；0031图2为本发明一种1000KV高压并联电抗器的监测方法流程图。0032图中1、加速度

16、传感器，2、噪声传感器，3、电流传感器，4、IEPEA/D采样模块，5、隔离式A/D采样模块，6、工控机，7、MESH无线通讯模块，8、上位机服务器，9、高压并联电抗器。具体实施方式0033下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。0034如图1所示，一种1000KV高压并联电抗器的监测系统，包括加速度传感器1、噪声传感器2、电流传感器3、IEPEA/D采样模块4、隔离式A/D采样模块5、工控机6、MESH无线通讯模块7和上位机服务器8，加速度传感器1和噪声传感器2为各十二个

17、，分别设于三台高压并联电抗器A、B、C表面，连接IEPEA/D采样模块4，所述的电流传感器3采用1个霍尔电流传感器，设于高压并联电抗器9三相中性点N和地之间，连接隔离式A/D采样模块5，IEPEA/D采样模块4和隔离式A/D采样模块5分别连接工控机6，工控机6与上位机服务器8之间通过MESH无线通信模块7连接。0035加速度传感器1和噪声传感器2输出的信号接入到IEPEA/D采样模块4中转化为数字信号，传入工控机6，电流传感器3的信号接入到隔离式A/D采样模块5中转化为数字信号，传入工控机6，工控机6处理采集的数字信号获得监测评价数据，将数据通过MESH无线通讯模块7传输到上位机服务器8，上位

18、机服务器8保存数据，并根据监测评价数据产生报警。0036如图2所示，基于上述系统所采用的1000KV高压并联电抗器的监测方法，包括以下步骤0037步骤S1实时采集高压并联电控器9的加速度信号、噪声信号以及三相中性点N处的电流信号。由加速度传感器1、噪声传感器2、电流传感器3、IEPEA/D采样模块4和隔离式A/D5采样模块完成相应数据采集。0038步骤S2采用低通滤波的算法从电流信号中分离出直流分量和交流分量，保存电流的定值、时域信号，低通滤波算法的截止频率为16HZ；0039具体为现场工控机6对传入的信号进行数据处理，对于电流检测，检测到的结果是交流电流与直流电流，通过中性点N的交流电流为5

19、0HZ整数倍的正弦波，通过低通滤波器将交、直流电流分离。0040步骤S3对加速度信号和噪声信号进行频域处理，包括带通滤波和FFT算法处理，获得加速度和噪声的定值、时域信号和频率信号；0041步骤S3具体为0042301将加速度和噪声时域信号进行带通滤波，截止频率选择为50HZ整数倍说明书CN104142423A4/4页75HZ，一直处理到2000HZ；0043302将带通滤波后的加速度和噪声时域数据进行快速傅氏变换FASTFOURIERTRANSFORMATION，FFT处理，得到相应的时域信号和频率信号；0044本实施例监测方法中，电流、加速度、噪声的采样率都为10KS/S，采样时间为LS，

20、时域采样点为10000，加速度和噪声信号频域变换后的频率分辨率为1。0045步骤S4判断获得的定值是否大于预设的限值，若是，则将异常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送，若否，则设定间隔时间周期，将正常的定值、时域信号和频率信号向远程终端发送。0046其中，工控机6监测实时数据设置的限值为直流电流为6A，加速度频域幅值为01G，噪声为120DB，不超过限值的数据只要每个小时保存一次数据即可，其他数据丢弃。0047步骤S5远程终端使用三种表格主数据表、时域数据表、频域数据表进行数据的保存，当接收为异常的定值、时域信号和频率信号时，发出预警。0048主数据表存储每个采样时刻的时间、时域波形的采

21、样频率、电流时域信号数据分离出的直流电流，以及电流信号、加速度信号和噪声信号的特征值。0049电流信号的特征值包括最大值、分离出的交流电流的幅值、有效值，加速度和噪声信号的特征值包括时域最大值、均方差值、平均值以及频域最大值以及相应的频率。0050时域数据表存储电流、加速度和噪声原始采集数据的纵坐标和横坐标，横坐标通过采样时刻的采样率计算得到。0051频域数据表存储加速度和噪声在2000HZ时的频域信号数据。0052可知，工控机6只是暂时保存数据，将保存的数据通过MESH无线通讯模块7传输到上位机服务器8，上位机服务器8的作用是保存数据和查看数据，以及产生报警。说明书CN104142423A1/1页8图1图2说明书附图CN104142423A