[发明专利]一种高压容性设备绝缘在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于电气设备状态维修技术领域，尤其涉及一种用于在线监测变电站高压容性设备绝缘性能的方法。

背景技术

电气设备是组成电力系统的基本元件，是保证供电可靠性的基础，电气设备的安全运行是电力系统安全、稳定、经济运行的前提条件。而电力设备在运行过程中，其绝缘介质要承受热、电、化学、机械等多种因素的作用，设备绝缘不可避免地发生劣化，严重时可能导致绝缘功能的丧失，从而引发设备故障，甚至引发电网事故。

为了保证设备能安全可靠的运行，需要对设备绝缘状况进行检测，掌握设备运行的情况，防患于未然。目前，电力系统大都是通过定期进行常规离线预防性试验的方法对设备的绝缘状态进行检测，但近年来随着电压等级的提高和电气设备的大容量化、高电压化、结构多样化和密封化，原有的离线预防性试验的方法已经难以满足现代电力系统的实际需要，探索以在线监测为基础的状态维修势在必行。

绝缘在线监测技术是近年来发展迅速又跨多学科的新兴技术领域，电子技术、传感器技术、光纤技术、计算机技术、通信和信息处理等技术的发展和各领域的相互渗透，使绝缘在线监测方法发生了质的变化。国内外都研制出一系列可实用的绝缘在线监测仪和装置。然而，从目前国内高压电气设备绝缘在线监测的现状来看，大多监测系统运行并不可靠，依然存在很多问题，主要表现在：

1.传感器抗环境温度、湿度变化和电磁干扰的能力比较差，易导致信号畸变，引起介质测量不够准确，稳定性差，测量误差大。

2.由于设备运行时周围有着强大的电磁干扰，而传统的监测系统的通信采用电传输，抗干扰能力差，信号易畸变，容易发生误判；而且连接现场监控设备和监控室的电气电缆很容易成为连接强电侧和弱电侧的安全隐患。

3.绝缘在线监测系统结构设计不合理，现场安装工作量大，维修困难。

发明内容

本发明的目的在于克服传统在线监测系统的不足，提供一种工作可靠，操作方便，实施安全的高压容性设备绝缘性能在线监测方法。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种基于光同步、光供能和光传输的高压容性设备绝缘在线监测方法，容性设备电压信号通过变电站电压互感器和一个二次分压线圈获取；容性设备绝缘泄漏电流信号通过穿芯式有源零磁通微电流传感器在设备末屏接电线上获取；环境温湿度参数由温湿度传感器获取。获取的电压、电流和温湿度信号通过光供电数据链路OPDL(Optically Powered Data Link)送入到工控机，工控机上的软件系统进行数据处理，得出容性设备的绝缘参数。

本发明所述的光供电数据链路OPDL，它由远端模块、数据光纤、能量光纤和本地模块四部分组成。数据光纤和能量光纤用于连接远端模块和本地模块，进行能量和数据信号的传输。

所述的远端模块包括高压侧A/D转换模块、寄存器、电/光变换模块和光电能转换模块。所述高压侧A/D转换模块与电压、电流和温湿度传感器电连接，将传感器输出的电压、电流和温湿度信号进行A/D转换并存入寄存器。寄存器与电/光变换模块相连，电/光变换模块将寄存器中的数字信号变换为光信号，通过数据光纤传输回本地模块。所述的高压侧A/D转换模块、寄存器、电/光变换模块工作所需的电能全部由光电能转换模块提供。所述的光电能转换模块通过能量光纤与本地模块相连，本地模块中激光器发出高能激光，通过能量光纤到达远端模块，光电能转换模块接收到高能激光将光能转换为电能，为高压侧A/D转换模块、寄存器、电/光变换模块提供电能。同时远端模块还具有+/-5V电源输出接口，功率1W，为三相的穿芯式有源零磁通微电流传感器提供电能。

所述的本地模块包括电源、驱动电路、激光器、光/电变换模块和信号处理与D/A转换模块；光/电变换模块用于接收数据光纤传回的光信号，将其变换为电信号，其后和信号处理与D/A转换模块电连接，经过信号处理和D/A将信号输出给工控机。所述激光器为4.5W，在驱动电路的控制下发出高能激光，通过能量光纤为远端模块提供能量，并通过能量的通断实现光信号的同步触发机制，实现电压、电流和温湿度信号的同步采集。所述电源为信号处理与D/A转换模块、光/电变换模块、驱动电路和激光器提供所需电能；

所述的穿芯式有源零磁通微电流传感器铁芯为坡莫合金，采用深度负反馈技术和双层屏蔽措施，对铁芯自动补偿，使铁芯工作在理想的零磁通状态。该传感器能够准确检测100μA～700mA的工频电流，相位变换误差小于0.01°，满足强电磁干扰环境下泄漏电流取样精度。