[发明专利]超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：包括用于采集超、特高压电网中多组限压器单元的泄漏电流和电压的数据采集单元、用于对采集信号进行分析诊断和故障报警的地面监控平台以及用于将数据采集单元采集到的信号传输到地面监控平台的光纤信号传输单元；多组限压器单元均包括两柱限压器，两柱限压器并联在高压母线和低压母排之间；所述数据采集单元包括用于采集限压器单元的电压的第一分压器、限压器测量箱和多个用于采集限压器单元的泄漏电流的微电流互感器；所述限压器测量箱包括电磁屏蔽壳体和设置在电磁屏蔽壳体中的数据采集板卡；所述地面监控平台包括数据处理单元；多个微电流互感器的信号采集端分别与多组限压器单元的电流信号输出端相连接，多个微电流互感器的信号输出端均与数据采集板卡的信号输入端相连接；第一分压器的信号采集端分别与多组限压器单元的电压信号输出端相连接，第一分压器的信号输出端与数据采集板卡的信号输入端相连接。

2.如权利要求1所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：每组限压器单元中的两柱限压器通过铝排并联在一起，铝排的两端分别连接在两柱限压器的底板上。

3.如权利要求2所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：每组限压器单元中的任一一柱限压器的底板上引出一段连接线连接到低压母排上，微电流互感器的信号采集端与该连接线相连接，每组限压器单元中两柱限压器的高压接线端均连接在高压母线上。

4.如权利要求1-3任一所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：所述光纤信号传输单元包括光纤柱和分别设置在光纤柱两端的两个光电转换模块，两个光电转换模块分别与数据采集板卡和数据处理单元的信号传输接口相连接。

5.如权利要求4所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：还包括第二分压器，第二分压器的高压接线端和低压接线端分别连接在高压母线和低压母排上，第二分压器的电压输出端分别与微电流互感器的电压输入端和数据采集板卡的电压输入端相连接，用于给数据采集单元微电流互感器和数据采集板卡提供直流电源。

6.如权利要求5所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统，其特征在于：所述数据采集板卡的电压输入端设置有用于防止浪涌电流破坏数据采集板卡的限流限压保护模块。

7.使用权利要求1-6任一项所述的超、特高压串补装置中限压器的状态监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：微电流互感器和第一分压器分别采集限压器单元的泄漏电流和电压，并将采集到的信号传输到数据采集板卡；

步骤B：数据采集板卡将采集到的泄漏电流信号和电压信号经过光纤信号传输单元传输到数据处理单元；

步骤C：数据处理单元对泄漏电流信号和电压信号进行分析处理，具体包括步骤C1-C3：

步骤C1：数据处理单元将采集到的限压器单元的泄漏电流信号和电压信号应用基于布莱克曼-哈里斯窗的快速傅里叶变换和双峰插值算法进行计算；

布莱克曼-哈里斯窗的余弦窗一般表达式为：

a_k为余弦窗的项数，N为采样点数，K＝3，a₀＝0.35875，a₁＝0.48829，a₂＝14128，a₃＝0.01168；

计算基波与三次谐波分量参数，将限压器单元的漏泄电流信号进行双峰差值运算，计算完毕后即可得到基波电流幅值I₁，基波电流相位θ_i1，三次谐波电流幅值I₃，三次谐波电流相位θ_i3；全电流幅值I可通过各次谐波幅值平方和计算得出；

对第一分压器测量得到电压信号进行双峰差值运算得到基波相位θ_u1，可求出基波阻性电流I_r1：

I_r1＝I₁cos(θ_u1-θ_i1)

阻性电流三次谐波分量与阻性电流基波分量反相，阻性电流三次谐波分量幅值I_r3计算公式为：

I_r3＝I₃cos(θ_u1+180°-θ_i3)

步骤C2：运用谐波分析法，即通过基波阻性电流I_r1及阻性电流三次谐波分量幅值I_r3的变化来对多组限压器单元的运行状况进行判别：当限压器阀片老化时，阻性电流三次谐波分量幅值I_r3会显著增加；当限压器内部受潮时，基波阻性电流I_r1显著增加；

步骤C3：对多组限压器单元的泄漏电流信号分别进行差分对比并定位故障限压器单元；由于多组限压器单元同时出现问题概率较低，若某限压器单元出现故障，其泄漏电流参量超过设定阈值或和其它组限压器单元的测量数据存在较大差异时，监测系统即定位为故障限压器单元，启动故障告警，提醒工作人员及时维修。