本發(fā)明涉及輸電線路中一次設(shè)備異常監(jiān)測，具體涉及一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前電力系統(tǒng)大量一次設(shè)備，除了變壓器等核心設(shè)備配備了昂貴的在線監(jiān)測裝置，大量的一次設(shè)備，如電抗器、電容器、互感器等，并沒有配備相應(yīng)的在線監(jiān)測裝置，如果其設(shè)備內(nèi)部發(fā)生了局部故障，或者缺陷，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到相應(yīng)的處理，隨著其發(fā)展，可能造成電力運(yùn)行的事故。而將核心設(shè)備的在線監(jiān)測裝置廣泛用于所有一次設(shè)備是一件成本過于高昂的事情。因此，如何設(shè)計(jì)一種廣泛且成本不高的一次設(shè)備的異常監(jiān)測方法，是亟需考慮的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明基于寬頻暫態(tài)電壓和電流波形的測量技術(shù)，提供一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，可以實(shí)現(xiàn)廣泛并聯(lián)一次設(shè)備在線異常感知。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，包括：

4、在一次設(shè)備所在高壓側(cè)線路配置能測量暫態(tài)電壓的寬頻暫態(tài)電壓測量裝置；

5、在所述一次設(shè)備的接地線設(shè)置用于測量所述一次設(shè)備的接地電流波形的非接觸式寬頻電流測量裝置；

6、將所述一次設(shè)備進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換成t型寬頻等效模型；

7、根據(jù)所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置測量到的所述t型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流；

8、將所述理論的一次側(cè)接地電流與所述非接觸式寬頻電流測量裝置檢測到的所述t型寬頻等效模型的實(shí)際的一次側(cè)接地電流進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷所述一次設(shè)備是否異常。

9、作為優(yōu)化，所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置與非接觸式寬頻電流測量裝置均與計(jì)算機(jī)電連接。

10、作為優(yōu)化，所述一次設(shè)備接在一次高壓線路和地之間；若所述一次設(shè)備有多臺，多臺所述一次設(shè)備是并聯(lián)設(shè)置，所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置設(shè)置在多臺所述一次設(shè)備并聯(lián)設(shè)置的共同一次高壓線路上。

11、作為優(yōu)化，所述非接觸式寬頻電流測量裝置與所述一次設(shè)備一一對應(yīng)設(shè)置。

12、作為優(yōu)化，將所述一次設(shè)備進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換成t型寬頻等效模型的具體過程為：

13、a1、令所述一次設(shè)備與所述線路連接的一端為一次端，與地連接的一端為接地端，將所述一次端與地之間作為端口一，所述接地端與地之間作為端口二；

14、a2、通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測量所述端口一和端口二在設(shè)置頻帶內(nèi)的散射參數(shù)s11、s12、s21和s22；其中，s11是端口一的反射參數(shù)，s12是端口一至端口二的傳遞參數(shù)，s22是端口二的反射參數(shù)，s21是端口二至端口一的傳遞參數(shù)；

15、a3、將所述散射參數(shù)s11、s12、s21和s22轉(zhuǎn)換成雙端口阻抗參數(shù)z11、z12、z21和z22；

16、a4、將所述雙端口阻抗參數(shù)z11、z12、z21和z22轉(zhuǎn)換成三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc，三個(gè)單端口模塊組成t型結(jié)構(gòu)；

17、a5、分別基于三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc對應(yīng)構(gòu)建三個(gè)所述單端口模塊的等效電路，從而得到所述一次設(shè)備的t型寬頻等效模型。

18、作為優(yōu)化，所述雙端口阻抗參數(shù)z11、z12、z21和z22的具體公式為：

19、

20、其中，其中，zo是特征阻抗，取50ω；

21、三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc的具體公式為：

22、za＝z11-z12；

23、

24、zc＝z22-z12。

25、作為優(yōu)化，分別基于三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc對應(yīng)構(gòu)建三個(gè)所述單端口模塊的等效電路的具體過程為：

26、a5.1、分別對三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc在測量帶寬內(nèi)進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，分別擬合成留數(shù)和極點(diǎn)型式的有理表達(dá)式：其中，*表示復(fù)共軛，pri和ri分別表示第i個(gè)實(shí)數(shù)極點(diǎn)和留數(shù)，pci、pci*、rci和rci*分別表示第i對復(fù)共軛極點(diǎn)和留數(shù)，h為常數(shù)項(xiàng)，s為拉普拉斯算子；

27、a5.2、將常數(shù)項(xiàng)、實(shí)數(shù)極點(diǎn)、復(fù)共軛極點(diǎn)分別等效為常數(shù)支路g、實(shí)數(shù)極點(diǎn)支路gc以及共軛極點(diǎn)支路電路gclr；

28、a5.3、將每個(gè)所述單端口模塊的阻抗參數(shù)對應(yīng)的常數(shù)支路g、實(shí)數(shù)極點(diǎn)支路gc以及共軛極點(diǎn)支路電路gclr進(jìn)行串聯(lián)最終得到t型寬頻等效模型。

29、作為優(yōu)化，所述常數(shù)支路g包括一個(gè)電阻，令所述常數(shù)支路g上的電阻大小為g0，g0＝1/h；

30、所述實(shí)數(shù)極點(diǎn)支路gc包括一個(gè)并聯(lián)的電阻和電容，令所述實(shí)數(shù)極點(diǎn)支路gc中的電容大小為ci、電阻大小為gi，

31、所述共軛極點(diǎn)支路電路gclr由一個(gè)電阻和電感串聯(lián)組成的串聯(lián)支路與由一個(gè)電阻和電容并聯(lián)組成的并聯(lián)支路并聯(lián)組成，令所述并聯(lián)支路中的電容大小為電阻大小為令所述串聯(lián)支路中的電感大小為電阻大小為

32、作為優(yōu)化，根據(jù)所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置測量到的所述t型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流的具體方法包括：

33、在仿真軟件中設(shè)置所述t型寬頻等效模型，同時(shí)設(shè)置好所述t型寬頻等效模型中電容、電阻、電感的數(shù)量和大小，然后將所述一次側(cè)暫態(tài)電壓輸入至所述仿真軟件中，得到所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流。

34、作為優(yōu)化，根據(jù)所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置測量到的所述t型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流的具體方法包括：

35、將所述t型寬頻等效模型中的每個(gè)電容和電感分別等效轉(zhuǎn)換為由一個(gè)并聯(lián)的電導(dǎo)和理想電流源組成的電感等效模型和電容等效模型，從而使得所述t型寬頻等效模型由電阻、電導(dǎo)和理想電流源構(gòu)成；

36、分別計(jì)算所述電感等效模型和電容等效模型中的電導(dǎo)值gl、gc，gl是所述電感等效模型中的第一電導(dǎo)值，gc是所述電容等效模型中的第二電導(dǎo)值，l和c分別為所述電感等效模型中的電感值和所述電容等效模型中的電容值，△t是計(jì)算步長時(shí)間；

37、分別計(jì)算所述電感等效模型和電容等效模型中的理想電流源i電流源、i′電流源的大小，i電流源、i′電流源分別為所述電感等效模型和電容等效模型中的理想電流源，其中，ik-1、uk-1分別為所述電感等效模型中上一個(gè)計(jì)算步長的電流值，i′k-1、u′k-1分別為所述電容等效模型中上一個(gè)計(jì)算步長的電流值；

38、列寫所述t型寬頻等效模型中的電阻、電導(dǎo)和理想電流源形成的電路矩陣對應(yīng)的方程，并將作為所述t型寬頻等效模型輸入電壓的一次側(cè)暫態(tài)電壓視為已知量，計(jì)算得到所述t型寬頻等效模型輸出端的理論的一次側(cè)接地電流。

39、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

40、本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種廣泛且成本不高的一次設(shè)備的異常監(jiān)測方法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測一次設(shè)備的運(yùn)行情況。

技術(shù)特征：

1.一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置與非接觸式寬頻電流測量裝置均與計(jì)算機(jī)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，所述一次設(shè)備接在一次高壓線路和地之間；若所述一次設(shè)備有多臺，多臺所述一次設(shè)備是并聯(lián)設(shè)置，所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置設(shè)置在多臺所述一次設(shè)備并聯(lián)設(shè)置的共同一次高壓線路上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，所述非接觸式寬頻電流測量裝置與所述一次設(shè)備一一對應(yīng)設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，將所述一次設(shè)備進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換成t型寬頻等效模型的具體過程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，所述雙端口阻抗參數(shù)z11、z12、z21和z22的具體公式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，分別基于三個(gè)單端口模塊的阻抗參數(shù)za、zb、zc對應(yīng)構(gòu)建三個(gè)所述單端口模塊的等效電路的具體過程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，所述常數(shù)支路g包括一個(gè)電阻，令所述常數(shù)支路g上的電阻大小為g0，g0＝1/h；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置測量到的所述t型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流的具體方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述寬頻暫態(tài)電壓測量裝置測量到的所述t型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算所述t型寬頻等效模型的理論的一次側(cè)接地電流的具體方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及輸電線路中一次設(shè)備異常監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于寬頻暫態(tài)電壓、電流的并聯(lián)一次設(shè)備異常監(jiān)測方法，在一次設(shè)備所在線路配置能測量暫態(tài)電壓的寬頻暫態(tài)電壓測量裝置；在所述一次設(shè)備的接地線設(shè)置用于測量所述一次設(shè)備的接地電流波形的非接觸式寬頻電流測量裝置；將所述一次設(shè)備進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換成T型寬頻等效模型；根據(jù)所述T型寬頻等效模型的一次側(cè)暫態(tài)電壓計(jì)算理論的一次側(cè)接地電流；將所述理論的一次側(cè)接地電流與所述非接觸式寬頻電流測量裝置檢測到的所述T型寬頻等效模型的實(shí)際的一次側(cè)接地電流進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷所述一次設(shè)備是否異常。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測一次設(shè)備的運(yùn)行情況。

技術(shù)研發(fā)人員：穆舟,張榆,廖文龍,楊玥坪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9