專利名稱：一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)在線監(jiān)測裝置及方法，特別涉及一種短距離220V～35kV供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置及方法。
背景技術：
隨著工農業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展，供電系統(tǒng)的外絕緣表面污染日益嚴重，絕緣子上沉積的污穢在濕度較大的天氣中很容易發(fā)生污閃，嚴重影響供電系統(tǒng)的可靠性。據(jù)統(tǒng)計，在電力系統(tǒng)總事故數(shù)中污閃事故次數(shù)僅次于雷害，位居第二，但是污閃事故所造成的損害卻是雷害的10倍。全國六大電網(wǎng)幾乎都發(fā)生過大面積污閃，造成了很大的經(jīng)濟損失。為了解決這個問題，增加絕緣子串中絕緣子的數(shù)目，采用耐污絕緣子，在絕緣子表面涂憎水涂料，采用有機合成絕緣子或半導體釉絕緣子，對絕緣子進行定期清洗等各種措施在實際運行中都起到過積極作用。但對減少污閃事故的效果都不理想，原因之一是缺少關于絕緣子污穢程度的全面真實的信息。
通常污穢絕緣子污穢程度可以通過以下指標來衡量等值附鹽密度、污穢表面電導率、泄漏電流和閃絡場強等，其中泄漏電流是由瞬時實際爬電比距，天氣和污穢程度決定的動態(tài)指標。污穢絕緣子表面的污染物如工業(yè)污穢，自然鹽堿和灰塵等在干燥時是不導電的，但是如果空氣的濕度很高，污染物就會變濕，導電性能就會加強，泄漏電流也就增加，當泄漏電流有效值只有幾個mA或幾十個mA，絕緣子運行是不會發(fā)生污閃的；當泄漏電流為幾百mA的情況下污閃就很可能發(fā)生。通過在線實時監(jiān)測絕緣子的泄漏電流(污穢絕緣電阻)來估計絕緣子的污穢程度，并在污閃發(fā)生之前給出污閃報警，從而為實現(xiàn)計劃檢修向狀態(tài)檢修的過渡提供了條件，可進一步提高供電系統(tǒng)的安全運行效率。另外，泄漏電流相對容易測量，適于在線檢測，它包含了絕緣子運行狀態(tài)的足夠信息。但是，要對系統(tǒng)每個絕緣子和套管都安裝傳感器(集流環(huán))是不現(xiàn)實的，因此，無法同時采集所有外絕緣表面的泄漏電流。
目前，現(xiàn)有的不同結構的供電系統(tǒng)外絕緣污穢及閃絡電流在線監(jiān)測裝置，大多采用傳感器取樣的被動在線監(jiān)測方法，不同的差異主要在信號傳輸和處理方式上，而取樣方法幾乎雷同，即需要給每個被檢測的絕緣子或套管單獨安裝傳感器。從而暴露出如下不足，(1)現(xiàn)有以點代面的在線測量方法無法對所有絕緣子或套管同時進行監(jiān)測；(2)測量必須分路分時進行，無法實現(xiàn)高速采樣；(3)傳感器線路多而復雜；(4)均為被動監(jiān)測方式，采樣新信號受到干擾程度較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有采用傳感器取樣的被動在線監(jiān)測方法所存在的缺陷或不足，提供了一種主動式監(jiān)測電力系統(tǒng)外絕緣表面污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置及方法，無需對待測絕緣子加裝傳感器，且監(jiān)測裝置的抗干擾能力強。
為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，包括一個帶有人機接口的下位機、與該下位機的控制輸出相連接的污穢聲光報警單元和污穢實時顯示及評估單元，其特征是，所述的下位機的輸入分別連接兩路采樣信號，其中一路通過與三相架空線相連的星形接法三相電壓互感器的中性點O連接一個直流疊加單元，該直流疊加單元對地之間串接有保護和濾波單元，該保護和濾波單元的輸出通過一個采樣信號調理單元連接到下位機。
另一路通過第一組星形接法三相高壓隔離電容器的中性點P至地的連線連接一個脈沖電流傳感器，該脈沖電流傳感器通過一個脈沖整形與計數(shù)單元連接到下位機，所述第一組星形接法三相高壓隔離電容器與星形接法三相電壓互感器并接。
上述技術方案中，所述的直流疊加單元中包括一個激勵電源En，其正極通過一個遏流電感L連接到電壓互感器的中性點O，電源負極連接到保護和濾波單元，所述遏流電感L與中性點O的之間串聯(lián)一個雙向疊加開關K1的常開觸頭，中性點O和電源負極之間串接雙向疊加開關K1的常閉觸頭，并且并聯(lián)一個交流旁路電容器C1。所述的激勵電源En為1～10V的直流電源或低頻正弦電源；對220V～10kV線路，En為1～4V，對35kV線路，En為5～10V。
所述的保護和濾波單元由一個濾波器及與其連接的一個自動接地保護電路構成。所述的自動接地保護電路包括一個與直流疊加單元輸出連接的自動接地開關K2、一個旁路電容器C2和一個速熔保險；所述自動接地開關K2的第一擲點a通過所述的速熔保險連接到濾波器，自動接地開關K2的第二擲點b直接接地，并且與一個氣體放電管、一個大電流接地保護器和所述旁路電容器C2分別并聯(lián)。
一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征是，下位機通過兩路信號采集過程進行實時監(jiān)控，其中一路信號采集為在與三相架空線相連的星形接法的三相電壓互感器中性點O，通過直流疊加單元向被測三相架空線路疊加一個直流或低頻激勵電源En，用于產(chǎn)生直流或低頻疊加電流Id；在激勵電源En對地之間通過一個保護和濾波單元，濾除流經(jīng)三相電壓互感器中性點、直流疊加單元的三相不平衡電流和交變干擾電流，并對直流或低頻疊加電流Id的過電流進行接地安全保護；通過采樣信號調理單元的的采樣電阻拾取直流或低頻疊加電流Id信號，并將該信號放大輸入到下位機進行計算處理，下位機采用A/D轉換器將采集的疊加電流轉換為數(shù)字信號并將其換算成總的絕緣電阻，給出Rz～t曲線，顯示并存儲；另一路信號采集為通過與三相電壓互感器并接的第一組三相高壓隔離電容器的中性點P至地的連線，連接一個脈沖電流傳感器用于采集三相架空線外絕緣的污閃脈沖電流，該脈沖電流通過脈沖整形與計數(shù)單元整形及計數(shù)輸入到下位機中進行輸電線路外絕緣污穢狀態(tài)的判斷，結合所述疊加方法所獲得的輸電線路外絕緣電阻監(jiān)測的Rz～t曲線綜合進行表面污穢狀態(tài)分析，最后根據(jù)下位機內置的或通過人機接口輸入的臨界設定參數(shù)，由污穢聲光報警單元執(zhí)行報警。
上述方法中，所述的激勵電源En為1～10V的直流電源或低頻正弦電源；對220V～10kV線路，En為1～4V，對35kV線路，En為5～10V。
所述的對直流或低頻疊加電流Id的接地安全保護是在保護和濾波單元中采用自動接地開關K2、速熔保險、氣體放電管以及大電流接地保護器來實現(xiàn)多重保護，當電流Id超標，通過自動開關K2動作，使測量輸入短路；當電流Id更大或者自動開關K2來不及動作，通過速熔保險熔斷，使氣體放電管兩側交流電壓升高后放電導通，使輸入短接；當電流Id過大，使氣體放電管燒毀，最后執(zhí)行大電流接地保護器強行接地，確保監(jiān)測裝置和人員安全。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(1)采用主動式外絕緣表面電阻在線測量方式，其通過直流疊加源的采樣測試，抗干擾能力強，可以同時獲得系統(tǒng)總體外絕緣電阻，進而獲得系統(tǒng)總體外絕緣污穢狀態(tài)，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定；由于直流疊加電流檢測方法相對于交流泄漏電流更容易測量，且抗干擾能力強，更適于在線檢測。同時，Rz～t曲線數(shù)據(jù)包含系統(tǒng)總體絕緣運行狀態(tài)的足夠信息。因此，本發(fā)明中采用測量直流或低頻正弦疊加電流來評估系統(tǒng)絕緣的運行狀態(tài)，這是本發(fā)明與當前污穢在線監(jiān)測方式的本質區(qū)別。
(2)無需對待測絕緣子加裝傳感器(集流環(huán))，即能對供電系統(tǒng)總體絕緣的綜合污穢程度做出即時監(jiān)測；同時具有監(jiān)測輸配電系統(tǒng)內絕緣劣化功能；(3)設計了基于保護功能的濾波電路，通過快速熔絲、氣體放電管、自動保護開關和大電流接地保護等進行多重保護，這些保護優(yōu)缺點互相彌補，能很好地起到保護作用，確保人員和設備的安全；同時通過濾波器濾除三相不平衡電流和交變干擾電流。
(4)可根據(jù)供電系統(tǒng)總體絕緣變化趨勢及時報警，提示外絕緣清掃時機，在對供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)在線監(jiān)測的同時，還可對系統(tǒng)暫態(tài)或永久故障接地點進行測距。
本發(fā)明裝置主要用于AC220V～35kV中、低壓配電站/線路外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測，兼有在線監(jiān)測線路系統(tǒng)總體絕緣狀態(tài)作用。


圖1為本發(fā)明在線監(jiān)測裝置的結構圖。其中1.三相架空線，2.絕緣子，3.三相電壓互感器，9.脈沖電流傳感器，11.第一組三相高壓隔離電容器，12.第二組三相高壓隔離電容器。
圖2為圖1中的直流疊加單元的電路原理圖。其中；En為激勵電源，L為遏流電感，K1為雙向疊加開關，C1為交流旁路電容器。
圖3為圖1中的保護和濾波單元的電路結構圖。其中，21為大電流接地保護器，22為氣體放電管，23為速熔保險，K2為自動接地開關，C2為交流旁路電容器。
圖4為輸配電系統(tǒng)對地絕緣電阻與直流疊加電源的關系圖。圖中R0為激勵電源En的內阻。
具體實施例方式
以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明的一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，包括一個帶有人機接口7的下位機8、與該下位機8的控制輸出相連接的污穢聲光報警單元14和污穢實時顯示評估單元15，下位機8的輸入分別連接兩路采樣信號，其中一路通過與三相架空線1相連的星形接法的三相電壓互感器3的中性點O連接一個直流疊加單元4，該直流疊加單元4對地之間串接有保護和濾波單元5，該保護和濾波單元5的輸出通過一個采樣信號調理單元6連接到下位機8；另一路采樣信號通過第一組三相高壓隔離電容器11的中性點P至地的連線連接一個脈沖電流傳感器9，該脈沖電流傳感器9通過一個脈沖整形及計數(shù)單元10連接到下位機8，第一組星形接法三相高壓隔離電容器11與星形接法三相電壓互感器3并接。所述下位機8為MCS51型單片機；脈沖電流傳感器為9位CHT70/75/150AV型傳感器，電壓互感器3為JDZJ型三相互感器。
本實施例中，第一組星形接法三相高壓隔離電容器11與星形接法三相電壓互感器3并接處還可并接第二組星形接法三相高壓隔離電容器12，連接一個故障接地點測距單元13到下位機8，用于定位故障接地點的位置，便于計劃檢修。
如圖2所示，疊加單元4包括一個激勵電源En，可為1～10伏的直流電源或低頻正弦電源，其正極通過一個遏流電感L連接到中性點O，電源負極連接到保護和濾波單元5，所述遏流電感L與中性點O的之間還串聯(lián)一個疊加開關K1，中性點O和電源負極之間并聯(lián)一個高壓隔離電容器C1。K1為一雙向繼電器開關，是下位機8程序控制的自動開關，閉合K1常開觸頭(此時常閉觸頭斷開)實現(xiàn)激勵電源En在三相電壓互感器3的中性點O和保護濾波單元5之間的疊加，K1常開觸頭斷開為下位機8在線監(jiān)測程序啟動前的狀態(tài)。遏流電感L為為100V、1W的鐵磁線圈，電容器C1為100V、0.1～5μF的PP(聚丙烯)電容器。
疊加開關K1不動作時，常閉觸頭保證三相電壓互感器中性點O通過K1的和濾波保護器保護開關K2的常閉觸頭保持O點的硬接地。當下位機8的程序控制疊加開關K1和濾波保護器接地開關K2動作時，直流或低頻激勵電源En的電壓通過遏流線圈L和三相電壓互感器3送入到三相架空線1，所產(chǎn)生的直流或低頻疊加電流主要為流經(jīng)線路外絕緣表面污穢層的電流Id，該電流經(jīng)由大地和信號調理單元6的采樣電阻回到激勵電源En負極。流經(jīng)三相電壓互感器中性點O、直流疊加單元4和濾波器5的三相不平衡電流和交變干擾電流被圖3中的濾波器24濾除，直流或低頻疊加電流信號在濾波后被信號調理單元6的采樣電阻拾取并經(jīng)由該單元處理。此時的交流通路由旁路電容器C1和C2維持。
如圖3所示，保護和濾波單元5由一個濾波器24及與其連接的一個自動接地保護電路20構成，自動接地保護電路20包括一個單刀雙擲的自動接地開關K2，雙擲開關K2的第一擲點a通過一個速熔保險23連接到濾波器24，濾波器24為一個雙π型LC高階低通濾波器；雙擲開關K2的第二擲點b直接接地，并且與一個氣體放電管22、一個大電流接地保護器21和交流旁路電容器C2分別并聯(lián)。其中氣體放電管22采用型號為B8G070H的陶瓷放電管，里面裝有特殊電氣材料，能保證在電壓加到超過閥值電壓(工頻閥值電壓＜70V)時，發(fā)生放電，正常情況下管子等效電阻為無窮大，保護測量儀器和操作人員的安全。為防止萬一發(fā)生不可預知的單相供電系統(tǒng)外絕緣擊穿接地事故以及三相電壓互感器擊穿事故可能對人員和設備的威脅，本實施例專門研制了大電流(100A以上)接地保護器21，可保證大接地電流持續(xù)流通數(shù)小時以上。大電流接地保護器是利用兩金屬尖銳平行電極之間間隔薄膜材料，利用尖端電場強度比較集中的基本原理，使得薄膜在較低的電壓下實現(xiàn)擊穿短路，擊穿后電極間為短路狀態(tài)，由于平行電極面積大，所以通流能力強，不至于保護器燒毀而失去作用。該保護為一次性使用，動作一次后需要更換，可以有效保護人身和設備的安全。但在一般情況下，由于前面的各種保護措施，該保護器只是最后的保護，所以在線監(jiān)測通常情況下不至于擊穿而需要更換。如多重保護的任何一個環(huán)節(jié)動作，在線監(jiān)測裝置停止工作，需人工排除故障后才能恢復運行。
保護和濾波單元5的工作原理如下正常工作時，直流疊加單元4通過配電系統(tǒng)總絕緣由大地送來的直流電流Id信號通過自動接地開關K2的第一擲點a直接進入濾波器24進行低通濾波。當被監(jiān)測線路或三相電壓互感器出現(xiàn)故障，由O點通過直流疊加單元4送來的電流超標(主要為50Hz工頻電流)達數(shù)百mA以上，自動開關K2動作，使測量輸入短路(也即k2接通第二擲點b)；如果電流Id更大或者自動開關K2來不及動作，速熔保險23熔斷，導致氣體放電管22兩側交流電壓升高，超過氣體放電管閾值時，放電管22導通，使輸入短接；保護儀器和人員安全。若放電電流過大，導致氣體放電管22也燒毀，最后的保護就由大電流接地保護器21執(zhí)行。由于該保護器放電電流可達100A，可保設備輸入端始終處于低電位，可保設備、人員絕對安全。
本發(fā)明裝置的另一個實施例就是在圖1所示裝置的結構基礎上，可通過無線通信的方式將下位機8與一個遠程上位機聯(lián)系起來，進行實時遙測。
根據(jù)本發(fā)明上述實時監(jiān)測裝置的一種在線監(jiān)測方法，通過直流疊加單元4向被測三相架空線路1疊加一個激勵電壓En，對220V～10kV線路，在線路中性點對地之間疊加1～4V，對35kV線路，在線路中性點對地之間疊加5～10V的直流電動勢En。該疊加電壓可以加在線路所有對地絕緣的兩側，所產(chǎn)生的直流或低頻疊加電流主要為流經(jīng)外絕緣表面污穢層的電流Id，該電流經(jīng)由大地和信號調理單元6的采樣電阻回到激勵電源負極。流經(jīng)三相電壓互感器中性點、直流疊加單元4和保護濾波單元5的三相不平衡電流和交變干擾電流被濾波器24濾除，直流或低頻疊加電流信號被信號調理單元6的采樣電阻拾取，并經(jīng)由信號調理單元6放大后輸入到下位機8進行計算處理，下位機8采用A/D轉換器將采集的疊加電流信號轉換為數(shù)字信號并將其換算成總的污穢絕緣電阻Rz，給出Rz～t曲線，存儲后在污穢實時顯示評估單元15上顯示。
本發(fā)明裝置通過直流疊加單元4、保護和濾波單元5的采樣信號進行供電系統(tǒng)外絕緣表面污穢絕緣電阻監(jiān)測的同時，通過與三相電壓互感器并接的第一組三相高壓隔離電容器11的中性點P至地的連線，連接一個脈沖電流傳感器9，采集三相架空線1外絕緣的污閃脈沖電流，該脈沖電流通過脈沖整形與計數(shù)單元10的整形可獲取供電系統(tǒng)外絕緣表面污閃電流次數(shù)NR及污閃電流的波形，通過計算機系統(tǒng)8來對供電系統(tǒng)外絕緣表面污穢狀態(tài)結合所述疊加方法所獲得的輸電線路外絕緣電阻監(jiān)測的Rz～t曲線綜合進行分析、判斷，輸出至污穢實時顯示評估單元15直觀顯示，并根據(jù)計算機系統(tǒng)8內置的或通過人機接口7輸入的設定的臨界參數(shù)，輸出控制信號到污穢聲光報警單元14執(zhí)行報警，提示輸配電線路外絕緣目前是否需要進行清掃或維護。
所述下位機8還可根據(jù)行波法，即通過故障接地點測距單元13向輸電線路疊加一個小的脈沖電壓，測量脈沖返回時間，獲得暫態(tài)或永久接地點位置。
如圖4所示，總的絕緣電阻Rz=EnId,]]>實際上為系統(tǒng)(線路)全部內絕緣電阻R內和外絕緣電阻R外的并聯(lián)，即 而外絕緣電阻 由于內絕緣電阻R內與大氣環(huán)境無關，內絕緣良好時，R內＞＞R外，并且R外本體＞＞R外表面，因此，認為所測量為外絕緣表面電阻R外≈R外表面。當外絕緣故障時，R內與R外相差不大，總絕緣電阻Rz為線路全部內絕緣電阻和外絕緣表面電阻R外的并聯(lián)。當內絕緣出現(xiàn)顯著絕緣劣化時，系統(tǒng)總絕緣電阻Rz將長時維持在一個較穩(wěn)定的低阻水平，計算機根據(jù)內絕緣電阻值的穩(wěn)定性與波動的外絕緣電阻加以區(qū)分并實時報警。
根據(jù)對低壓線路的實測結果，表面污穢絕緣電阻R外表面對于220V～35kV線路，一般在幾十MΩ～GΩ之間，雨天時絕緣電阻會比晴天下降兩個數(shù)量級以上。
總絕緣電阻Rz中包含絕緣子污穢狀況的豐富信息。當污穢受潮嚴重，在高壓線路絕緣子或套管表面的污穢直流漏電流值將很大，污穢電阻值會下降兩個數(shù)量級以上，我們可以把總絕緣電阻Rz的大小作為電網(wǎng)運行安全與否的判據(jù)之一。
以下分別對兩種不同電壓等級的供電線路外絕緣污穢在線監(jiān)測結果分析判斷的具體說明(1)對10kV供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測，通過本發(fā)明上述裝置的激勵電源En給線路疊加一個1V的直流電壓或者一個頻率為5Hz左右的1V正弦交流電壓；該疊加電壓可作用于線路所有對地絕緣的兩側，所產(chǎn)生的直流或交流低頻疊加電流Id為流經(jīng)外絕緣表面污穢層的電流，該電流經(jīng)由大地和信號調理單元6的采樣電阻回到激勵電源En負極。在激勵電源En對地之間通過一個保護和濾波單元5，濾除流經(jīng)三相電壓互感器中性點O、直流疊加單元4和濾波器24的三相不平衡電流和交變干擾電流；通過信號調理單元6的的采樣電阻拾取直流疊加電流信號小于1μA，換算成總的污穢絕緣電阻為5MΩ以上，此時絕緣狀態(tài)良好。同樣方法雨天或相對濕度大于70％時，通過信號調理單元6的的采樣電阻拾取直流或低頻疊加電流信號大于5μA，換算成總的污穢絕緣電阻為1MΩ以下，此時絕緣狀態(tài)已經(jīng)不好，需要及時處理(對本體絕緣)或清掃(對外絕緣表面)當持續(xù)1MΩ以下接地電阻超過1小時，系統(tǒng)提示本體絕緣存在接地點，啟動接地點測距功能，指出接地點位置，提示必須在盡可能短的時間內對該桿塔絕緣子進行處理或更換；當持續(xù)1MΩ接地電阻時間小于1分鐘，系統(tǒng)提示該接地故障屬于外絕緣表面污穢嚴重，需要在盡短的時間內對接地位置附近外絕緣進行清掃。如果出現(xiàn)信號調理單元6的采樣電阻拾取直流或正弦疊加電流信號過大(大于1mA)，且時間超過10分鐘，在線監(jiān)測裝置通過軟件提示線路絕緣狀態(tài)嚴重劣化，系統(tǒng)接地電阻小于5kΩ，接地損耗過大(已超過20kW)，本體絕緣存在永久接地點，啟動接地點測距功能，警示必須立即停電檢修。
(2)對35kV供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測，此時的直流激勵電源En給線路疊加一個5V的直流電壓或一個頻率為5Hz左右的5V的正弦交流電壓，通過信號調理單元6的采樣電阻拾取直流疊加電流信號持續(xù)小于0.05μA，換算成總的污穢絕緣電阻為100MΩ及以上，此時絕緣狀態(tài)良好。同樣方法雨天或相對濕度大于70％時，通過信號調理單元6的的采樣電阻拾取直流疊加電流信號大于5μA，換算成總的污穢絕緣電阻持續(xù)為1MΩ及以上，此時絕緣狀態(tài)已經(jīng)不好，需要及時處理(對本體絕緣)或清掃(對外絕緣表面)當持續(xù)1MΩ接地電阻超過1小時，系統(tǒng)提示本體絕緣存在接地點，啟動接地點測距功能，指出接地點位置，提示必須在盡可能短的時間內對該桿塔絕緣子進行處理或更換；當持續(xù)1MΩ接地電阻時間小于1分鐘，系統(tǒng)提示該接地故障屬于外絕緣表面污穢嚴重，需要在盡短的時間內對外絕緣進行清掃。如果出現(xiàn)信號調理單元6的的采樣電阻拾取直流或正弦疊加電流信號過大(大于1mA)，且時間超過10分鐘，在線監(jiān)測裝置通過軟件提示線路絕緣狀態(tài)嚴重劣化，系統(tǒng)接地電阻小于5kΩ，接地損耗過大(已超過122.5kW)，本體絕緣存在永久接地點，啟動接地點測距功能，警示必須立即停電對接地處絕緣子檢修。
本發(fā)明裝置還可安裝溫度和濕度傳感器來測量環(huán)境溫度和大氣濕度，以掌握惡劣氣候下的總的絕緣電阻Rz的變化情況，來確定線路的外絕緣的污穢狀態(tài)并設定計算機聲光報警單元的報警參數(shù)。設置在計算機系統(tǒng)8內的軟件可根據(jù)晴天或剛清掃過外絕緣、或新敷設線路的穩(wěn)定絕緣電阻作為內絕緣電阻R內，進而獲得總的絕緣電阻Rz。根據(jù)低阻持續(xù)時間確定該低阻值的四種性質內絕緣老化，污穢嚴重超標，閃絡接地，接地故障。根據(jù)低阻值性質實施報警和給出相應的處理建議檢查內絕緣，清掃，搜尋接地點(測距)。
軟件通過疊加電流采樣信息，結合污閃脈沖采樣信息對輸配電系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)給出綜合評判，并與計算機內置的或通過人機接口7輸入的臨界設定參數(shù)(一定的評價標準)比較后，給出報警和處理建議，啟動故障接地測距功能。
本發(fā)明的軟件采用Labview(Laboratory Virtual Instrument EngineeringWorkbench)和VC++編程。軟件功能包括系統(tǒng)自檢、高速數(shù)據(jù)采集、設置初始參數(shù)、設置運行參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)查詢，通過調制解調器進行遠程數(shù)據(jù)查詢等等。
權利要求
1.一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，包括一個帶有人機接口的下位機、與該下位機的控制輸出相連接的污穢聲光報警單元和污穢實時顯示及評估單元，其特征是，所述的下位機的輸入分別連接兩路采樣信號，其中一路通過與三相架空線相連的星形接法三相電壓互感器的中性點O連接一個直流疊加單元，該直流疊加單元對地之間串接有保護和濾波單元，該保護和濾波單元的輸出通過一個采樣信號調理單元連接到下位機；另一路通過第一組星形接法三相高壓隔離電容器的中性點P至地的連線連接一個脈沖電流傳感器，該脈沖電流傳感器通過一個脈沖整形與計數(shù)單元連接到下位機，所述第一組星形接法三相高壓隔離電容器與星形接法三相電壓互感器并接。
2.根據(jù)權利要求1所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述的直流疊加單元中包括一個激勵電源En，其正極通過一個遏流電感L連接到電壓互感器的中性點O，電源負極連接到保護和濾波單元，所述遏流電感L與中性點O之間串聯(lián)一個雙向疊加開關K1的常開觸頭，中性點O和電源負極之間串接該雙向疊加開關K1的常閉觸頭，并且并聯(lián)一個高壓隔離電容器C1。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述的保護和濾波單元由一個濾波器及與其連接的一個自動接地保護電路構成，該自動接地保護電路包括一個與直流疊加單元輸出連接的自動接地開關K2、一個旁路電容器C2和一個速熔保險；所述自動接地開關K2的第一擲點a通過所述的速熔保險連接到濾波器，自動接地開關K2的第二擲點b直接接地，并且與一個氣體放電管、一個大電流接地保護器和所述旁路電容器C2分別并聯(lián)。
4.根據(jù)權利要求2所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述的激勵電源En為1～10V的直流電源或低頻正弦電源，對監(jiān)測220V～10kV線路時，激勵電源En為1～4V，對監(jiān)測35kV線路時，激勵電源En為5～10V。
5.根據(jù)權利要求1所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述的第一組三相高壓隔離電容器與三相電壓互感器并接處并接第二組星形接法的三相高壓隔離電容器，用于連接故障接地點測距單元至下位機。
6.一種供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征是，下位機通過兩路信號采集過程進行實時監(jiān)控，其中一路信號采集為在與三相架空線相連的星形接法的三相電壓互感器中性點O，通過直流疊加單元向被測三相架空線路疊加一個激勵電源En，用于產(chǎn)生直流或低頻疊加電流Id；在激勵電源En對地之間通過一個保護和濾波單元，濾除流經(jīng)三相電壓互感器中性點、直流疊加單元的三相不平衡電流和交變干擾電流，并對直流或低頻疊加電流Id的過電流進行接地安全保護；通過采樣信號調理單元拾取直流或低頻疊加電流Id信號，并將該信號放大輸入到下位機，下位機采用A/D轉換器將采集的疊加電流轉換為數(shù)字信號并將其換算成總的絕緣電阻，給出Rz～t曲線，顯示并存儲；另一路信號采集為通過與三相電壓互感器并接的第一組三相高壓隔離電容器的中性點P至地的連線，連接一個脈沖電流傳感器用于采集三相架空線外絕緣的污閃脈沖電流，該脈沖電流通過脈沖整形與計數(shù)單元整形及計數(shù)輸入到下位機中進行輸電線路外絕緣污穢狀態(tài)的判斷，結合所述疊加方法所獲得的輸電線路外絕緣電阻監(jiān)測的Rz～t曲線綜合進行表面污穢狀態(tài)分析，最后根據(jù)下位機內置的或通過人機接口輸入的臨界設定參數(shù)，由污穢聲光報警單元執(zhí)行報警。
7.根據(jù)權利要求6所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征是，所述的激勵電源En為1～10V的直流電源或低頻正弦電源，對監(jiān)測220V～10kV線路為1～4V，對監(jiān)測35kV線路為5～10V。
8.根據(jù)權利要求6所述的供電系統(tǒng)外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征是，所述的對直流或低頻疊加電流Id的接地安全保護是在保護和濾波單元中采用自動接地開關K2、速熔保險、氣體放電管以及大電流接地保護器來實現(xiàn)多重保護，當電流Id超標，通過自動開關K2動作，使測量輸入短路；當電流Id更大或者自動開關K2來不及動作，通過速熔保險熔斷，使氣體放電管兩側交流電壓升高后放電導通，使輸入短接；當電流Id過大，使氣體放電管燒毀，最后執(zhí)行大電流接地保護器強行接地。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有采用傳感器取樣的被動在線監(jiān)測方法所存在的不足，提供了一種主動式監(jiān)測電力系統(tǒng)外絕緣表面污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測裝置及方法，該監(jiān)測裝置下位機的輸入分別連接兩路采樣信號，其中一路通過與三相架空線相連的電壓互感器中性點連接一個直流疊加單元，該單元對地之間串接有保護和濾波單元，其輸出通過一個采樣信號調理單元連接到下位機；另一路通過一組三相高壓隔離電容器的中性點至地的連線連接一個脈沖電流傳感器，其通過一個脈沖整形與計數(shù)單元連接到下位機。本發(fā)明無需對待測絕緣子加裝傳感器，且抗干擾能力強，適用于AC220V～35kV低壓配電站/線路外絕緣污穢狀態(tài)的在線監(jiān)測，兼有在線監(jiān)測線路系統(tǒng)總體絕緣狀態(tài)作用。
文檔編號G08B21/00GK101038262SQ20071001761
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權日2007年4月3日
發(fā)明者鄭曉泉, 馬麗嬋 申請人:西安交通大學