本發(fā)明專利技術(shù)公開了高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置及方法，包括如下步驟：由布置于高壓換流站直流場的全光學電場傳感器對空間電場進行實時測量，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置進行數(shù)據(jù)的采集并存入緩存；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的分析模塊通過調(diào)取緩存數(shù)據(jù)，對電場測量結(jié)果進行實時分析，一但電場測量幅值超過所設(shè)定的閥值，從緩存中取出發(fā)送至無線通信模塊；現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的無線通信模塊收到觸發(fā)的測量數(shù)據(jù)后發(fā)出；控制室的無線數(shù)據(jù)接收裝置的天線收到測量數(shù)據(jù)后，并通過內(nèi)網(wǎng)上傳至中心站；中心站將通過內(nèi)外傳輸?shù)臅簯B(tài)電場測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為暫態(tài)電壓波形。本發(fā)明專利技術(shù)通過上述原理，解決高壓換流站直流場一次側(cè)暫態(tài)電壓準確、安全監(jiān)測的技術(shù)問題。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置及方法
本專利技術(shù)涉及電力領(lǐng)域，具體地，涉及高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置及方法。
技術(shù)介紹
高壓換流站輸送容量大，若為安裝暫態(tài)電壓監(jiān)測設(shè)備而停運將造成巨大的經(jīng)濟損失。國內(nèi)高壓換流站的電壓等級在500kV以上，若高、低電位設(shè)備存在連接，可能造成絕緣故障隱患，影響換流站的安全運行。高壓換流站的暫態(tài)電壓種類多，各類暫態(tài)電壓的時域和頻域跨度存在較大差異，從數(shù)百毫秒至微秒級不等，要求監(jiān)測裝置的帶寬范圍至少覆蓋20Hz~40MHz、采集率最快可達40MS/s。高壓換流站在極母線和中性母線布置的直流分壓器，其3dB上限截止頻率僅為10kHz，采集率僅為6.4kHz，無法滿足高壓換流站直流場暫態(tài)電壓的監(jiān)測需求。在專利“光纖式電壓測量方法及其測量裝置”（200810231873.8）曾提出一種用于電力電網(wǎng)系統(tǒng)中測量各種暫態(tài)電壓的光纖式電壓測量方法及其裝置，在被測高壓導體表面放置金屬感應極板，并通過光纖傳遞感應極板電容分壓數(shù)值，進而對高電位暫態(tài)電壓進行測量。該方法需在高電位布置感應極板，必須停電作業(yè)。盡管采用了絕緣材料的光纖將高電位的測量結(jié)果傳輸至地電位，然而若要實現(xiàn)在線監(jiān)測方式的長期運行，必須定制光纖絕緣子提供爬距。在專利“一種智能變電站二次暫態(tài)電壓測量裝置及測量方法”（201210545842.6）提出了一種智能變電站的二次暫態(tài)電壓測量方法，其利用電壓互感器的二次線圈連接電壓探頭實現(xiàn)了對智能變電站內(nèi)的二次暫態(tài)電壓的測量。其監(jiān)測對象為二次側(cè)暫態(tài)電壓，而非高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓。在專利“一種低壓用電網(wǎng)安全監(jiān)測方法”（201410690865.5）提及采集低壓用電網(wǎng)線路首端的三相暫態(tài)電流信號和電壓信號。由于采集的信號僅用于電能質(zhì)量分析，其數(shù)據(jù)采樣頻率僅為10kHz，時間窗為擾動后的一個半周波，無法用于高壓換流站可能存在的μs的快速暫態(tài)電壓的監(jiān)測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置及方法，解決高壓換流站直流場一次側(cè)暫態(tài)電壓準確、安全監(jiān)測的技術(shù)問題。本專利技術(shù)解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測方法，包括如下步驟：步驟A)由布置于高壓換流站直流場的全光學電場傳感器對暫態(tài)電壓形成的空間電場進行實時測量，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置進行數(shù)據(jù)的采集并存入緩存；步驟B)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的分析模塊通過調(diào)取緩存數(shù)據(jù)，對電場測量結(jié)果進行實時分析，一但電場測量幅值超過所設(shè)定的閾值，即視為觸發(fā)1次，并將觸發(fā)時刻前0.1s和觸發(fā)時刻后0.4s的數(shù)據(jù)從緩存中取出發(fā)送至無線通信模塊，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置再次進入“待觸發(fā)狀態(tài)”，等待下一次暫態(tài)電壓觸發(fā)；步驟C)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的無線通信模塊收到觸發(fā)的測量數(shù)據(jù)后，利用天線將其發(fā)出；步驟D)控制室的無線數(shù)據(jù)接收裝置的天線收到測量數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為標準數(shù)據(jù)格式，并通過內(nèi)網(wǎng)上傳至中心站；步驟E)中心站將通過內(nèi)外傳輸?shù)臅簯B(tài)電場測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為暫態(tài)電壓波形，并按照一定分類規(guī)則存儲至服務器數(shù)據(jù)庫，同時在中心站應用界面告警和提示。本方法能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓的監(jiān)測和測量，用于高壓換流站可能存在的μs的快速暫態(tài)電壓的監(jiān)測，與以往的測量方法需在高電位布置感應極板，必須停電作業(yè)操作不同，本方法采用在低電位使用光學電場傳感器測量暫態(tài)電壓產(chǎn)生的空間電場，進而反演暫態(tài)電壓的測量方法，由于測量光學電場傳感器布置于低電位，測量裝置的安裝無需停電；光學電場傳感器與高壓導線保持了足夠的空氣間隙距離，且光學電場傳感器自身為絕緣材質(zhì)，測量方法具有“全絕緣”的特點，不會造成絕緣安全隱患。另外，光學電場傳感器響應速度最快達ns級、帶寬有效覆蓋20Hz~100MHz，能夠滿足暫態(tài)電壓測量的響應速度和帶寬要求，光學電場傳感器的帶寬范圍至少覆蓋20Hz~40MHz、采集率最快可達40MS/s，實現(xiàn)對高壓換流站可能存在的μs的快速暫態(tài)電壓的監(jiān)測，滿足高壓換流站直流場暫態(tài)電壓的監(jiān)測需求。本方法中光學電場傳感器測量暫態(tài)電壓數(shù)據(jù)采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置就地采集數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式先傳遞給控制室信息中轉(zhuǎn)站，再通過控制室將信息傳遞給中心站存儲，避免了測量數(shù)據(jù)經(jīng)過換流站內(nèi)長距離傳輸?shù)乃p和畸變；采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，避免在換流站內(nèi)開展大規(guī)模土建施工以鋪設(shè)采集裝置與控制室之間的通信光纖。本專利技術(shù)提供一種全絕緣、寬頻有限覆蓋20Hz~50MHz、采樣率最高可達50MS/s的換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測方法，解決高壓換流站直流場暫態(tài)電壓準確、安全監(jiān)測的技術(shù)問題。步驟A)中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置將空間電場測量的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的采樣頻率范圍在40MS/s-50MS/s。步驟A)中全光學電場傳感器的帶寬有效覆蓋范圍在20Hz~100MHz之間。以更好的滿足高壓換流站直流場暫態(tài)電壓的監(jiān)測需求，達到帶寬范圍至少覆蓋20Hz~40MHz、采集率最快可達40MS/s的要求。優(yōu)選的，高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測裝置，包括暫態(tài)電壓測量單元、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元和數(shù)據(jù)存儲顯示單元，所述暫態(tài)電壓測量單元和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元之間通過無線通信模塊進行連接，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元和數(shù)據(jù)存儲顯示單元之間通過以太網(wǎng)進行連接，所述暫態(tài)電壓測量單元包括電極線、垂直安裝在電極線下方的多根支柱絕緣子、電場傳感器和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置，所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置安裝在電極線和多根支柱絕緣子形成的腔體底部，電場傳感器安裝在數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置上。本裝置通過分布在暫態(tài)電壓測量單元上的電場傳感器實現(xiàn)對暫態(tài)電壓的實時監(jiān)測，并將收集到的暫態(tài)電壓信息傳遞給現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置收集進行處理并將信息通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置利用無線傳輸方式發(fā)送給數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元接收數(shù)據(jù)后再通過以太網(wǎng)傳遞給數(shù)據(jù)存儲顯示單元上的服務器數(shù)據(jù)庫存儲，同時在數(shù)據(jù)存儲顯示單元的應用界面告警和提示。電場傳感器安裝在高壓換流站空間電場的底電位進行高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓測量，無需停電作業(yè)，且電場傳感器自身為絕緣材質(zhì)，測量方法具有“全絕緣”的特點，不會造成絕緣安全隱患，實現(xiàn)了對高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓的在線監(jiān)測。本裝置通過電場傳感器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)就地采集，避免了測量數(shù)據(jù)經(jīng)過換流站內(nèi)長距離傳輸?shù)乃p和畸變；暫態(tài)電壓測量單元和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元之間采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，避免在換流站內(nèi)開展大規(guī)模土建施工以鋪設(shè)采集裝置與控制室之間的通信光纖。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元包括相互連接的計算機終端和無線數(shù)據(jù)接收裝置。無線數(shù)據(jù)接收裝置利用無線通信模塊接收暫態(tài)電壓測量單元傳輸過來的高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓信息并傳遞給計算機終端進行存儲，并通過以太網(wǎng)將信息傳遞給遠處的數(shù)據(jù)存儲顯示單元。其中的無線數(shù)據(jù)接收裝置和計算機終端均采用常用的裝置即可實現(xiàn)，本專利技術(shù)的改進是在各個終端之間的連接。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)存儲顯示單元包括服務器。服務器的數(shù)據(jù)庫用于存儲所有收集到的高壓一次側(cè)暫態(tài)電壓信息進行全面的監(jiān)控，若出現(xiàn)異常情況則在數(shù)據(jù)存儲顯示單元即服務器的界面上告警和提示，該處的服務器采用現(xiàn)有常用服務器均能實現(xiàn)。優(yōu)選的，所述電場傳感器為光學電場傳感器。光學電場傳感器響應速度最快達ns級、帶寬有效覆蓋20Hz~100MHz，能夠滿足暫態(tài)電壓測量的響應速度和帶寬要求。優(yōu)選的，所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置包括數(shù)據(jù)采集裝置、錄波裝置和無線通信模塊，其中的錄波裝置和無本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟A)?由布置于高壓換流站直流場的全光學電場傳感器對暫態(tài)電壓形成的空間電場進行實時測量，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置進行數(shù)據(jù)的采集并存入緩存；步驟B)?現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的分析模塊通過調(diào)取緩存數(shù)據(jù)，對電場測量結(jié)果進行實時分析，一但電場測量幅值超過所設(shè)定的閥值，即視為觸發(fā)1次，并將觸發(fā)時刻前0.1s和觸發(fā)時刻后0.4s的數(shù)據(jù)從緩存中取出發(fā)送至無線通信模塊，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置再次進入“待觸發(fā)狀態(tài)”，等待下一次暫態(tài)電壓觸發(fā)；步驟C)?現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的無線通信模塊收到觸發(fā)的測量數(shù)據(jù)后，利用天線將其發(fā)出；步驟D)?控制室的無線數(shù)據(jù)接收裝置的天線收到測量數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為標準數(shù)據(jù)格式，并通過內(nèi)網(wǎng)上傳至中心站；步驟E)?中心站將通過內(nèi)外傳輸?shù)臅簯B(tài)電場測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為暫態(tài)電壓波形，并按照一定分類規(guī)則存儲至服務器數(shù)據(jù)庫，同時在中心站應用界面告警和提示。
【技術(shù)特征摘要】
1.高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟A)由布置于高壓換流站直流場低電位的暫態(tài)電壓測量單元上的全光學電場傳感器對暫態(tài)電壓形成的空間電場進行實時測量，由暫態(tài)電壓測量單元上的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置進行數(shù)據(jù)的采集并存入緩存；暫態(tài)電壓測量單元包括電極線、垂直安裝在電極線下方的多根支柱絕緣子、全光學電場傳感器和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置，所述現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置安裝在電極線和多根支柱絕緣子形成的腔體底部，全光學電場傳感器安裝在數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置上；步驟B)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的分析模塊通過調(diào)取緩存數(shù)據(jù)，對電場測量結(jié)果進行實時分析，一但電場測量幅值超過所設(shè)定的閾值，即視為觸發(fā)1次，并將觸發(fā)時刻前0.1s和觸發(fā)時刻后0.4s的數(shù)據(jù)從緩存中取出發(fā)送至無線通信模塊，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置再次進入“待觸發(fā)狀態(tài)”，等待下一次暫態(tài)電壓觸發(fā)；步驟C)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置的無線通信模塊收到觸發(fā)的測量數(shù)據(jù)后，利用天線將其發(fā)出；步驟D)控制室的無線數(shù)據(jù)接收裝置的天線收到測量數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)化為標準數(shù)據(jù)格式，并通過內(nèi)網(wǎng)上傳至中心站；步驟E)中心站將通過內(nèi)外傳輸?shù)臅簯B(tài)電場測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為暫態(tài)電壓波形，并按照一定分類規(guī)則存儲至服務器數(shù)據(jù)庫，同時在中心站應用界面告警和提示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓換流站直流場暫態(tài)電壓監(jiān)測方法，其特征在于，步驟A)中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集發(fā)送裝置將空間電場...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝施君，張榆，李建明，周慧瑩，周悅，鐘斌，王乃會，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)四川省電力公司電力科學研究院，國網(wǎng)四川省電力公司樂山供電公司，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51
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