CN106526288A - 一种输电线路电压电流监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种输电线路电压电流监测系统及方法，其中，所述系统包括、陶瓷电容绝缘子分压装置、电流互感器以及电压电流监测装置，陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，低压臂电连接至高压输电线路，高压臂与地线电连接；电压电流监测装置分别与电流互感器和陶瓷电容绝缘子的低压臂连接，电压电流监测装置与高压输电线路等电位，固定在高压输电线路上。通过采用本发明实施例提供的监测系统利用倒装式陶瓷电容分压单元供电及采集线路的过电压及短路故障时的电压、以及利用电流互感器采集线路的故障电流，即可判断线路故障情况，从而能有效指导故障原因分析、故障查找、故障自愈，对于电力系统的安全稳定运行有重要意义。

Description

一种输电线路电压电流监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统电压电流监测的技术领域，尤其涉及采用陶瓷电容绝缘子构成倒装式分压单元的输电线路电压电流监测系统及方法。

背景技术

目前，输电线路监测电流的方法采用电流互感器，监测电压的方法采用电压互感器，但常规的电流和电压监测装置用在输电线路上存在取电问题，且投资大。对于高压输电线路故障定位使用的故障指示器，仅能监测电流。近年来，云南电科院提出了采用陶瓷电容绝缘子正装式分压单元结构监测线路过电压及自取电的方法。然而，对于正装式结构，如将故障指示器的电流互感器二次线直接与监测装置连接，可能因故障指示器故障而导致线路故障和烧毁整个监测装置，因此，只能采用两套不同的监测装置。

随着智能电网的建设对于输电线路智能化提出了很高要求，如故障自愈、故障定位、故障识别等都需要有监测技术及传感器的新突破，因此研究开发小型、安全、稳定、廉价的输电线路电压电流监测装置具有重要意义。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种输电线路电压电流监测系统及方法。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种输电线路电压电流监测系统及方法，包括陶瓷电容绝缘子分压装置、电流互感器以及电压电流监测装置，其中：

所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述低压臂电连接至高压输电线路，所述高压臂与地线电连接；

所述电流互感器套装设置在输电线路上；

所述电压电流监测装置分别与所述电流互感器和陶瓷电容绝缘子的低压臂连接。

优选地，所述电压电流监测装置包括电流信号处理电路、电压信号处理电路、信号转换电路和处理器，其中：

所述电流信号处理电路与所述电流互感器电连接，所述电压信号处理电路连接至所述陶瓷电容绝缘子的低压臂和高压臂之间；

所述电流信号处理电路和电压信号处理电路分别与所述信号转换电路电连接；

所述信号转换电路与所述处理器电连接。

优选地，所述电压电流监测装置还包括传输模块，所述传输模块与所述处理器电连接，且所述传输模块与后台避雷器状态监测中心通信连接，所述传输模块设置为GPRS模块或WIFI模块。

优选地，所述电压电流监测装置还包括匹配电阻，所述匹配电阻一端与所述陶瓷电容绝缘子的低压臂电连接，另一端与所述电压信号处理电路电连接。

优选地，所述电压电流监测装置还包括取电模块，所述取电模块分别电连接至所述电流信号处理电路、电压信号处理电路、信号转换电路和处理器。

优选地，所述高压臂和低压臂之间的分压比为500-3000，所述高压臂的电容量为10pF-10nF，所述低压臂的电容量为10nF-10uF。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种输电线路电压电流监测系统及方法，包括：

实时获取设置在输电线路上的电流互感器的电流，以及陶瓷电容绝缘子低压臂上的电压；

判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，或者，判断所述电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号；或者判断电流是否大于线路额定电流的1.1倍，其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.5倍；

当所述电压大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，或者，当所述电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，或者电流大于线路额定电流的1.1倍时，启动电压电流监测装置记录20-100ms内的电压波形以及电流波形，并发送至后台数据监测诊断中心。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的输电线路电压电流监测系统及装置包括陶瓷电容绝缘子分压装置、电流互感器以及电压电流监测装置，其中：所述电流互感器套装设置在输电线路上；所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述低压臂电连接至高压输电线路，所述高压臂与地线电连接；所述电压电流监测装置分别与所述电流互感器和陶瓷电容绝缘子连接。通过采用本发明实施例提供的监测系统和方法能够根据陶瓷电容绝缘子的高压臂和低压臂构成的分压单元，监测输电线路的电压，根据电流互感器监测输电线路的电流，从而对输电线路的状态进行实时监控，并为故障分析、故障自愈等提供数据。同时，利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，直接挂在输电线路上构成分压单元，兼取电及分压器作用，能够完整准确地记录输电线路的工频电压、暂时过电压、操作过电压、雷电过电压波形，结合安装在线路上的电流互感器获得的线路的故障电流，利用线路的电压、电流波形即可实时判断输电线路的运行状态，能够大大减少需要故障造成的损失，并能有效地指导故障分析、故障定位、故障隔离，提高电力系统的安全运行水平。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种输电线路电压电流监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种输电线路电压电流监测系统的原理结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种输电线路电压电流监测方法。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种输电线路电压电流监测系统的结构示意图。

如图1所示，该输电线路电压电流监测系统包括陶瓷电容绝缘子分压装置1、电流互感器2、电压电流监测装置3、高压输电线路、杆塔和后台数据监测诊断中心4。其中，

所述电流互感器2套装设置在高压输电线路上，用于监测高压输电线路的电流，且所述电流互感器2固定在线路上；所述陶瓷电容绝缘子分压装置1包括依次电连接的高压臂C1和低压臂C2，所述低压臂C2电连接至高压输电线路，所述高压臂C1与地线电连接，从而使高压臂C1和低压臂C2构成分压单元，其中，所述高压臂C1和低压臂C2之间的分压比为500-3000，所述高压臂C1的电容量为10pF-10nF，所述低压臂C2的电容量为10nF-10uF；所述电压电流监测装置3分别与所述电流互感器2和陶瓷电容绝缘子分压装置1连接，所述电压电流监测装置3与后台数据监测诊断中心4通信连接。从而，由电压电流监测装置3将采集的电压和电流信号发送至后台数据监测诊断中心4，以便后台数据监测诊断中心4根据所述电流波形和电压波形的变化确定输电线路的状态。

另外，参见图2，为本发明实施例提供的输电线路电压电流监测系统原理结构示意图，如图2所示，该系统包括高压输电线路、陶瓷电容绝缘子分压装置1、电流互感器2、以及电压电流监测装置3。

在本发明实施例中，所述陶瓷电容绝缘子分压装置1包括由高压臂C1和低压臂C2组成的分压单元，在本发明实施例中，所述高压臂C1的电容量可以为10pF-10nF，所述低压臂的电容量可以为10nF-10uF；所述输电线路上套装电流互感器2。

其中，所述电压电流监测装置3包括电流信号处理电路32、电压信号处理电路31、信号转换电路33和处理器34，在本发明实施例中，所述电流信号处理电路32和电压信号处理电路31可均称为数据采集电路，主要用于采集电压和电流信号；其中，所述电流信号处理电路32与所述电流互感器2电连接，用于接收电流互感器2采集的输电线路电流；所述电压信号处理电路31连接至所述陶瓷电容绝缘子分压装置1的低压臂和高压臂之间，用于接收输电线路的电压；且所述电流信号处理电路32和电压信号处理电路31分别与所述信号转换电路33电连接，所述信号转换电路33与所述处理器34电连接，从而使得电流信号处理电路32和电压信号处理电路31采集的电流和电压信号进行模数或数模转换，便于处理器34直接对数字信号的处理。

在本发明实施例中，所述电压电流监测装置3还包括传输模块和取电模块35，所述取电模块35分别电连接至所述电流信号处理电路32、电压信号处理电路31、信号转换电路33和处理器34，且所述取电模块35还连接至陶瓷电容绝缘子分压装置1的低压臂C2和高压臂C1之间，从而由该取电模块35通过陶瓷电容绝缘子获得电能，并为所述电流信号处理电路32、电压信号处理电路31、信号转换电路33和处理器34供电，且所述传输模块与所述处理器34电连接，且所述传输模块与后台数据监测诊断中心4通信连接，在具体实施过程中，所述传输模块设置为GPRS模块或WIFI模块。

另外，在本发明实施例提供的输电线路电压电流监测系统中，所述电压电流监测装置3还包括匹配电阻R，所述匹配电阻R的一端与所述陶瓷电容绝缘子分压装置的低压臂C2电连接，所述匹配电阻R的另一端与所述电压信号处理电路电连接。

通过采用本发明实施例提供的输电线路电压电流监测系统，通过电压电流监测系统分别采集输电线路的电流和电压，其中，高压陶瓷电容器是以介电陶瓷为核心材料的环氧树脂灌封的电容器，其具有绝缘强度高，体积小以及频率特性好等特点，已被大量用作配网开关柜验电器材的分压元件。因此能利用该特点，将其封装于绝缘支柱内部或制造成高绝缘强度的各式输电线路陶瓷电容绝缘子，与输电线路直接相连或并联在线路避雷器两端，构成分压单元，实现电力系统电压监测。结合安装在输电线路上的电流互感器获得的输电线路电流，利用输电线路的电压电流波形判断输电线路的状态，可有效解决高压输电线路的故障分析、故障定位、故障隔离等问题。

同时，利用高压陶瓷电容绝缘子绝缘强度高、机械性能好、价格便宜等优点，直接挂在输电线路上构成分压单元，兼取电及分压器作用，能够完整准确地记录输电线路的电压波形，结合输电线路上的电流互感器获得的电流波形，利用利用输电线路的电流波形、电压波形即可判断输电线线路的运行状态，从而有效提高对输电线路的故障分析、故障定位、故障隔离精准度。

参见图3，为本发明实施例提供的一种输电线路电压电流检测方法流程示意图。

在步骤S101中，实时获取设置在输电线路上的电流互感器的电流，以及陶瓷电容绝缘子低压臂上的电压。

在本发明实施例中，可通过电压电流监测装置中的电流信号处理电流监测输电线路上的电流互感器的电流，以及通过电压信号处理电路监测陶瓷电容绝缘子低压臂上的电压。电压信号处理电路和电流信号处理电路将获取到的电压和电流发送至信号转换电路，由信号转换电路将电信号转换为数字信号发送至处理器。

在步骤S102中，判断电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，或者，判断电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号；或者判断电流是否大于线路额定电流的1.1倍，其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.5倍。

处理器分析接收到的数字信号，判断电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，或者，判断电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号，或者判断电流是否大于线路额定电流的1.2倍。处理器在分析接收到的数字信号时，根据数字信号对应的电流或电压信号，判断电压或电流的大小。其中，对于中性点有效接地系统判断电压是否大于系统电压的1.5倍。

在步骤S103中，当电压大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，或者，当电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，或者电流大于线路额定电流的1.1倍时，启动电压电流监测装置记录20-100ms内的电压波形以及电流波形，并发送至后台数据监测诊断中心。

当满足步骤S102中的判断时，处理器控制启动电压电流检测装置疾记录20-100ms内的电压波形以及电流波形，并发送至后台数据检测诊断中心，通过GPRS或WIFI发送至后台数据检测诊断中心。

数据检测诊断中心根据接收到的电压波形或电流波形，当电压量启动装置时，计算电压波形的频域、时域特征参数，判断暂时过电压、操作过电压、雷电或电压类型；当电流量启动装置或电压电流同时启动时，计算出电流、电压幅值、相位等参量采用阻抗大小判别法等得到线路的故障点或隔离故障。

由上述描述可知，本发明实施例提供的输电线路电压电流监测系统及方法，克服了陶瓷电容绝缘子正装时，可能因故障指示器故障而导致线路故障和烧毁整个监测装置的问题。通过将陶瓷电容绝缘子倒装在输电线路上，电压电流监测装置与陶瓷电容绝缘子的高压臂和低压臂形成的分压单元的低压臂电连接，监测输电线路的电压，根据电流互感器检测输电线路的电流，从而对输电线路的状态进行监测。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种输电线路电压电流监测系统，其特征在于，包括陶瓷电容绝缘子分压装置、电流互感器、电压电流监测装置及后台数据监测诊断中心，其中：

所述陶瓷电容绝缘子包括依次电连接的高压臂和低压臂，所述低压臂电连接至高压输电线路，所述高压臂与地线电连接；

所述电流互感器套装设置在输电线路上；

所述电压电流监测装置分别与所述电流互感器和陶瓷电容绝缘子的低压臂连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压电流监测装置安装在输电线路上与输电线路等电位，包括电流信号处理电路、电压信号处理电路、信号转换电路和处理器，其中：

所述电流信号处理电路与所述电流互感器电连接，所述电压信号处理电路连接至所述陶瓷电容绝缘子的低压臂和高压臂之间；

所述电流信号处理电路和电压信号处理电路分别与所述信号转换电路电连接；

所述信号转换电路与所述处理器电连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电压电流监测装置还包括传输模块，所述传输模块与所述处理器电连接，且所述传输模块与后台数据监测诊断中心通信连接，所述传输模块设置为GPRS模块或WIFI模块。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电压电流监测装置还包括匹配电阻，所述匹配电阻一端与所述陶瓷电容绝缘子的低压臂电连接，另一端与所述电压信号处理电路电连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电压电流监测装置还包括取电模块，所述取电模块分别电连接至所述电流信号处理电路、电压信号处理电路、信号转换电路和处理器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压臂和低压臂之间的分压比为500-3000，所述高压臂的电容量为10pF-10nF，所述低压臂的电容量为10nF-10uF。

7.一种输电线路电压电流监测方法，其特征在于，包括：

实时获取设置在输电线路上的电流互感器的电流，以及陶瓷电容绝缘子低压臂上的电压；

判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍或1.5倍，或者，判断所述电压是否含有500Hz-2000Hz的高频信号；或者判断电流是否大于线路额定电流的1.1倍，其中，对于中性点有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.2倍，对于中性点非有效接地系统判断所述电压是否大于系统电压的1.5倍；

当所述电压大于系统电压的1.2倍或1.5倍时，或者，当所述电压中含有500Hz-2000Hz的高频信号时，或者电流大于线路额定电流的1.1倍时，启动电压电流监测装置记录20-100ms内的电压波形以及电流波形，并发送至后台数据监测诊断中心。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将记录的20-100ms内的电压波形、电流波形发送至后台数据监测诊断中心，当电压量启动装置时，计算电压波形的频域、时域特征参量，判断暂时过电压、操作过电压、雷电过电压类型；当电流量启动装置或电压电流同时启动时，计算出电流、电压幅值、相位等参量采用阻抗大小判别法等得到线路的故障点或隔离故障。