高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统转让专利
申请号 : CN202010249289.6
文献号 : CN111257644B
文献日 : 2021-05-14
发明人 : 方晓 , 樊莉芳 , 林晓峰 , 李安平 , 翟龙 , 罗友松 , 丁红伟
申请人 : 南京传积兴自动化科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种高压电网对地绝缘电阻在线监测方法,所述在线监测方法基于在线监测系统运行,在线监测系统包括在线监测电路,用于在线实时监测10kV高压系统的直流对地绝缘电阻及泄漏电流;所述在线监测电路包括被监测电路、信号输入电路和信号采样电路,被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载 及开关闸刀;
所述在线监测电路的工作原理如下:在测量高压电力系统绝缘电阻时,恒压源产生一恒压直流信号,经处理后叠加到被测电路系统上,返回的电流信号经处理获得直流信号,经信号采样电路处理转换成相应的电阻值,然后经A/D转换后,由中央控制单元通过通讯处理器获取数据,并对数据进行处理后做出报警、发送短信相应动作;
在测量高压电力系统泄漏电流时,由安装在线路上的磁环将泄漏电流输入信号采样电路的泄漏电流输入端,经A/D转换后,由中央控制单元读取并做相应处理;
所述信号采样电路是在系统PT一次侧接地点加装隔直电容:为了监视三相对地电压,母线正常接Y0电磁式电压互感器,正常运行的电压互感器的励磁阻抗很大,但对直流测量信号是通路,现将Y0中性点经隔直电容接地,使其容抗XC小于PT励磁阻抗的1/100,这样在正常或故障情况下均不影响经PT监视三相对地电压,同时又起到了隔离作用,达到了在线测量绝缘的目的;
所述PT初级中性点接地时,采用在PT初级中性点与地之间串一个 0.22uf/10kV电容,通过增加隔直电容,阻断直流信号,使得信号采样电路只有一个接地点,实现了信号的隔离采样;
所述在线监测方法包括误差分析:计算短路电流时,PT柜是按最恶劣情况下来算的,在最恶劣情况下,其励磁阻抗最小,容量最大,最大容量选200W,对于10kV高压系统,其计算过程如下:
A)PT的励磁阻抗计算:
最大容量:S=200W;系统电压:U1=10kV则最大短路电流:IK=200/10000=0.02A励磁电流:Io=10%IK=2mA励磁阻抗:Zo=10000/0.002=5MΩB)串接0.22uf/10kV规格的电容6
电容容抗:Zc=1/2πfC=10/2π*50*0.22=14.48kΩC)故障时隔直电容C上压降:Uk=U1/(Zo‑Zc)*Zc=10000/(5M-14.48k)*14.48k=29VD)相对误差:
Uk/U1=29/10000=2.9‰在非最恶劣情况下,PT柜励磁阻抗均大于5MΩ,隔直电容的影响只会变小,不会变大;
系统所有保护的动作信号均取自PT 柜,设计保护的整定值为最大故障时值的50%;
针对小电阻接地系统,加装隔直电容柜,选型计算: 给定线电压U=6.6kV,小电阻为R=7.6Ω相电压为:
最大短路电流为:
选隔直电容数值c=1000uF则其电抗为
得到阻抗
计算实际电流值为
得到误差为:
高压限流电阻接入高压系统如下:主站信号源通过高压限流电阻串联入系统断路器下端口,高压限流电阻的作用是保证监测站能承受高压系统的高电压;耐压26kV、45MΩ 10W的高压限流电阻作为负载接入10kV系统:其特点如下:a)它的结构保证了无论发生何种事故,高压限流电阻只能被烧断,绝不可能被击穿或短路;b)它的耐压水平是按额定功率的
1.5倍的电压持续施压40分钟,老炼后2小时得到的,其耐压计算公式为:
45MΩ10W的高压电阻的耐压水平计算为:加在高压限流电阻上的电压有两种情况:a)三个高压限流电阻接成Y法,正常工作情况下Y接法中性点电位为零电位;b)当发生单相接地短路时,极端情况高压限流电阻承受电压为相电压,小于26kV;
所述在线监测系统实现在线测量高压系统绝缘直流对地电阻,检测周期1s,且测量结果误差介于‑2%和+2%之间,能通过系统绝缘直流对地电阻值定量反应系统绝缘情况;能通过系统绝缘直流对地电阻值和电网正常运行设定的整定值进行比较,若系统绝缘直流对地电阻值小于整定值,则认为系统绝缘水平趋于劣化;系统绝缘直流对地电阻值与整定值之间的差值越大,劣化程度越高;对系统绝缘水平是否劣化进行定性的在线反应,并对绝缘故障及时给出预警。
说明书 :
高压电网对地绝缘电阻的在线监测电路及监测系统
技术领域
背景技术
重点生产运营行业的核心用电电压等级系统,其系统一旦出现绝缘事故,不但直接经济损
失巨大,而且牵涉到的间接经济损失也十分庞大,同时往往还伴随着人员伤亡损失。以中海
油东方石化有限责任公司为例,一次绝缘停电事故,直接经济损失近300万元人民币,间接
经济损失近800万元人民币,同时,后期抢修及工艺倒料措施还伴随着巨大安全的风险。
障。智能电网技术的推广应用也迫在眉睫,其在线监测和大数据管理为核心内容。
展,采用更为先进的智能技术来改善故障诊断系统的性能,实时准确采集、处理和传输电网
安全基础核心参数具有重要的研究价值和战略意义。
发明内容
统绝缘健康水平及绝缘故障做到提前预警,及早预防,最大限度地避免事故的发生,同时节
约维护成本。
测设备、运行负载及开关闸刀;所述信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信
号的信号发生器;所述信号采样电路包括信号处理器、专用无感采样隔离电阻以及专用隔
直电容;所述隔直电容设置在所述电压互感器于接地点之间用于阻断直流信号,采样隔离
电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号,所述信号处理器接收获取的采样信号
并处理得到系统的对地绝缘电阻。所述隔直电容的容抗XC小于电压互感器励磁阻抗的1/
100。
的检测结果,控制所述报警单元是否发出报警信号。
绝缘直流对地电阻值进行定量反应系统绝缘情况。也能通过系统绝缘直流对地电阻值和电
网正常运行设定的整定值进行比较,若系统绝缘直流对地电阻值小于整定值,则认为系统
绝缘水平趋于劣化。系统绝缘直流对地电阻值与整定值之间的差值越大,劣化程度越高。对
系统绝缘水平是否劣化进行定性的在线反应,并对绝缘故障及时给出预警,极大地避免此
类事故的发生。
附图说明
具体实施方式
样电路,被监测电路包括连接到电网母线上的变压器相关联级、检测设备、运行负载及开关
闸刀等;信号输入电路包括用于产生施加到被监测电路直流信号的信号发生器;信号采样
电路包括信号处理器、采样隔离电阻以及隔直电容;隔直电容设置在电压互感器于接地点
之间用于阻断直流信号,采样隔离电阻通过采样点与被监测电路连接并获得采样信号,信
号处理器接收获取的采样信号并处理得到系统的对地绝缘电阻。
的电阻值,然后经A/D转换后,由中央控制单元通过通讯处理器获取数据。并对数据进行处
理后做出相应动作(报警、发送短信等)。
其容抗XC小于PT励磁阻抗的1/100,这样在正常或故障情况下均不影响经PT监视三相对地
电压,同时又起到了隔离作用,达到了在线测量绝缘的目的。
一个接地点,实现了信号的隔离采样。
最大容量选200W,对于10kV系统,其计算过程如下
柜,且电力设计院设计保护的整定值为最大故障时值的50%,实际中常常整定为最大故障时
的30%左右,有很大的余量,所以隔直电容的接入不会影响各保护的正常动作,即不会影响
原系统的正常运行。
10W的高压限流电阻作为负载接入10kV系统为例分析:其特点如下:a)它的结构保证了无论
发生何种事故,高压电阻只能被烧断,绝不可能被击(烧)穿(短路)。b)它的耐压水平是按额
定功率的1.5倍的电压持续施压40分钟,老炼后2小时过表得到的,其耐压计算公式为:
压为相电压,小于26kV。
元、巡检控制单元等。
线路进行泄漏电流的巡检,同时设置面板该线路“绝缘检测”按钮处于允许状态,可对该线
路绝缘进行人工选择检测。
绝缘直流对地电阻值进行定量反应系统绝缘情况。也能通过系统绝缘直流对地电阻值和电
网正常运行设定的整定值进行比较,若系统绝缘直流对地电阻值小于整定值,则认为系统
绝缘水平趋于劣化。系统绝缘直流对地电阻值与整定值之间的差值越大,劣化程度越高。对
系统绝缘水平是否劣化进行定性的在线反应,并对绝缘故障及时给出预警,极大地避免此
类事故的发生。
联调结果显示10kV I段系统绝缘值193.8MΩ,10kV II段系统绝缘值14.5MΩ,当时环境温
度21.6°,相对湿度36.7%,两系统绝缘值偏差很大。
段系统绝缘值14.5MΩ严重偏低,存在绝缘隐患。紧接着我们就10kV II段系统绝缘值分段
分设备开始绝缘排查。
电阻电子摇表测量绝缘值,测量值均为50~60GΩ,远超监测站200 MΩ流程,没有问题;后
隔离进线,分别对10kV II段母线A、B、C项电子摇表测量绝缘值,测量值均为70~90GΩ,没
有问题; 然后对进线端A、B、C项避雷器单独电子摇表测量绝缘值,测量值均为60GΩ左右,
没有问题;最后对进线A、B、C项分别电子摇表测量绝缘值,测量值均为9.5MΩ,终于找到了
10kV II段母线绝缘隐患点为10kV II母线穿墙套管。承包运维的单位立即安排检修。
II段母线系统检修恢复后,上电监测系统绝缘值升至193.9 MΩ,系统绝缘恢复正常。