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申请/专利权人：西安欣东源电气有限公司

摘要：本发明公开了一种高抗电气参数在线监测装置，包括电压互感器、电流互感器、中性点电流互感器、中性点CT测量单元、高抗在线监测就地单元、数据采集单元和监控主机；本发明的在线监测装置利用电压互感器和中性点电流互感器综合计算获得高抗端电压瞬时值基波分量，进而计算出能够准确衡量高抗当前状态的损耗比和电感值，依据损耗比和电感值这两个参数预测高抗可能发生的短路并提供警报；一旦被监测的高抗损耗比、电感值异常，值班人员会立即收到报警信号，以便准确制定妥善的处理方案，减少电力运营中的故障和损失。

主权项：1.一种高抗电气参数在线监测装置，其特征在于：包括电压互感器、电流互感器、中性点电流互感器、中性点CT测量单元、高抗在线监测就地单元、数据采集单元和监控主机；电压互感器和电流互感器均接入母线电路；中性点电流互感器连接中性点小电抗；中性点CT测量单元采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量，中性点CT测量单元将中性点电流瞬时值基波分量传递至高抗在线监测就地单元；高抗在线监测就地单元利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量，利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将计算结果传递至数据采集单元；数据采集单元存储高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将损耗比和电感值传递至监控主机；监控主机将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，监控主机控制警报装置发出警报。

全文数据：高抗电气参数在线监测装置及方法技术领域本发明涉及电路设备领域，尤其涉及一种高抗电气参数在线监测装置及方法。背景技术目前，绝大多数超高压、特高压变电站都安装着油浸式并联电抗器，油浸式并联电抗器直接并联在主变压器的一次侧，通常被称作“高抗”。由于高抗是直接并联在主变压器的一次侧，电压很高，而且高抗和主变压器共用一组断路器，一旦高抗出现严重故障，断路器会立即跳闸，引起大面积停电事故，甚至危及整个电网的安全。因此，能够对高抗进行实时的在线监测，在事故早期发出报警信号，进行有计划的停电检修，对提高供电可靠性及保证电网安全的意义是非常重大的。高抗会出现各种各样的故障，其中最严重的是高抗内部压力急剧升高超过规定的上限值，释压器动作，油箱中的油和气体从释压器向外喷射，释压器上的微动开关启动断路器跳闸，此时主变压器将退出运行。高抗释压器动作的原因一般是高抗线圈有匝间短路故障，短路环在短时间内温度迅速上升，与短路环接触的变压器油受热裂解、气化，这时，高抗的油箱内部压力急剧上升，从而触发释压器动作。高抗线圈内有一个点发生匝间短路，这台电抗器就变成了一台事实上的自耦变压器，并且这台自耦变压器的变比极大——高压侧的匝数约等于电抗器的匝数，低压侧只有一匝并且低压侧短路运行。由安匝平衡的原理可知低压侧的电流极大，如此大的短路电流在短路环内产生的巨大发热功率可以在短时间内将电抗器内的部分油裂解、气化，引起释压器动作。为避免高抗在运行人员不知情的时候突然发生故障，引起主变压器跳闸，需要对高抗的健康状态进行在线监测。理论上来说，只要能采集到一台正在运行的单相电抗器的端电压瞬时值及通过这台电抗器的电流瞬时值，就可以计算出这台电抗器的无功功率容量、有功功率损耗、损耗比、电感值，如果这台电抗器发生了匝间短路故障，其损耗比肯定高于额定值，其电感值肯定比额定值小。但是，实际问题是：a目前，绝大多数高抗的中性点是通过小电抗接地的，即一组电抗器的A相、B相、C相的中性点接在小电抗的进线端，小电抗的出线端直接接地，那么，就无法通过电压互感器二次侧电压直接算出一组电抗器的每相电压。由于每台电抗器的端电压是不确定的，因此，每台电抗器的实际运行参数是未知量，即使某台电抗器发生匝间短路故障也无法通过测量电气参数的办法得知。b由于变压器铁芯的磁导率是非线性的，并且存在饱和问题，其空载电流中含有60％左右的三次谐波，其次，系统中有其它大量谐波源的存在，使得系统电压中含有谐波分量；由于电抗器自身阻抗的非线性及系统电压畸变因素，使得通过电抗器的电流含有谐波分量。基于上述原因，即使能采集到电抗器的端电压瞬时值、电流瞬时值，也会因为这些量都不是正弦波，直接利用它们计算电抗器参数，会造成较大的偏差的原因，引起装置漏报或误报警。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种高抗电气参数在线监测装置及方法，准确监测高抗的损耗比和电感值，在高抗发生短路的初期提供预警，减少电路故障和损失。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高抗电气参数在线监测装置，包括电压互感器、电流互感器、中性点电流互感器、中性点CT测量单元、高抗在线监测就地单元、数据采集单元和监控主机；电压互感器和电流互感器均接入母线电路，对于三相电路来说，电压互感器一般需要包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器；中性点电流互感器连接中性点小电抗，中性点电流互感器原边的一端连接中性点小电抗的出线端，另一端直接接地；中性点CT测量单元采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量，中性点CT测量单元将中性点电流瞬时值基波分量传递至高抗在线监测就地单元；高抗在线监测就地单元利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量，利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将计算结果传递至数据采集单元；数据采集单元存储高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将损耗比和电感值传递至监控主机；监控主机将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，监控主机控制警报装置发出警报。本发明还提供了一种高抗电气参数在线监测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将电压互感器和电流互感器接入母线电路；步骤2：在中性点小电抗处接入中性点电流互感器；步骤3：采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量；步骤4：利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；步骤5：采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量；步骤6：利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；步骤7：采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；步骤8：利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值；步骤9：将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，利用警报装置发出警报。有益效果：本发明的在线监测装置和方法利用电压互感器和中性点电流互感器综合计算获得高抗端电压瞬时值基波分量，进而计算出能够准确衡量高抗当前状态的损耗比和电感值，依据损耗比和电感值这两个参数预测高抗可能发生的短路并提供警报；一旦被监测的高抗损耗比、电感值异常，值班人员会立即收到报警信号，值班人员在密切关注这台高抗的同时还可以按相关故障处理文件规定通知调度和上级领导、电抗器生产厂家，以便准确制定妥善的处理方案。另一方面，高抗的损耗比和电感值被数据采集单元存储，内部软件利用历史数据能够方便的输出图表和曲线，全天候记录高抗的工作数据，方便工作人员及时调取数据研究高抗故障产生的原因。附图说明图1是实施例1高抗电气参数在线监测装置的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。实施例1如图1所示，本实施例的高抗电气参数在线监测装置，包括电压互感器、电流互感器、中性点电流互感器、中性点CT测量单元、高抗在线监测就地单元、数据采集单元、监控主机和警报装置；电压互感器和电流互感器均接入三相母线电路；电压互感器包括A相电压互感器、B相电压互感器和C相电压互感器，电流互感器包括A相电流互感器、B相电流互感器和C相电流互感器；中性点电流互感器连接中性点小电抗，中性点电流互感器原边的一端连接中性点小电抗的出线端，另一端直接接地；中性点CT测量单元连接中性点电流互感器和高抗在线监测就地单元，高抗在线监测就地单元连接数据采集单元，数据采集单元连接监控主机。本实施例高抗电气参数在线监测装置的工作流程是：1中性点CT测量单元采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量，中性点CT测量单元对中性点电流瞬时值基波分量进行AD转换然后传递至高抗在线监测就地单元；2高抗在线监测就地单元利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；3高抗在线监测就地单元采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量；4高抗在线监测就地单元利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；5高抗在线监测就地单元采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；6高抗在线监测就地单元利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值，高抗在线监测就地单元将计算出的无功功率、有功功率、损耗比和电感值传递至数据采集单元；7数据采集单元存储各个高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值，并将这些数据传递至监控主机；8监控主机将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，监控主机触发警报装置警报装置的具体类型由实际应用需求自由选择配置。虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种高抗电气参数在线监测装置，其特征在于：包括电压互感器、电流互感器、中性点电流互感器、中性点CT测量单元、高抗在线监测就地单元、数据采集单元和监控主机；电压互感器和电流互感器均接入母线电路；中性点电流互感器连接中性点小电抗；中性点CT测量单元采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量，中性点CT测量单元将中性点电流瞬时值基波分量传递至高抗在线监测就地单元；高抗在线监测就地单元利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量，利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；高抗在线监测就地单元利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将计算结果传递至数据采集单元；数据采集单元存储高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值并将损耗比和电感值传递至监控主机；监控主机将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，监控主机控制警报装置发出警报。2.一种高抗电气参数在线监测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将电压互感器和电流互感器接入母线电路；步骤2：在中性点小电抗处接入中性点电流互感器；步骤3：采集中性点电流互感器二次侧的电流瞬时值并对其进行FFT变换获得中性点电流瞬时值基波分量；步骤4：利用中性点电流瞬时值基波分量和中性点小电抗的电抗值计算中性点电压瞬时值基波分量；步骤5：采集电压互感器二次侧电压瞬时值并对其进行FFT变换获得电压互感器电压瞬时值基波分量；步骤6：利用电压互感器电压瞬时值基波分量减去中性点电压瞬时值基波分量获得高抗端电压瞬时值基波分量；步骤7：采集电流互感器二次侧电流瞬时值并对其进行FFT变换获得高抗电流瞬时值基波分量；步骤8：利用高抗端电压瞬时值基波分量和高抗电流瞬时值基波分量计算高抗的无功功率、有功功率、损耗比和电感值；步骤9：将损耗比与损耗比额定值对比，将电感值与电感额定值对比，如果损耗比与损耗比额定值的差值大于损耗阈值或者电感值与电感额定值的差值大于电感阈值，利用警报装置发出警报。

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