一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法

1.一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：该在线测控方法采用在线控制装置实现，所述在线测控装置包括系统一次设备组、幅值传感器组、相位传感器组、下位机、上位机和数字量处理系统，所述系统一次设备组包括系统开关和互感器组；所述方法具体包括以下步骤：
步骤1：采集互感器组的幅值信息，并将采集的幅值信息传输给下位机；
步骤2：采集互感器组的相位信息，并将采集的相位信息传输给下位机；
步骤3：下位机对幅值信息和相位信息分别进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机；
步骤4：上位机对幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值进行处理，获得幅值谱、相位谱和相位序列；
步骤5：采用相位校验方法对幅值谱和相位谱进行迭代；
步骤6：分析电能质量信息，并通过开关控制信号对系统开关进行相应的控制操作；所述系统开关包括断路器和接触器，所述互感器组包括电压互感器组和电流互感器组；
所述幅值传感器组包括有源交流型电压传感器和有源交流型电流传感器；
所述步骤1中，所述幅值信息包括电压幅值信息和电流幅值信息，所述相位信息包括电压相位信息和电流相位信息；
所述步骤2中，相位传感器组采集电压互感器组的电压相位信息和电流互感器组的电流相位信息，并将采集的电压相位信息和电流相位信息传输给所述下位机；
所述步骤6中，上位机根据修正后的各次谐波幅值，得到电能质量信息并对其进行分析，同时发出开关控制信号给数字量处理系统，通过数字量处理系统中的开关状态控制端再将开关控制信号发送给系统开关，对系统开关进行相应的控制操作。
2.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述步骤1中，有源交流型电压传感器采集电压互感器组的电压幅值信息，并将采集的电压幅值信息传输给所述下位机；有源交流型电流传感器采集电流互感器组的电流幅值信息，并将采集的电流幅值信息传输给所述下位机。
3.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述步骤3中，下位机包括采集模块和CPU，所述采集模块接收幅值传感器组发送的电压幅值信息和电流幅值信息以及相位传感器发送的电压相位信息和电流相位信息，并对接收的信息进行A/D转换，所述采集模块将得到的数字信息传输给CPU进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机。
4.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：上位机对幅值数字信息采样值进行傅里叶分析，获得幅值谱和相位谱；
步骤4-2：上位机对相位数字信息采样值进行计算分析，获得相位序列。
5.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述步骤5具体包括以下步骤：
步骤5-1：上位机对相位谱与相位序列进行加权平均，得到修正后的相位谱，初始权值取1；
步骤5-2：上位机将幅值谱与修正后的相位谱相结合，并进行反变换得到时域信号；
步骤5-3：上位机对反变换得到的还原信号进行校验，如果时域信号与幅值信息数字采集信号误差超过设定值，此时修改权值，再次比较时域信号与幅值信息数字采集信号之间的误差，直至误差小于设定值；
步骤5-4：上位机按修改后的权值对各次谐波幅值进行修正，谐波次数为nk＝5、7、11、
13、17、19、23、25、29和31，相应修正系数为(-1)k(1+r/nk)，其中r为权值，k表示谐波次数。
6.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述数字量处理系统包括开关状态反馈端；所述开关状态控制端采集系统开关的开关状态，并通过数字量处理系统将开关状态转换为开关状态信号，开关状态反馈端将转换得到的开关状态信号发送给上位机。
7.根据权利要求1所述的用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，其特征在于：所述相位传感器组包括线圈型传感器、磁场信号处理器、磁场信号光纤、极板型传感器、电场信号处理器、电场信号光纤和相位运算器；
所述线圈型传感器放置在系统一次设备组附近10cm范围内，其将电流互感器组的高压磁场信号近距离传输给所述磁场信号处理器，所述磁场信号处理器将高压磁场信息进行光电转换得到对应的光信号，该光信号由磁场信号光纤传输给相位运算器的磁场光信号接收端口；
所述极板型传感器放置在系统一次设备组附近20cm范围内，其将电压互感器组的高压电场信号近距离传输给所述电场信号处理器，所述电场信号处理器将高压电场信息进行光电转换后得到对应的光信号，该光信号由电场信号光纤传输给相位运算器的电场光信号接收端口；
所述相位运算器包括光电转换电路，所述光电转换电路将磁场光信号接收端口接收的光信号以及电场光信号接收端口接收的光信号还原分别为高压磁场信息和高压电场信息，然后进行整形处理转化为方波信号，通过过零比较法得到原始的电压相位信息和电流相位信息；
所述线圈型传感器为在单面铜箔的印制电路板上刻制螺旋型电路构成的天线；所述极板型传感器的结构为双极型，一极为正方形铜板，另一极为接地线。

一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种在线测控方法，具体涉及一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法。\n背景技术\n[0002] 电容式电压互感器在国外已有四十多年的发展历史，在72.5～800kV电力系统中得到普遍应用。国产电容式电压互感器从1964年在西安电力电容器厂诞生以来，也积累了三十五年的制造和运行经验，现已进入成熟期。尤其是近几年，国产电容式电压互感器在准确度及输出容量的提高以及成功地采用速饱和电抗型阻尼器使铁磁谐振阻尼特性和瞬变响应特性明显改善等方面有了突破性进展。电力部门广大用户普遍认识到：国产电容式电压互感器已达到或超过电磁式电压互感器的各项性能指标，同时还具有绝缘强度高、不会与系统发生铁磁谐振、高电压下价格较低以及可兼作耦合电容器用于载波通信等优点。所以，“九五”以来，国产电容式电压互感器得到广泛应用，产品电压范围覆盖35～500kV。在\n110～220kV，电容式电压互感器用量已占绝对优势，不仅在新站优先选用，在老站改造中往往用电容式电压互感器取代电磁式电压互感器，330～500kV等级无一例外地选用了电容式电压互感器。即使在35～66kV，电容式电压互感器价格并不占优势，考虑到从根本上消除电磁式电压互感器与系统产生的铁磁谐振，有的电站也选用了电容式电压互感器。1995年以来，电容式电压互感器产销量平均以每年25％的高速增长，1998年达到4700台，占110kV及以上电压互感器的90％。\n[0003] 在此期间，随着电力电容器绝缘技术和材料科学的发展，国外电容式电压互感器在设计和制造工艺方面又有了很大改进，还有一些新型产品的发展动向。我们应当及时总结国内外电容式电压互感器的制造和运行经验，进一步促进国产电容式电压互感器的发展，为我国的城乡电网建设改造和超高压电网建设提供优质、可靠的产品。\n[0004] 电容式电压互感器主要由电容分压器和中压变压器组成。电容分压器由瓷套和装在其中的若干串联电容器组成，瓷套内充满保持0.1MPa正压的绝缘油，并用钢制波纹管平衡不同环境以保持油压，电容分压可用作耦合电容器连接载波装置。中压变压器由装在密封油箱内的变压器、补偿电抗器、避雷器和阻尼装置组成，油箱顶部的空间充氮。一次绕组分为主绕组和微调绕组，一次侧和一次绕组间串联一个低损耗电抗器。由于电容式电压互感器的非线性阻抗和固有的电容有时会在电容式电压互感器内引起铁磁谐振，因而用阻尼装置抑制谐振，阻尼装置由电阻和电抗器组成，跨接在二次绕组上，正常情况下阻尼装置有很高的阻抗，当铁磁谐振引起过电压，在中压变压器受到影响前，电抗器已经饱和了只剩电阻负载，使振荡能量很快被降低。\n[0005] 随着电力系统的迅速发展和各种非线性电气设备的大量接入，电力系统的谐波问题日趋严重，增加了能耗和噪声等污染。直流多馈入地区静止同步补偿器的快速控制器及其谐波治理技术基于对谐波的精确测量。国家标准明确规定，电容式电压互感器不能用于谐波测量。深入电容式电压互感器的谐波传递特性和测量误差，对于全面掌握电容式电压互感器的谐波特性，并在此基础上寻求合适的测量误差减小方法等都具有重要意义。目前有关电容式电压互感器谐波传递特性和测量误差方面的研究主要处于理论定性分析阶段，量化分析并结合实际物理试验研究尚未深入开展，更没有可切实运用于现场的设施和技术。\n发明内容\n[0006] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，完成对直流多馈入地区直流换相失败风险的在线测控。\n[0007] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：\n[0008] 本发明提供一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，该在线测控方法采用在线控制装置实现，所述在线测控装置包括系统一次设备组、幅值传感器组、相位传感器组、下位机、上位机和数字量处理系统，所述系统一次设备组包括系统开关和互感器组；所述方法具体包括以下步骤：\n[0009] 步骤1：采集互感器组的幅值信息，并将采集的幅值信息传输给下位机；\n[0010] 步骤2：采集互感器组的相位信息，并将采集的相位信息传输给下位机；\n[0011] 步骤3：下位机对幅值信息和相位信息分别进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机；\n[0012] 步骤4：上位机对幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值进行处理，获得幅值谱、相位谱和相位序列；\n[0013] 步骤5：采用相位校验方法对幅值谱和相位谱进行迭代；\n[0014] 步骤6：分析电能质量信息，并通过开关控制信号对系统开关进行相应的控制操作。\n[0015] 所述系统开关包括断路器和接触器，所述互感器组包括电压互感器组和电流互感器组；\n[0016] 所述幅值传感器组包括有源交流型电压传感器和有源交流型电流传感器。\n[0017] 所述步骤1中，所述幅值信息包括电压幅值信息和电流幅值信息，所述相位信息包括电压相位信息和电流相位信息。\n[0018] 所述步骤1中，有源交流型电压传感器采集电压互感器组的电压幅值信息，并将采集的电压幅值信息传输给所述下位机；有源交流型电流传感器采集电流互感器组的电流幅值信息，并将采集的电流幅值信息传输给所述下位机。\n[0019] 所述步骤2中，相位传感器组采集电压互感器组的电压相位信息和电流互感器组的电流相位信息，并将采集的电压相位信息和电流相位信息传输给所述下位机。\n[0020] 所述步骤3中，下位机包括采集模块和CPU，所述采集模块接收幅值传感器组发送的电压幅值信息和电流幅值信息以及相位传感器发送的电压相位信息和电流相位信息，并对接收的信息进行A/D转换，所述采集模块将得到的数字信息传输给CPU进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机。\n[0021] 所述步骤4具体包括以下步骤：\n[0022] 步骤4-1：上位机对幅值数字信息采样值进行傅里叶分析，获得幅值谱和相位谱；\n[0023] 步骤4-2：上位机对相位数字信息采样值进行计算分析，获得相位序列。\n[0024] 所述步骤5具体包括以下步骤：\n[0025] 步骤5-1：上位机对相位谱与相位序列进行加权平均，得到修正后的相位谱，初始权值取1；\n[0026] 步骤5-2：上位机将幅值谱与修正后的相位谱相结合，并进行反变换得到时域信号；\n[0027] 步骤5-3：上位机对反变换得到的还原信号进行校验，如果时域信号与幅值信息数字采集信号误差超过设定值，此时修改权值，再次比较时域信号与幅值信息数字采集信号之间的误差，直至误差小于设定值；\n[0028] 步骤5-4：上位机按修改后的权值对各次谐波幅值进行修正，谐波次数为nk＝5、7、\n11、13、17、19、23、25、29和31，相应修正系数为(-1)k(1+r/nk)，其中r为权值，k表示谐波次数。\n[0029] 所述步骤6中，上位机根据修正后的各次谐波幅值，得到电能质量信息并对其进行分析，同时发出开关控制信号给数字量处理系统，通过数字量处理系统中的开关状态控制端再将开关控制信号发送给系统开关，对系统开关进行相应的控制操作。\n[0030] 所述数字量处理系统开关状态反馈端；所述开关状态控制端采集系统开关的开关状态，并通过数字量处理系统将开关状态转换为开关状态信号，开关状态反馈端将转换得到的开关状态信号发送给上位机。\n[0031] 所述相位传感器组包括线圈型传感器、磁场信号处理器、磁场信号光纤、极板型传感器、电场信号处理器、电场信号光纤和相位运算器；\n[0032] 所述线圈型传感器放置在系统一次设备组附近10cm范围内，其将电流互感器组的高压磁场信号近距离传输给所述磁场信号处理器，所述磁场信号处理器将高压磁场信息进行光电转换得到对应的光信号，该光信号由磁场信号光纤传输给相位运算器的磁场光信号接收端口；\n[0033] 所述极板型传感器放置在系统一次设备组附近20cm范围内，其将电压互感器组的高压电场信号近距离传输给所述电场信号处理器，所述电场信号处理器将高压电场信息进行光电转换后得到对应的光信号，该光信号由电场信号光纤传输给相位运算器的电场光信号接收端口；\n[0034] 所述相位运算器包括光电转换电路，所述光电转换电路将磁场光信号接收端口接收的光信号以及电场光信号接收端口接收的光信号还原分别为高压磁场信息和高压电场信息，然后进行整形处理转化为方波信号，通过过零比较法得到原始的电压相位信息和电流相位信息；\n[0035] 所述线圈型传感器为在单面铜箔的印制电路板上刻制螺旋型电路构成的天线；所述极板型传感器的结构为双极型，一极为正方形铜板，另一极为接地线。\n[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：\n[0037] 1.显著提高高压设备电压和电流的测量水平；\n[0038] 2.显著提高电压和电流的谐波测试准确度，提高了电能质量的分析水平；\n[0039] 3.根据电能质量分析结果，进行各种无功补偿的动态配置，显著提高电能质量的实时控制水平\n[0040] 4.更加满足降低直流多馈入地区直流换相失败风险控制系统的要求；\n[0041] 5.本发明提供了动态实时准确测试电能质量的技术手段，测试方便、效率高，准确测量31次以下各次谐波，误差小于0.2％；\n[0042] 6.可以保护用电设备，延长寿命；保证通讯、网络设备等的正常运行，保护环境，减少谐波污染公共电网。\n附图说明\n[0043] 图1是本发明实施例中在线测控装置示意图；\n[0044] 图2是本发明实施例中相位传感器组结构示意图；\n[0045] 图3为本发明线圈型传感器示意图。\n具体实施方式\n[0046] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。\n[0047] 本发明提供一种用于降低直流换相失败风险的在线测控方法，该在线测控方法采用在线控制装置实现，(如图1)所述在线测控装置包括系统一次设备组、幅值传感器组、相位传感器组、下位机、上位机和数字量处理系统，所述系统一次设备组包括系统开关和互感器组；所述方法具体包括以下步骤：\n[0048] 步骤1：采集互感器组的幅值信息，并将采集的幅值信息传输给下位机；\n[0049] 步骤2：采集互感器组的相位信息，并将采集的相位信息传输给下位机；\n[0050] 步骤3：下位机对幅值信息和相位信息分别进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机；\n[0051] 步骤4：上位机对幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值进行处理，获得幅值谱、相位谱和相位序列；\n[0052] 步骤5：采用相位校验方法对幅值谱和相位谱进行迭代；\n[0053] 步骤6：分析电能质量信息，并通过开关控制信号对系统开关进行相应的控制操作。\n[0054] 所述系统开关包括断路器和接触器，所述互感器组包括电压互感器组和电流互感器组；\n[0055] 所述幅值传感器组包括有源交流型电压传感器和有源交流型电流传感器。\n[0056] 所述步骤1中，所述幅值信息包括电压幅值信息和电流幅值信息，所述相位信息包括电压相位信息和电流相位信息。\n[0057] 所述步骤1中，有源交流型电压传感器采集电压互感器组的电压幅值信息，并将采集的电压幅值信息传输给所述下位机；有源交流型电流传感器采集电流互感器组的电流幅值信息，并将采集的电流幅值信息传输给所述下位机。\n[0058] 所述步骤2中，相位传感器组采集电压互感器组的电压相位信息和电流互感器组的电流相位信息，并将采集的电压相位信息和电流相位信息传输给所述下位机。\n[0059] 所述步骤3中，下位机包括采集模块和CPU，所述采集模块接收幅值传感器组发送的电压幅值信息和电流幅值信息以及相位传感器发送的电压相位信息和电流相位信息，并对接收的信息进行A/D转换，所述采集模块将得到的数字信息传输给CPU进行处理，并将得到的幅值信息数字采样值和相位信息数字采样值发送给上位机。\n[0060] 所述步骤4具体包括以下步骤：\n[0061] 步骤4-1：上位机对幅值数字信息采样值进行傅里叶分析，获得幅值谱和相位谱；\n[0062] 步骤4-2：上位机对相位数字信息采样值进行计算分析，获得相位序列。\n[0063] 所述步骤5具体包括以下步骤：\n[0064] 步骤5-1：上位机对相位谱与相位序列进行加权平均，得到修正后的相位谱修正后的相位谱＝r×相位谱+相位序列×(1-r)，初始权值取1；\n[0065] 步骤5-2：上位机将幅值谱与修正后的相位谱相结合，并进行反变换得到时域信号；\n[0066] 步骤5-3：上位机对反变换得到的还原信号进行校验，如果时域信号与幅值信息数字采集信号误差超过设定值，此时修改权值，再次比较时域信号与幅值信息数字采集信号之间的误差，直至误差小于设定值；\n[0067] 步骤5-4：上位机按修改后的权值对各次谐波幅值进行修正，谐波次数为nk＝5、7、\n11、13、17、19、23、25、29和31，相应修正系数为(-1)k(1+r/nk)，其中r为权值，k表示谐波次数。\n[0068] 所述步骤6中，上位机根据修正后的各次谐波幅值，得到电能质量信息并对其进行分析，同时发出开关控制信号给数字量处理系统，通过数字量处理系统中的开关状态控制端再将开关控制信号发送给系统开关，对系统开关进行相应的控制操作。\n[0069] 所述数字量处理系统开关状态反馈端；所述开关状态控制端采集系统开关的开关状态，并通过数字量处理系统将开关状态转换为开关状态信号，开关状态反馈端将转换得到的开关状态信号发送给上位机。\n[0070] 如图2，所述相位传感器组包括线圈型传感器、磁场信号处理器、磁场信号光纤、极板型传感器、电场信号处理器、电场信号光纤和相位运算器；\n[0071] 所述线圈型传感器放置在系统一次设备组附近10cm范围内，其将电流互感器组的高压磁场信号近距离传输给所述磁场信号处理器，所述磁场信号处理器将高压磁场信息进行光电转换得到对应的光信号，该光信号由磁场信号光纤传输给相位运算器的磁场光信号接收端口；\n[0072] 所述极板型传感器放置在系统一次设备组附近20cm范围内，其将电压互感器组的高压电场信号近距离传输给所述电场信号处理器，所述电场信号处理器将高压电场信息进行光电转换后得到对应的光信号，该光信号由电场信号光纤传输给相位运算器的电场光信号接收端口；\n[0073] 所述相位运算器包括光电转换电路，所述光电转换电路将磁场光信号接收端口接收的光信号以及电场光信号接收端口接收的光信号还原分别为高压磁场信息和高压电场信息，然后进行整形处理转化为方波信号，通过过零比较法得到原始的电压相位信息和电流相位信息；\n[0074] 如图3，所述线圈型传感器为在单面铜箔的印制电路板上刻制螺旋型电路构成的天线；所述极板型传感器的结构为双极型，一极为正方形铜板，另一极为接地线。\n[0075] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。