本發(fā)明創(chuàng)造涉及消諧器領(lǐng)域，具體涉及一種基于能夠監(jiān)測(cè)流敏元件狀態(tài)的消除諧振過(guò)電壓裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)35kV以下電網(wǎng)大多數(shù)采用電源中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，電網(wǎng)母線上電磁式電壓互感器一次繞組成為中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)對(duì)地的唯一金屬通道，電網(wǎng)相對(duì)地電容的充、放電途徑必然通過(guò)電壓互感器一次繞組。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)流過(guò)電容電流，健全相的電壓升高到線電壓，其對(duì)地電容上充以與線電壓相應(yīng)的電荷。一旦接地故障消失，這時(shí)電流通路被切斷，而非接地相必須由線電壓瞬間恢復(fù)到正常相電壓水平。但是由于接地故障已斷開(kāi)，非接地相在接地期間已經(jīng)充電至線電壓下的電荷，就只有通過(guò)電壓互感器高壓繞組，經(jīng)其原來(lái)接地的中性點(diǎn)進(jìn)入大地，電壓互感器一次繞組中會(huì)出現(xiàn)數(shù)安培幅值的涌流，將電壓互感器高壓熔絲熔斷。在這一瞬變過(guò)程中，電壓互感器高壓繞組中將會(huì)流過(guò)一個(gè)幅值很高的低頻飽和電流，使電壓互感器鐵芯嚴(yán)重飽和，飽和后的電電壓互感器感器勵(lì)磁電感變小，電網(wǎng)對(duì)地阻抗趨于感性，此時(shí)若電網(wǎng)的對(duì)地電感與對(duì)地電容相匹配，就形成三相或單相共振回路，可激發(fā)各種鐵磁諧振過(guò)電壓。另外，電網(wǎng)中的單相弧光接地、由于雷擊或其他原因線路瞬時(shí)接地，使健全相電壓突然上升，產(chǎn)生很大的涌流，也會(huì)使電壓互感器燒毀。

國(guó)內(nèi)通常的做法是在開(kāi)口三角加裝微機(jī)消諧裝置或在PT中性點(diǎn)串一次消諧器。由單片機(jī)控制的微機(jī)消諧裝置，當(dāng)發(fā)生諧振時(shí)，裝置的鑒頻系統(tǒng)采集大約100ms(5周期)左右的數(shù)據(jù)量，通過(guò)FFT變換分析出諧波成分及幅值，相應(yīng)地投入“消諧電阻”吸收諧振能量，消除鐵磁諧振。在消除諧振方面，存在滯后現(xiàn)象，長(zhǎng)期單獨(dú)使用，對(duì)電壓互感器會(huì)造成損害。一次消諧器以壓敏元件消諧器為主，在PT正常運(yùn)行時(shí)，壓敏型阻抗極大，影響PT的測(cè)量精度；在持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的弧光接地短路時(shí)，非線性電阻的熱容量難以滿足散熱要求，會(huì)發(fā)生熱擊穿；由于壓敏元件裝在密封件中，長(zhǎng)期使用時(shí)運(yùn)行狀況無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。隨著國(guó)家智能電網(wǎng)發(fā)展需要，尤其是在線監(jiān)測(cè)實(shí)施應(yīng)用，上述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的消諧器已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于提供一種基于能夠監(jiān)測(cè)流敏元件狀態(tài)的消除諧振過(guò)電壓裝置，將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和消諧技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最大程度的提高了效率，保證了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于能夠監(jiān)測(cè)流敏元件狀態(tài)的消除諧振過(guò)電壓裝置，包括監(jiān)測(cè)模塊、一次消諧器、二次消諧裝置和效果評(píng)估模塊，所述監(jiān)測(cè)模塊包括參數(shù)確定單元，狀態(tài)評(píng)估單元和預(yù)警單元，所述一次消諧器內(nèi)置有電流互感器，所述二次消諧裝置包括控制單元、消諧單元和顯示單元。

優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)模塊采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，所述參數(shù)確定單元根據(jù)諧振過(guò)電壓的故障原因確定監(jiān)測(cè)對(duì)象和監(jiān)測(cè)參數(shù)，首先對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行一級(jí)分類，劃分為導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全條件四類，對(duì)每一監(jiān)測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行二級(jí)分類，其中，導(dǎo)線的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為拉力、振動(dòng)、傾角、覆冰，絕緣子的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為拉力、傾角、風(fēng)偏、電流泄露，氣象條件的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為溫度、濕度、日照、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向，公共安全條件的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為雷擊、火災(zāi)、鳥(niǎo)害；

優(yōu)選地，所述狀態(tài)評(píng)估單元根據(jù)諧振過(guò)電壓的故障原因占比分配各監(jiān)測(cè)參數(shù)權(quán)重，確定狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)Z：

Z＝Dδ₁+Jδ₂+Qδ₃+Gδ₄；

$D=\frac{d_1+d_2+d_3+d_4}{4};$

$J=\frac{j_1+j_2+j_3+j_4}{4};$

$Q=\frac{q_1+q_2+q_3+q_4+q_5+q_6}{6};$

$G=\frac{g_1+g_2+g_3}{3};$

式中，D、J、Q、G分別表示導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全的綜合監(jiān)測(cè)量，δ₁、δ₂、δ₃、δ₄分別表示與導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全綜合監(jiān)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的權(quán)重，d₁、d₂、d₃、d₄分別表示導(dǎo)線的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，j₁、j₂、j₃、j₄分別表示絕緣子的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，q₁、q₂、q₃、q₄、q₅、q₆分別表示氣象條件的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，g₁、g₂、g₃分別表示公共安全條件的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量。

優(yōu)選地，所述預(yù)警單元在狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)偏離正常值時(shí)，確定異常監(jiān)測(cè)參數(shù)，發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。

優(yōu)選地，其特征在于，一次消諧器串聯(lián)在電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間。

優(yōu)選地，所述一次消諧器為電流型一次消諧器，其上設(shè)置有電流輸出口端子，

優(yōu)選地，所述控制單元包括微處理器、與微處理器連接的信號(hào)輸入板、信號(hào)輸出板和電源板；

所述信號(hào)輸入板設(shè)置有電流輸入口端子CT1、電流輸入口端子CT2，所述電流輸入口端子CT1、電流輸入口端子CT2與一次消諧器電流輸出口端子連接；

所述信號(hào)輸入板上還設(shè)置有電壓互感器三相電壓接口端子和開(kāi)口電壓接口端子，所述信號(hào)輸出板上設(shè)置有報(bào)警接口，所述報(bào)警接口包括欠壓報(bào)警接口、過(guò)壓報(bào)警接口、諧振報(bào)警接口、失電報(bào)警接口、故障報(bào)警接口，各報(bào)警接口均含兩個(gè)接口端子。

所述一次消諧器、二次消諧裝置控制單元的電壓互感器三相電壓接口端子TVa-a(43)、TVb-a(44)、TVc-a(45)和開(kāi)口電壓接口端子TVa-da(46)均與電壓互感器連接。

優(yōu)選地，所述消諧單元包括繼電器開(kāi)關(guān)K₁、繼電器開(kāi)關(guān)K₂、電阻R、電容C、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃和二極管D₄，繼電器開(kāi)關(guān)K₁為雙刀單擲、繼電器開(kāi)關(guān)K₂為單刀單擲，電容器C為電解液電容器，二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃和二極管D₄構(gòu)成橋式整流電路；

所述橋式整流電路第一輸出端(P1)和第三輸出端(P3)分別與電容C兩端相連，第二輸出端(P2)和第四輸出端(P4)通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)K1與電壓互感器開(kāi)口三角兩端相連，繼電器開(kāi)關(guān)K2與電阻R串聯(lián)后與電容C并聯(lián)連接。

優(yōu)選地，效果評(píng)估模塊能夠?qū)σ淮蜗C器和二次消諧裝置的消諧效果進(jìn)行評(píng)估。

有益效果：參數(shù)確定單元充分考慮了導(dǎo)致諧振過(guò)電壓的故障原因并對(duì)其進(jìn)行充分監(jiān)測(cè)，為從源頭上排除故障打下了基礎(chǔ)；狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)的建立，將不同量級(jí)和單位的參數(shù)整合在一起，便于直觀快速地了解電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；電流型一次消諧器能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)快速消諧，諧振過(guò)電壓幅值越大，消諧時(shí)間越短，克服了傳統(tǒng)壓敏型一次消諧器不能徹底消除諧振過(guò)電壓的缺點(diǎn)，還能夠限制電壓互感器熔絲熔斷后因能量不足不能滅弧引發(fā)的母線短路事故；加裝二次消諧裝置，能夠消除分頻、工頻、倍頻電壓互感器鐵磁諧振，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一次消諧器的運(yùn)行狀態(tài)，記錄故障時(shí)刻各電參量波形，利于對(duì)事故進(jìn)行直觀判斷，還能夠上傳、存儲(chǔ)諧振過(guò)電壓的頻率幅值。

附圖說(shuō)明

利用附圖對(duì)發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明一次消諧器和二次消諧裝置控制單元連接示意圖；

圖3是本發(fā)明二次消諧裝置消諧單元的示意圖；

圖4是本發(fā)明二次消諧裝置控制單元的端子連接圖。

附圖標(biāo)記：監(jiān)測(cè)模塊10；一次消諧器20；二次消諧裝置30；效果評(píng)估模塊40；控制單元1；微處理器2；信號(hào)輸入板3；信號(hào)輸出板4；電源板5；電流互感器6；電流輸出口端子7；報(bào)警接口8；欠壓報(bào)警接口81；過(guò)壓報(bào)警接口82；諧振報(bào)警接口83；失電報(bào)警接口84；故障報(bào)警接口85；電流輸入口端子CT1 41；電流輸入口端子CT2 42；TVa-a 43；TVb-a 44；TVc-a 45；TVa-da 46。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1，圖2，圖3，圖4，一種基于能夠監(jiān)測(cè)流敏元件狀態(tài)的消除諧振過(guò)電壓裝置，包括監(jiān)測(cè)模塊10、一次消諧器20、二次消諧裝置30和效果評(píng)估模塊40，所述監(jiān)測(cè)模塊10包括參數(shù)確定單元，狀態(tài)評(píng)估單元和預(yù)警單元，所述一次消諧器20內(nèi)置有電流互感器6，所述二次消諧裝置30包括控制單元1、消諧單元和顯示單元。

優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)模塊采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

優(yōu)選地，所述參數(shù)確定單元根據(jù)諧振過(guò)電壓的故障原因確定監(jiān)測(cè)對(duì)象和監(jiān)測(cè)參數(shù)，首先對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行一級(jí)分類，劃分為導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全條件四類，對(duì)每一監(jiān)測(cè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行二級(jí)分類，其中，導(dǎo)線的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為拉力、振動(dòng)、傾角、覆冰，絕緣子的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為拉力、傾角、風(fēng)偏、電流泄露，氣象條件的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為溫度、濕度、日照、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向，公共安全條件的監(jiān)測(cè)參數(shù)確定為雷擊、火災(zāi)、鳥(niǎo)害；

參數(shù)確定單元充分考慮了導(dǎo)致諧振過(guò)電壓的故障原因并對(duì)其進(jìn)行充分監(jiān)測(cè)，為從源頭上排除故障打下了基礎(chǔ)；

優(yōu)選地，所述狀態(tài)評(píng)估單元根據(jù)諧振過(guò)電壓的故障原因占比分配各監(jiān)測(cè)參數(shù)權(quán)重，確定狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)Z：

Z＝Dδ₁+Jδ₂+Qδ₃+Gδ₄；

$D=\frac{d_1+d_2+d_3+d_4}{4};$

$J=\frac{j_1+j_2+j_3+j_4}{4};$

$Q=\frac{q_1+q_2+q_3+q_4+q_5+q_6}{6};$

$G=\frac{g_1+g_2+g_3}{3};$

式中，D、J、Q、G分別表示導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全的綜合監(jiān)測(cè)量，δ₁、δ₂、δ₃、δ₄分別表示與導(dǎo)線、絕緣子、氣象條件和公共安全綜合監(jiān)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的權(quán)重，d₁、d₂、d₃、d₄分別表示導(dǎo)線的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，j₁、j₂、j₃、j₄分別表示絕緣子的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，q₁、q₂、q₃、q₄、q₅、q₆分別表示氣象條件的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量，g₁、g₂、g₃分別表示公共安全條件的各監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的歸一化監(jiān)測(cè)量；

狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)的建立，將不同量級(jí)和單位的參數(shù)整合在一起，便于直觀快速地了解電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；

優(yōu)選地，所述預(yù)警單元在狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)偏離正常值時(shí)，確定異常監(jiān)測(cè)參數(shù)，發(fā)出相應(yīng)預(yù)警；

維修人員根據(jù)預(yù)警單元監(jiān)測(cè)到的參數(shù)異常情況采取相應(yīng)的維修策略，是保障設(shè)備正常運(yùn)行的第一道防線。

優(yōu)選地，一次消諧器20，串聯(lián)在電壓互感器一次側(cè)中性點(diǎn)與地之間，用于發(fā)生諧振過(guò)電壓故障時(shí)對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行消除；

加裝一次消諧器20，當(dāng)單相接地電容電流小于一定的值時(shí)，不會(huì)在電壓互感器一次繞組中出現(xiàn)較大的電流，對(duì)電壓互感器和高壓熔絲無(wú)任何影響，給設(shè)備的安全運(yùn)行增加了一層防護(hù)；

優(yōu)選地，所述一次消諧器20為電流型一次消諧器，其上設(shè)置有電流輸出口端子7；

電流型一次消諧器能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)快速消諧，諧振過(guò)電壓幅值越大，消諧時(shí)間越短，克服了傳統(tǒng)壓敏型一次消諧器不能徹底消除諧振過(guò)電壓的缺點(diǎn)，還能夠限制電壓互感器熔絲熔斷后因能量不足不能滅弧引發(fā)的母線短路事故。

優(yōu)選地，二次消諧裝置30，當(dāng)一次消諧器20運(yùn)行異常時(shí)，二次消諧裝置30發(fā)出報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)投入消諧；

所述控制單元1包括微處理器2、與微處理器2連接的信號(hào)輸入板3、信號(hào)輸出板4和電源板5；

所述信號(hào)輸入板3設(shè)置有電流輸入口端子CT1 41、電流輸入口端子CT2 42，所述電流輸入口端子CT1 41、電流輸入口端子CT2 42與一次消諧器20電流輸出口端子7連接；

所述信號(hào)輸入板3上設(shè)置有電壓互感器三相電壓接口端子和開(kāi)口電壓接口端子，所述信號(hào)輸出板4上設(shè)置有報(bào)警接口8，所述報(bào)警接口包括欠壓報(bào)警接口81、過(guò)壓報(bào)警接口82、諧振報(bào)警接口83、失電報(bào)警接口84、故障報(bào)警接口85，各報(bào)警接口均含兩個(gè)接口端子；

所述一次消諧器20、二次消諧裝置30控制單元1的電壓互感器三相電壓接口端子TVa-a(43)、TVb-a(44)、TVc-a(45)和開(kāi)口電壓接口端子TVa-da(46)均與電壓互感器連接，如果發(fā)生電壓互感器鐵磁諧振，一次消諧器20先于二次消諧裝置30動(dòng)作。二次消諧裝置30檢測(cè)到是某種頻率的鐵磁諧振，發(fā)出報(bào)警、并自動(dòng)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，二次消諧裝置30檢測(cè)流過(guò)一次消諧器20的電流值是否在正常范圍內(nèi)，判斷一次消諧器20是否處于正常狀態(tài)，并將一次消諧的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、輸出；

優(yōu)選地，所述消諧單元包括繼電器開(kāi)關(guān)K₁、繼電器開(kāi)關(guān)K₂、電阻R、電容C、二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃和二極管D₄，繼電器開(kāi)關(guān)K₁為雙刀單擲、繼電器開(kāi)關(guān)K₂為單刀單擲，電容器C為電解液電容器，二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃和二極管D₄構(gòu)成橋式整流電路；

所述橋式整流電路第一輸出端(P1)和第三輸出端(P3)分別與電容C兩端相連，第二輸出端(P2)和第四輸出端(P4)通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)K1與電壓互感器開(kāi)口三角兩端相連，繼電器開(kāi)關(guān)K2與電阻R串聯(lián)后與電容C并聯(lián)連接；

正常情況下，繼電器開(kāi)關(guān)K1和繼電器開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi)，電容C通過(guò)外接電源充電，維持在意個(gè)恒定的電壓，滿足電解液電容器工作條件，當(dāng)一次消諧器20運(yùn)行異常時(shí)，控制單元1發(fā)出指令，繼電器開(kāi)關(guān)K1合上，電容C通過(guò)電阻R放電，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后放電完畢，繼電器開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，繼電器開(kāi)關(guān)K2合上，此時(shí)電容C并聯(lián)到電壓互感器開(kāi)口三角兩端，吸收諧振能量，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電容C充電完畢，繼電器開(kāi)關(guān)K2斷開(kāi)，繼電器開(kāi)關(guān)K1合上，電容C再一次通過(guò)放電電阻R釋放吸收的諧振能量，繼電器開(kāi)關(guān)K1和繼電器開(kāi)關(guān)K2交替動(dòng)作，使得電容C充分吸收諧振能量，從而達(dá)到消除諧振的目的；

所述顯示單元用于顯示報(bào)警信息、一次消諧器20運(yùn)行情況和故障時(shí)刻各電參量波形；

加裝二次消諧裝置30，能夠消除分頻、工頻、倍頻電壓互感器鐵磁諧振，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一次消諧器20的運(yùn)行狀態(tài)，記錄故障時(shí)刻各電參量波形，利于對(duì)事故進(jìn)行直觀判斷，還能夠上傳、存儲(chǔ)諧振過(guò)電壓的頻率幅值。

優(yōu)選地，效果評(píng)估模塊40，對(duì)一次消諧器20和二次消諧裝置30的消諧效果進(jìn)行評(píng)估。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。