利用現有變電站監控系統進行CVT電容量在線檢測

閻勝楠　高航　魏占同

摘 要：文章論述了利用變電站監控系統的模擬量采集功能和數據分析能力；對全站CVT二次輸出電壓進行實時比對、分析計算查找出存在問題和隱患CVT的可行性和實施算法。

關鍵詞：在線檢測；CVT；數值分析

隨著狀態性檢修模式在國網系統的全面推行，設備的在線檢測手段將發揮日趨重要的作用。變電站運行電氣設備絕緣狀況的監測，通常可采用集中（固定）在線監測和分散（便攜）在線檢測兩種方式實現。集中式在線監測方式能夠隨時了解反映設備絕緣異常的特征參量，便于實現自動化管理，但投資相對較大，且需要定期維護；對于分散式在線檢測方式相對投資較少、針對性更強，便于維護和更新，但同樣要要預先在電氣設備上安裝取樣保護單元，并購買便攜式帶電檢測儀器，并定期對運行中電氣的設備進行帶電檢測。

對于CVT我們可以考慮用另一種思路來進行檢測；通過對其二次輸出電壓進行數值分析來在線監測其主電容的變化情況。

1 現有容性設備在線檢測裝置分析

現有的容性設備及避雷器在線檢測儀，雖然可用于帶電檢測容性電氣設備（套管、CT、CVT、耦合電容器）的介質損耗、電容量和氧化鋅避雷器的阻性電流、全電流等絕緣參數，但需要配備專用儀器和現場施工接線。設備檢測的結果受儀器性能、現場干擾、施工工藝等多方面因素影響。

CVT的在線監測由于有電磁單元的影響，不能準確測出主電容的介損和電容量。只能測得參考電流，如果只在C2末端測量主電容的電流，則反映出來的介損數值大約為17%如果把電磁PT的接地線電流同時引入測量，則介損數值大約是4%-7%，而實際的介損數值都是在0.1%左右。因此對CVT的在線監測不能追求準確度，應該以初始為參考，進行比較判斷。

2 利用監控系統電壓采集功能分析CVT二次輸出電壓的可行性

電力系統在運行中各節點的電壓均應保持在一個額定電壓上在小范圍內不斷波動；利用傳統表計和人工觀察難以區分電容量引起的二次電壓變化和系統電壓的變化帶來的二次電壓變化。電容的劣化通常都是一個逐步發展的過程；使用常規手段就更加難以發現；當保護裝置告警或信號回路動作時，故障已經發展到了相當嚴重的階段了；CVT很可能要被迫退出運行。

如果我們利用現有廣泛應用的變電站監控系統數據采集功能和服務器運算分析能力，應該能夠解決以上問題。現有監控系統測控單元對于模擬量的采集更新周期通常為2-3分鐘；而CVT內電容劣化的過程為數十天或更長的周期，此采用頻度完全足夠要求。監控系統測控單元的電壓量采集精度可以達到0.01V；電容劣化導致CVT二次輸出電壓的變化可達到幾個伏特；由此可見監控系統的采樣精度完全可以滿足要求。監控系統CPU的負荷率通常在5%以下；進行對CVT二次電壓的分析將不會影響監控系統網絡負荷。

3 對數值分析算法的探討

可以考慮用如下方式來對CVT輸出的二次電壓進行數值分析；測控單元接入的電壓量為Ua、Ub、Uc和N；我們可以從兩方面來分析CVT輸出的二次電壓；其一是同組CVT間的各相之間做比較分析；其二是全站各臺CVT輸出的同相別電壓做比較分析。

首先，可用將采集的每組、每臺CVT輸出的相電壓除以57.74；以此比值作為數據分析對象。

以T0時刻作為初始時刻；記錄并存儲全站每組、每臺電壓CVT輸出相電壓的采樣值與額定電壓之比作為Ua01；“a”代表相別；“0”代表時刻；“1”代表安裝位置；“N”標示全站CVT組數。

在下一個時刻T1，再次記錄全站CVT相電壓Ua11；用Ua11- Ua01記錄為Δua11；T2時刻記錄全站CVT相電壓Ua21；用Ua21- Ua11記錄為Δua21；以此類推得到全站各個位置CVT二次輸出電壓量以時間排序的偏移量Δua11、Δua21、Δua31序列值數值；并可生成以時間為橫軸的電壓變化趨勢曲線。對于每相全站CVT可以生產N條電壓變化趨勢曲線。

對于T1時刻用Δua11與站全其它安裝位置CVT電壓偏差量Δua12、Δua13、Δua14、……Δua1N分別做差；得到T1時刻的位置電壓偏差序列用ΔuaT0-1P1-2、Δua T0-1P1-3、Δua T0-1P1-4、……Δua T0-1P1-N表示。

對于T2時刻用Δua21與站全其它安裝位置CVT電壓偏差量Δua22、Δua23、Δua24、……Δua2N分別做差；得到T2時刻的位置電壓偏差序列用Δua T1-2P1-2、ΔuaT1-2P1-3、ΔuaT1-2P1-4、……ΔuaT1-2P1-N表示。

以此類推可以得到N-1條，以時間為軸的安裝位置電壓偏差量曲線。

其次，對于系統電壓波動引起的全站CVT二次輸出電壓變化；全站的各相電壓的N條電壓變化趨勢曲線應保持一定的一致性；如相同的變化方向、變化速率等；對于每相的N-1條安裝位置電壓偏差量曲線應保持為一條數值在小范圍內波動的直線；如果全站CVT二次輸出電壓滿足以上規律時，可以認為全站CVT中的電容沒有發生損壞。一旦以上規律被逐漸破壞就可以判斷CVT的二次輸出電壓出現異常或監控系統電壓采集模塊發生問題。

4 結束語

在充分利用現有監控系統數據采集和分析能力的基礎上，增加對CVT二次輸出電壓的數據分析功能；用來發現CVT運行中可能出現的電容量變化，為采用其它手段檢測或準備事故搶修給出提示；未嘗不是一種有益的嘗試。

作者簡介：閻勝楠（1982，3-），男，2004年畢業于沈陽工程學院，專業為電氣工程及其自動化，目前從事變電運行工作。

高航（1981，6-），男，2004年畢業于長春工程學院，專業為電氣工程及其自動化，目前從事變電運行工作。

魏占同（1988，9-），男，2010年畢業于長春工程學院，專業為電氣工程及其自動化，目前從事變電運行工作。