一種變電站過電壓智能監測系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種變電站過電壓智能監測系統及方法，該方法包括以下步驟：步驟1：采集過電壓信號；采用過電壓傳感器檢測是否有過電壓發生，取零序信號分量U0(n)超過0.1的時刻為過電壓發生時刻；截取過電壓發生時刻前的時間段tf＝20ms，過電壓發生時刻后的時間段tt＝40ms為過電壓計算時間段，共計60ms；以200kHz采用頻率獲取過電壓時間段的U0(n)；步驟2：提取U0(n)的時域特征、頻域特征和時頻特征；步驟3：對過電壓信號進行故障分類。該變電站過電壓智能監測系統及方法易于實施，能自動進行故障分類及預警。
【專利說明】一種變電站過電壓智能監測系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力工程【技術領域】，涉及一種變電站過電壓智能監測系統及方法，適 用于110kV變電站的外部過電壓和內部過電壓信號實時監測、智能分類和故障預警。
【背景技術】
[0002] 110kV變電站是向用戶供電的樞紐站，110kV變電站的安全運行是保證供電可靠 連續的重要前提。造成110kV變電站設備故障的原因較多，電力系統出現的各種外部和內 部過電壓是造成輸變電設備絕緣損害的主要原因之一，嚴重威脅著電力系統的安全可靠穩 定運行。當發生過電壓故障時，為了及時查找故障原因和有針對性的提出抑制措施，有必要 對過電壓進行實時監測，同時對監測的過電壓進行分類。
[0003] 電力系統過電壓類型較多，波形特點各異，產生原因各不相同。以標準的雷電和操 作過電壓波形為例，其波形的時間特性和頻率特性差別較大，如標準雷電和操作過電壓波 形分別為1. 2/50i!S和250/2500i!S，其抑制方法也各有不同。為了有針對性的制定抑制過 電壓的措施，研究過電壓發生時的波形特點，首先要準確獲取過電壓的波形，并對波形進行 自動分類，最后根據分類結果提出抑制方法。
[0004] 為解決上述問題，國內對過電壓展開了許多研究，并取得了一定的效果。專 利201210551614.X發明了基于變壓器套管末屏的過電壓傳感器，可應用于110kV、 220kV和500kV多種電壓等級，體積小，攜帶方便，響應速度快，波形畸變率小；發明專利 201220344392.X和實用新型201220345867. 7發明了CVT瞬態過電壓取樣裝置，該裝置較專 利201210551614.X安全性高，攜帶方便，便于現場應用。上述發明提出了過電壓波形獲取 的一些方法，但未能對獲取的波形做進一步的分析。
[0005] 因此，有必要設計一種新型的變電站過電壓智能監測系統及方法。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供一種變電站過電壓智能監測系統及方法，該變 電站過電壓智能監測系統及方法易于實施，能自動進行故障分類及預警。
[0007] 發明的技術解決方案如下：
[0008] -種變電站過電壓智能監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0009] 步驟1:采集過電壓信號；
[0010] 采用過電壓傳感器檢測是否有過電壓發生，取零序信號分量ujn)超過0. 1的時 刻為過電壓發生時刻；截取過電壓發生時刻前的時間段tf = 20ms，過電壓發生時刻后的時 間段tt = 40ms為過電壓計算時間段，共計60ms;以200kHz采用頻率獲取過電壓時間段的 U〇(n)；
[0011] 步驟2 :提取％ (n)的時域特征、頻域特征和時頻特征；
[0012] 步驟3 :對過電壓信號進行故障分類。
[0013] 步驟2中，
[0014]時域特征有：
[0015] ①有效值UOTms
【權利要求】
1. 一種變電站過電壓智能監測方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:采集過電壓信號； 采用過電壓傳感器檢測是否有過電壓發生，取零序信號分量Utl(Ii)超過0. 1的時刻為 過電壓發生時刻；截取過電壓發生時刻前的時間段tf = 20ms，過電壓發生時刻后的時間 段tt = 40ms為過電壓計算時間段，共計60ms ;以200kHz采用頻率獲取過電壓時間段的 U0(n)； 步驟2 :提取Utl(Ii)的時域特征、頻域特征和時頻特征； 步驟3 :對過電壓信號進行故障分類。
2. 根據權利要求1所述的變電站過電壓智能監測方法，其特征在于，步驟2中，時域特 征有：
頻域特征是指利用傅里葉變換，求取信號的頻率成分信息； 時頻特征：采用sym4小波，在200kHz的采樣頻率下，將零序電壓信號Utl (n)分解11層， 第1?11層細節信號及第11層近似信號對應的頻帶范圍如表：
分別計算下述時頻特征： ① 高頻部分UH(n):包括dl?d6層，頻帶范圍1.5625kHz?100kHz，特征量包括高 頻有效值Uhots、絕對平均值Uhmtc、裕度系數Lh。、峰值因子C h。、脈沖因子Ih。、波形系數PH。、 Kurtosis 系數 Khqto ; ② 中頻部分Um(n):包括d7?dll層，頻帶范圍48. 83Hz?I. 5625kHz，特征量包括中 頻有效值Umots、絕對平均值Ummtc、裕度系數LM。、峰值因子C M。、脈沖因子IM。、波形系數PM。、 Kurtosis 系數 Kltom ; ③ 低頻部分UJn) :all層，頻帶范圍O?48. 83Hz，特征量包括低頻有效值Utoms、絕對 平均值隊。_、裕度系數U。、峰值因子Q。、脈沖因子I。、波形系數I\。、Kurtosis系數。
3.根據權利要求2所述的變電站過電壓智能監測方法，其特征在于，步驟3中，將步驟 2得到的特征量輸入到過電壓"二義樹"分層識別系統，從上自下實現11種過電壓信號的智 能分層識別；該系統共分為4層，在1-7的每個樹節點中采用網格優化支持向量機算法實施 分類，采用自上而下的分層識別流程，最終實現過電壓的分層智能識別； 所述的電壓"二義樹"分層識別系統的拓撲結構如下： 變電站過電壓故障分為兩種類型： 1. 1暫時及弧光接地過電壓； 1.2雷電及操作過電壓； 所述的暫時及弧光接地過電壓又分為2種類型： 2. 1暫時過電壓及不對稱短路 2. 2弧光接地； 雷電及操作過電壓分為2中類型； 3. 1雷電過電壓； 3. 2操作過電壓； 暫時過電壓及不對稱短路分為2種類型： 4. 1暫時過電壓； 4. 2不對稱短路； 暫時過電壓分為3種類型： 5. 1高頻諧振； 5. 2分頻諧振； 5. 3基波諧振； 雷電過電壓分為2種類型： 6. 1感應雷過電壓； 6. 2直擊雷過電壓； 操作過電壓分為4種類型： 7. 1投切電容器，7. 2切空載變壓器，7. 3合空載變壓器；7. 4合空載線路；
一共分為如上表所示的11種具體故障類型。
4. 根據權利要求3所述的變電站過電壓智能監測方法，其特征在于，所述的過電壓信 號為10kV、35kV和IlOkV三種電壓等級的線路上的過電壓信號中的至少一種。
5. -種變電站過電壓智能監測系統，其特征在于，包括傳感器模塊、信號處理模塊、信 號采集模塊、信號存儲模塊、過電壓智能分類識別模塊和過電壓預警模塊； 所述的傳感器模塊包括分別接IOkV系統、35kV系統和IlOkV系統的IOkV過電壓傳感 器、35kV過電壓傳感器和IlOkV過電壓傳感器； 信號處理模塊具有保護和調理功能； 信號采集模塊用于過電壓信號的采集，記錄過電壓信號波形； 過電壓智能分類識別模塊采用過電壓"二義樹"分層識別系統識別處理當前的過電壓 故障屬于哪一類故障； 過電壓預警模塊根據分類結果、過電壓的倍數和系統電壓等級，對過電壓信號進行預 警；采用權利要求4所述的變電站過電壓智能監測方法對變電站的過電壓信號實施監測。
【文檔編號】G01R19/165GK104330676SQ201410658588
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】李欣, 劉赟, 何智強, 萬勛, 段建家, 秦家遠 申請人:國家電網公司, 國網湖南省電力公司, 國網湖南省電力公司電力科學研究院