[发明专利]一种供电设备隐性故障监测方法和系统

说明书

本公开涉及电网供电设备隐性故障监测的方法和系统。所述方法定义了包含若干供电设备的虚拟节点，以0.1s为周期实时计算0.1s内流入虚拟节点的真有效值电能和流出虚拟节点的真有效值电能，并打上精确时标。然后，持续计算在多个周期尺度的时间窗口内虚拟节点中发生的电能损耗。最后，通过虚拟电阻法、同类虚拟节点损耗比较法、历史损耗比较法判断出虚拟节点内部设备是否存在隐性故障。基于该方法的系统包含真有效值电能同步测量装置和供电设备隐性故障监测站域主站，适用于供电设备非控制回路故障的监测。

技术领域

本发明属于电网故障诊断技术领域，尤其涉及一种供电设备隐性故障监测的方法和系统。

背景技术

电网依赖大量的线路、开关、变压器、电容器、变频器等供电设备完成电能从发电设备到用电设备的传输。这些供电设备本身或者其相互连接的接头、触点以及绝缘往往可能存在着接触不良、放电或非金属性短路问题，从而导致发热，最终可能引起起火或爆炸，严重影响输供电安全。这在400V或6kV的低压供电系统中尤其常见。例如：某化工企业400V开关柜抽屉进线处发生接触不良，进而引起发热，最终导致短路，引起大面积变频电动机低电压脱扣，并引发化工生产负荷爆炸。再例如某企业6kV电缆接头发生爆炸，导致短路，引起大面积电动机低压脱扣。电缆头爆炸的起因很多，谐波、过载运行、绝缘破坏等均会导致输电回路损耗增大。

供电设备可能发生各种不同原理的故障，但是发生故障的供电设备有功损耗异常增加是共同的特点。由于供电设备本身都是损耗越小越好，正常的供电设备的损耗必然很小，因此通过精确测量输供电设备损耗的变化情况，分析其是否有异常的损耗增加，就可以判断供电设备是否存在隐性故障，从而为及时排除故障赢得时间。

现有的供电设备故障监测方法存在各种限制其广泛应用的缺点。例如超声波监测法依赖外加信号难以实时应用，行波分析法不适于短线路或设备，测试局部放电的电磁耦合法需要安装内置局部放电传感器难以在已有设备中采用，小波分析法和神经网络法受故障点类型和干扰类型影响比较大。因此，目前还没有完善的针对广泛故障类型的供电设备隐性故障监测方法。

此外，应指出的是温升也是供电设备故障的共同特点，但是温升的测量灵敏度要远低于输供电损耗的测量，不利于预先发现故障。另外，温度传感器的安装位置只有在故障点附近才能及时感知异常温度，然而故障点往往难以预知，或者太多，无法大量安装传感器。而电能损耗的测量只需要在回路的始末端进行测量就可以对整个回路的异常发热问题进行监视。

发明内容

针对现有上述问题，本发明公开了一种基于电能损耗真有效值测量的供电设备隐性故障监测方法和系统，该方法通过监测供电设备的电能损耗的真有效值是否发生异常变化来判断供电设备是否存在非控制回路隐性故障。

为实现前述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。

一种供电设备隐性故障监测方法，所述隐性故障检测方法基于电能损耗真有效值实现；所述监测方法包括以下步骤：

步骤1：定义虚拟节点和割集设备集合；虚拟节点定义为电气单线图上一个封闭曲线，曲线内包含要进行隐性故障监测的一个或多个互联的供电设备的三相或者某一相，封闭曲线内无负荷或发电设备；与虚拟节点封闭曲线相交的供电设备，定义为割集设备，该虚拟节点的封闭曲线穿越的全部割集设备构成割集设备集合；割集设备在虚拟节点内部的部分发生的隐性故障在监测范围之内，而割集设备在虚拟节点外部的部分发生的隐性故障不在监测范围之内；割集设备中电能流入虚拟节点的设备，称为流入支路，电能由虚拟节点流出的设备，称为流出支路；

步骤2：在虚拟节点割集设备的端部安装高精度电流互感器CT、高精度电压互感器PT获取瞬时电流和瞬时电压；CT、PT安装点是虚拟节点内外的分界点，也称为测点，安装点位置应使得割集设备上有尽可能多的导体和导体连接点在虚拟节点内部；

步骤3：按下式实时计算各测点在过去的设定时间窗T_s内通过的有功电量，并以该设定时间窗的起始时刻为该电量的时标；时标误差不超过1ms；