利用现有变电站监控系统进行CVT电容量在线检测

阎胜楠　高航　魏占同

摘 要：文章论述了利用变电站监控系统的模拟量采集功能和数据分析能力；对全站CVT二次输出电压进行实时比对、分析计算查找出存在问题和隐患CVT的可行性和实施算法。

关键词：在线检测；CVT；数值分析

随着状态性检修模式在国网系统的全面推行，设备的在线检测手段将发挥日趋重要的作用。变电站运行电气设备绝缘状况的监测，通常可采用集中（固定）在线监测和分散（便携）在线检测两种方式实现。集中式在线监测方式能够随时了解反映设备绝缘异常的特征参量，便于实现自动化管理，但投资相对较大，且需要定期维护；对于分散式在线检测方式相对投资较少、针对性更强，便于维护和更新，但同样要要预先在电气设备上安装取样保护单元，并购买便携式带电检测仪器，并定期对运行中电气的设备进行带电检测。

对于CVT我们可以考虑用另一种思路来进行检测；通过对其二次输出电压进行数值分析来在线监测其主电容的变化情况。

1 现有容性设备在线检测装置分析

现有的容性设备及避雷器在线检测仪，虽然可用于带电检测容性电气设备（套管、CT、CVT、耦合电容器）的介质损耗、电容量和氧化锌避雷器的阻性电流、全电流等绝缘参数，但需要配备专用仪器和现场施工接线。设备检测的结果受仪器性能、现场干扰、施工工艺等多方面因素影响。

CVT的在线监测由于有电磁单元的影响，不能准确测出主电容的介损和电容量。只能测得参考电流，如果只在C2末端测量主电容的电流，则反映出来的介损数值大约为17%如果把电磁PT的接地线电流同时引入测量，则介损数值大约是4%-7%，而实际的介损数值都是在0.1%左右。因此对CVT的在线监测不能追求准确度，应该以初始为参考，进行比较判断。

2 利用监控系统电压采集功能分析CVT二次输出电压的可行性

电力系统在运行中各节点的电压均应保持在一个额定电压上在小范围内不断波动；利用传统表计和人工观察难以区分电容量引起的二次电压变化和系统电压的变化带来的二次电压变化。电容的劣化通常都是一个逐步发展的过程；使用常规手段就更加难以发现；当保护装置告警或信号回路动作时，故障已经发展到了相当严重的阶段了；CVT很可能要被迫退出运行。

如果我们利用现有广泛应用的变电站监控系统数据采集功能和服务器运算分析能力，应该能够解决以上问题。现有监控系统测控单元对于模拟量的采集更新周期通常为2-3分钟；而CVT内电容劣化的过程为数十天或更长的周期，此采用频度完全足够要求。监控系统测控单元的电压量采集精度可以达到0.01V；电容劣化导致CVT二次输出电压的变化可达到几个伏特；由此可见监控系统的采样精度完全可以满足要求。监控系统CPU的负荷率通常在5%以下；进行对CVT二次电压的分析将不会影响监控系统网络负荷。

3 对数值分析算法的探讨

可以考虑用如下方式来对CVT输出的二次电压进行数值分析；测控单元接入的电压量为Ua、Ub、Uc和N；我们可以从两方面来分析CVT输出的二次电压；其一是同组CVT间的各相之间做比较分析；其二是全站各台CVT输出的同相别电压做比较分析。

首先，可用将采集的每组、每台CVT输出的相电压除以57.74；以此比值作为数据分析对象。

以T0时刻作为初始时刻；记录并存储全站每组、每台电压CVT输出相电压的采样值与额定电压之比作为Ua01；“a”代表相别；“0”代表时刻；“1”代表安装位置；“N”标示全站CVT组数。

在下一个时刻T1，再次记录全站CVT相电压Ua11；用Ua11- Ua01记录为Δua11；T2时刻记录全站CVT相电压Ua21；用Ua21- Ua11记录为Δua21；以此类推得到全站各个位置CVT二次输出电压量以时间排序的偏移量Δua11、Δua21、Δua31序列值数值；并可生成以时间为横轴的电压变化趋势曲线。对于每相全站CVT可以生产N条电压变化趋势曲线。

对于T1时刻用Δua11与站全其它安装位置CVT电压偏差量Δua12、Δua13、Δua14、……Δua1N分别做差；得到T1时刻的位置电压偏差序列用ΔuaT0-1P1-2、Δua T0-1P1-3、Δua T0-1P1-4、……Δua T0-1P1-N表示。

对于T2时刻用Δua21与站全其它安装位置CVT电压偏差量Δua22、Δua23、Δua24、……Δua2N分别做差；得到T2时刻的位置电压偏差序列用Δua T1-2P1-2、ΔuaT1-2P1-3、ΔuaT1-2P1-4、……ΔuaT1-2P1-N表示。

以此类推可以得到N-1条，以时间为轴的安装位置电压偏差量曲线。

其次，对于系统电压波动引起的全站CVT二次输出电压变化；全站的各相电压的N条电压变化趋势曲线应保持一定的一致性；如相同的变化方向、变化速率等；对于每相的N-1条安装位置电压偏差量曲线应保持为一条数值在小范围内波动的直线；如果全站CVT二次输出电压满足以上规律时，可以认为全站CVT中的电容没有发生损坏。一旦以上规律被逐渐破坏就可以判断CVT的二次输出电压出现异常或监控系统电压采集模块发生问题。

4 结束语

在充分利用现有监控系统数据采集和分析能力的基础上，增加对CVT二次输出电压的数据分析功能；用来发现CVT运行中可能出现的电容量变化，为采用其它手段检测或准备事故抢修给出提示；未尝不是一种有益的尝试。

作者简介：阎胜楠（1982，3-），男，2004年毕业于沈阳工程学院，专业为电气工程及其自动化，目前从事变电运行工作。

高航（1981，6-），男，2004年毕业于长春工程学院，专业为电气工程及其自动化，目前从事变电运行工作。

魏占同（1988，9-），男，2010年毕业于长春工程学院，专业为电气工程及其自动化，目前从事变电运行工作。