變電站變壓器的似真性檢驗的製作方法
2023-09-19 17:45:05
專利名稱：變電站變壓器的似真性檢驗的製作方法
技術領域：
本發明涉及設備控制技術領域，尤其是針對高，中或低壓開關設施的設備控制技術。該技術基於檢驗電氣開關設施中變壓器似真性以及檢驗有根據獨立權利要求前序部分設備的開關設施的似真性的方法、電腦程式產品、電腦程式和設備。
變電站內的變壓器在規定的測量點以一定的測量精度對設備電壓進行測量。被測量的電壓值經過濾，相對該設備的初始電壓值加以定標，必要時加以數位化，然後作為電壓測量信號由控制系統加以記錄，並呈現在顯示器上和/或用於計算目的。用於通信目的的附加變化率過濾可以包括，例如，採用積分方法的時間平均，或一種算法用以判斷是否要更新或保持或傳送或不傳送該電壓數值。由變壓器所記錄的測量值和用於過濾和定標的參數，即所謂的測量值參數化都可能存在誤差。主要誤差發生在變壓器本身，例如，由於部件失效或材料疲勞所引起的。在參數化過程中的誤差可能是由於外部影響，老化，漂移，操作員失誤等原因而在電子線路中引發的。
為了保護目的和為了同步檢驗，知道對變壓器保險進行監測，同時也可以完成開關設施隔離點的局部似真性檢驗。這種公知的涉及單測量點的似真性檢驗，是一種電流和電壓值的比較檢驗，是相電壓的相位序列的檢驗，是一種相對稱性檢驗或電壓對稱性檢驗。在比較檢驗中，可以在測量點探測到電壓和電流值之間的嚴重的不一致性。在監測相位序列時，可以探測到測量點上不同相電壓進程間的不一致性。在相位對稱性檢驗中，可以將測量點的所有三相電壓最大值相對它們各自的相互相位置加以檢驗並測量與最大相漂移的偏離。這種檢驗只有在可以規定的允許非對稱性的最大值不太大時方能有效。而且，使用電壓數位化的傳感器時，通常不能進行這種檢驗，因為這些電壓提供的不是所要求的瞬時值，而是電壓，功率，頻率或相位角的時間平均的RMS值。在電壓對稱性檢驗時，將所有相-相電壓和零電壓相加，並監測與理想零值的偏離。這些局部的似真性檢驗都相當粗糙，因而只能對變壓器或測量點變壓器的運行做出行/不行的判斷。另一方面，不可能探測出測量準確性的丟失或錯誤定標。
在電網控制級上，在一種叫做「狀態估計」(「stateestimation」)中，功率和電壓的似真性檢驗也是用來，例如，補償由於在不同測量時刻的測量或由於測量誤差所產生的非一致性。但是，這種似真性檢驗不適合於探測變壓器的準確性或定標問題，因為它實際上不可能識別偏離的真正原因。此外，狀態估計過於複雜，從所要求的計算能力和結構方面的觀點來看，都無法用於識別變電站內變壓器的問題。
第一個方面，本發明包括一種方法，用於開關設施特別是高或中壓電氣開關設施中變壓器的似真性檢驗，該開關設施受控於一個設備控制系統；並且來自其中至少設有二個測量點的變壓器的測量信號由該設備控制系統處理。對變壓器似真性的檢驗要完成以下幾個步驟(i)通過該設備控制系統根據主設備的現有電氣連接和根據開關設施的瞬態位置記錄該開關設施的瞬態布局；(ii)根據該開關設施的瞬態布局識別該開關設施的至少一個分區，所述開關設施具有至少二個相互電連接(galvanisch zusammenhaengend)的電壓變壓器(8)；(iii)在該分區內，將變壓器根據它們的測量信號進行分組，每組中的所有測量信號在允許的測量誤差內相互一致和(iv)如果多於一組存在，則由該控制系統生成指示信號或報警信號。通過將變壓器根據它們的測量信號分組，可以只需將來自空間上間隔開的變壓器的測量信號進行相對比較就可以估計變壓器的狀態以及，如果合適的話，開關設施的狀態，而無需了解實際的電壓值。由於存在有幾組，則可以確定變壓器測量值之間的不一致性，並且產生控制系統或操作人員相應的消息。該方法同開關設施的主設備的結構或網絡布局無關，並且特別是同它們連網的複雜性無關，因此可以對任意布局加以實現而無需明顯改動。該方法也同開關設施的瞬態運行狀態無關，並且特別地甚至可以在目標電壓變化的情況下加以完成。對布局的跟蹤是動態的，即是說，布局或分區的劃分是持續地或根據需要進行更新。特別地，它可以由於開關操作而改變。每一分區代表該開關設施布局的一部分，它具有特徵性的目標電壓和在系統故障時與之偏離的實際電壓。同樣有利地，可以使用在變電站或開關設施控制系統中已有的變壓器的測量信號。該方法也可以同用於變壓器的常規局部似真性檢驗相兼容。與之相比，該方法甚至可以探測變壓器定標中的小偏離或誤差。而且，還可以探測變壓器的初級側更為嚴重的故障或損傷。
在一種優選的實施例中，當出現指示或報警信號時，每組中的若干變壓器被確定並且使用如下判據對變壓器的狀態加以判斷(i)如果只有兩組變壓器並且如果第1組只有一個變壓器和第2組包括有一個以上變壓器，則第1組中的變壓器被標識為有問題並且給出報警消息；和/或(ii)如果有至少大小相等的2組或2組以上，則所有的變壓器被標識為有問題；和/或(iii)如果有包括幾個變壓器的一個最大組和每組只有一個變壓器的幾個組，則在最大組內的所有變壓器被標識為無故障而其它的變壓器則被標識為有問題。這些狀態判斷的規則都十分簡單，並且不管怎樣可以允許對變壓器和開關設施進行可靠的檢驗而無需多少計算開銷以及不要求對變壓器進行附加測量。尤其是，無需知道實際的電壓水平或它的估計值。
在另一個實施例中，有用於判斷變壓器和/或開關設施狀態的進一步判據(i)如果只有一個較大的和一個較小的變壓器組並且較小組也有著一個以上變壓器，則該開關設施的分區被標識為有問題；和/或(ii)如果只存在有著幾個變壓器的一組，且具有沒消失的電壓或不等於零的平均組電壓，則對該組內或該分區內，或許有可能對該分區本身的變壓器的所有報警消息和/或警示消息都被復原。
根據權利要求4的實施例的優點是在變壓器有問題的情況下可以對所有故障的嚴重性加以估計，因而可以引起操作員的注意。
根據權利要求5的實施例介紹了以直觀易懂的方式表示似真性檢驗結果的一種簡單解決方案。
根據權利要求6的實施例的優點在於可以加以辨認變壓器和開關設施本身的故障。
根據權利要求7的實施例的優點在於它可以區分由開關設施操作所引發的電壓測量信號的不一致性和由實際故障引發的不一致性。
根據權利要求8的實施例的優點在於它可以同時檢測多個相位而無需大的開銷。
另一方面，本發明涉及用於變壓器似真性檢驗的電腦程式產品和電腦程式，根據權利要1-6的方法步驟可以採用程序編碼實現，而且本發明還涉及完成該方法的設備和包括該設備的開關設施。
對於本發明的進一步實施方案，優點和應用可以從相關的權利要求，以下的說明和附圖得到。
圖中對相同的部件採用相同的參考符號表示。
在
圖1a中，用一個第1分區1a和一個第2分區1b示出第一種瞬態布局。第2分區1b包括每條引出線9上的1個變壓器8和母線6上的1個變壓器8。根據本發明，將三個相互電連接的變壓器8的測量信號相互進行比較並按組排列。各組的特徵在於其電壓範圍，它由該變壓器8所允許的測量誤差或所允許的並且事先已知的測量精度給出。如果形成多於一組，則問題既可能是一個測量的變壓器8，也可能在分區1a之內。在分區1b內有2個變壓器8，它很可能被用於一致性檢測。如果它們的測量值相互偏離大於測量精度，則存在有2組並且可能產生指示信號或報警信號。圖1b示出該開關設施1的第2種布局的運行狀態，其中在分區1a有4個變壓器電連接。通過設備控制系統跟蹤該布局確定哪些開關設施3-5的位置當前為激活來實現從圖1a至圖1b的過渡。
因此，在該方法中，被記錄的測量信號分別對每個分區1a或1b就它們在一允許測量精度範圍內的一致性進行相互比較，並且將那些偏離一致性範圍超出可規定的差值的變壓器加以識別。這種差值典型地大於或等於變壓器8的測量精度。換言之，對於分區1a；1b，根據所記錄的測量信號和允許的測量精度大體可以用某種概率或似真性來確定正確的電壓測量範圍，並且將測量信號超出允許的電壓測量範圍的這種變壓器8加以識別。
實施例涉及到用於更為準確判斷變壓器8狀態的如下算法或判據對於只有一個變壓器8的一個組和有多個變壓器8的一個組，分別的或單組的變壓器被判定為有問題或有故障，同時給出報警消息。對於大小相等的組或2組以上的情況，所有變壓器8都被認定有問題。對於有多個變壓器8的最大一組和每組只有一個變壓器8的幾個組，在最大組中的變壓器8被標識為無故障，而其他的變壓器8則被標識為可能是有問題的。
如果只有一個較大的和一個較小的變壓器8的組，並且較小組有多於一個的變壓器8，則開關設施的分區1a；1b被標識為可能是有問題的。如果只存在有著一個以上變壓器的一組並且平均組電壓不等於零，則該組的變壓器8及其分區1a，1b的變壓器，以及有可能的話對該分區1a；1b的所有警告信息和/或警報信息都被復原。
在不是最大的一個組內的幾個變壓器8本身被認為是有問題的，或者它們的分區1a，1b被認為是有問題的。在這種情況下，可以對這些變壓器8進行其測量值參數化一致性進行檢驗，尤其檢驗它們的測量值標定一致性。如果在這組中的測量信號一致，則針對該開關設施1的分區1a；1b的故障電壓發生報警信號，特別是對短路或部分短路電路發生報警信號。對於最多有2個變壓器8的分區1b，可以進行附加的局部似真性檢驗。
對被標識為有問題的一個組內的變壓器8可以被給以警示信息，而與該組有關的部件可以加以標記。同樣，對於已經連續多次被標識為有問題的變壓器8，尤其是在指定給不同分區1a，1b的情況下，可以給以報警信息。
在開關設施1的單極圖內似真性檢驗的結果可以多種形式表現將變壓器8按它們的分組列表，用示出每個變壓器8已經被標識為有問題的統計數，和/或用圖形信息，特別是用彩色信息。
另一方面，本發明涉及用於電氣開關設施1中的變壓器8的似真性檢驗的電腦程式產品，它包括計算機可讀介質和計算機可讀程序編碼裝置，該程序產品在電氣開關設施1的設備控制系統2的數據處理裝置上被執行時會使該數據處理裝置完成上面介紹的方法。而且，對電氣開關設施1中的變壓器的似真性檢驗的電腦程式提出了權利保護，這種程序可以裝載到開關設施1的設備控制系統的數據處理單元並且被執行，其中在執行時，該電腦程式完成上面介紹的方法的各個步驟。
不管可能的開關設施操作如何，這種變壓器8的似真性檢驗都可以完成，並且在由於開關設施操作引起的被測量信號的不一致性情況下可以重複，或者只有在對瞬態開關設施操作的前次檢驗為否定時才能完成或加以評估。
而且，變壓器8的似真性檢驗分別對每一相或輪流針對對不同的相，特別是按周期交替，或者對至少2相的平均值，尤其針對所有相完成。當變壓器8投入試運行時也可以完成這種檢驗，這樣可以及早探測它們的測量值參數化中和/或開關設施1的操作狀態中周期性出現的和/或當前布局中每次變化之後的不一致性。特別地，可以在該開關設施1的每個分區1a；1b中完成。
在另一個實施例中，通過將該分區1a的至少2個被標為無故障的變壓器8的測量信號加以平均來確定分區1a；1b的母線電壓，即，例如位於圖1a中引出線9處的變壓器8。因此母線6上的第3個變壓器8可能是多餘的。
本發明的另一方面涉及用於完成變壓器8似真性檢驗的方法的設備。該設備包括用於記錄瞬間開關設施布局的裝置2a，用於探測有著至少2個電連接的變壓器8的開關設施1的至少1種布局的分區1a；1b的裝置2b，用於按被測量的信號在測量精度內相互一致的程度將分區1a；1b的變壓器8劃分為組的裝置2c，和在多於一組時用於產生指示或報警信號的裝置2d。優選地，該裝置20包括裝置2e和/或裝置2f，其中2e用於根據上面提到的算法或判據判斷變壓器8和/或開關設施1的狀況，而2f用於完成上面介紹的方法。
該裝置20可以是能連接到設備控制系統2站的監測單元20或者也可以被集成到該控制系統2的操作員接口。而且，所有所說的裝置2a-2f都可以用硬體和/或軟體實現。
本發明也延伸至包括這種設備20的電氣開關設施。
參考表1 電氣開關設施1a，1b 布局分區2 設備控制系統20 似真性檢驗設備2a 記錄布局的裝置2b 探測分區的裝置2c 變壓器劃分裝置2d 信號發生裝置2e 判斷變壓器狀態的裝置2f 執行裝置3 電流斷路器4 隔離連接5 接地隔離開關6 母線7 電流變換器8 變壓器8a 變壓器的測量點9 引出線
權利要求
1.一種在電氣開關設施(1)，尤其是在高或中壓開關設施(1)中檢驗變壓器(8)似真性的方法，其中所述開關設施(1)受控於設備控制系統(2)，並且設備控制系統(2)處理來自設置在至少二個不同測量點(8a)的變壓器(8)的測量信號，其特徵在於，對變壓器(8)的似真性檢驗，a)該開關設施(1)的瞬態布局是根據主設備(3-9)的現有電氣連接和根據開關(3-5)的瞬態位置由設備控制系統(2)記錄的，b)根據該瞬態布局，該開關設施(1)的至少一個分區(1a；1b)被識別，該分區包括至少2個電連接的變壓器(8)，c)在該分區(1a；1b)之內，變壓器(8)按它們的測量信號進行分組，每組中的所有測量信號在允許的測量精度範圍內相互一致，和d)在存在多於一個組的情況下，由設備控制系統(2)生成指示或報警信號。
2.如權利要求1的方法，其特徵在於，當存在有指示或報警信號時，確定每組中的變壓器(8)的數目並且採用如下判斷變壓器(8)狀態的判據a)如果只存在2個組，並且如果第1組只包括一個變壓器(8)而第2組包括多於一個的變壓器(8)，則將第1組中的變壓器標識為有問題，並且發出報警信息；和/或b)如果存在至少有大小相等的2個組或多於2個組，則將所有變壓器(8)標識為有問題；和/或c)如果存在包括多個變壓器(8)的最大一組和每組只有一個變壓器(8)的多個組，則將最大一組中所有變壓器(8)標識為無故障，而將其他變壓器(8)標識為有問題。
3.權利要求2的方法，其特徵在於，使用如下判據來判斷該變壓器(8)和/或開關設施(1)的狀態；a)如果只存在變壓器(8)的一個較大組和一個較小組並且如果該較小組擁有多於一個的變壓器(8)，則將該開關設施(1)的分區(1a；1b)標識為有問題，和/或b)如果只存在帶有多個變壓器(8)的一組，該組擁有沒有消失的電壓，則將該組的變壓器(8)，或許可能話使該分區(1a；1b)的所有警告信息和/或報警信息復原。
4.如權利要求2-3之一的方法，其特徵在於，a)對被標識為有問題的一組的變壓器(8)提供警告信息，並標記其組相關性，和/或b)對在分配到不同分區(1a；1b)時連續數次被標識為有問題的變壓器(8)提供報警信息。
5.如權利要求2-4之一的方法，其特徵在於，該似真性檢驗結果用多種形式表示將變壓器(8)按它們的分組列表，用表明每個變壓器(8)已經被標識為有問題的頻繁程度的統計數，和/或作為在開關設施(1)的單極圖內的圖形尤其是彩色的說明。
6.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，使用如下判據如果不是最大組的一組包括有多個變壓器(8)，對該組中的變壓器(8)在其測量值參數之間的不一致方面，尤其是其測量值定標的不一致性方面，進行檢驗；並且如有必要加以校準，和/或如果在該組內的測量信號是一致的，則對該開關設施(1)的分區(1a；1b)內的故障電壓產生報警信號，特別是針對短路電路或部分短路電路產生報警信號。
7.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，a)不管可能的開關設施操作如何，實施該變壓器(8)的似真性檢驗，並且在由於開關設施操作引發測量信號不一致的情況下加以重複，或b)只有當前面對瞬態開關設施操作的檢驗被否定地取消時進行該變壓器(8)的似真性檢驗或評估。
8.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，對每一相或交替對不同的相，特別是按周期交替的，或者對至少2相的平均值，尤其是針對所有相分別實施變壓器(8)的似真性檢驗。
9.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，a)在變壓器(8)開始運行時實施這種似真性檢驗用於早期探測它們測量值參數化之間的不一致性，和/或b)在該開關設施(1)的運行狀態下和/或瞬態布局的每次改變之後周期性地實施該似真性檢驗，和/或c)在該開關設施(1)的每個分區(1a；1b)內完成該似真性檢驗。
10.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，通過將該分區(1a；1b)的至少2個被標識為無故障的變壓器(8)的測量信號加以平均來決定分區(1a；1b)內的母線電壓。
11.如上述權利要求之一的方法，其特徵在於，尤其是針對帶有最多2個變壓器(8)的分區(1b)，實施附加的局部似真性檢驗。
12.用於電氣開關設施中檢驗變壓器(8)的似真性的電腦程式產品，它包括計算機可讀介質和計算機可讀程序編碼裝置，該程序產品在開關設施(1)的控制系統(2)的數據處理裝置上執行時使該數據處理裝置實施權利要求1-6之一的方法。
13.用於在電氣開關設施(1)中檢驗變壓器(8)似真性的電腦程式，該程序可以裝入該開關設施(1)的控制系統(2)的數據處理單元並在其中執行，其特徵在於，在執行時該電腦程式實施權利要求1-6之一方法的步驟。
14.用於在電氣開關設施(1)中檢驗變壓器(8)的似真性，尤其是用於實施權利要求1-11之一方法的設備(20)，其特徵在於，a)根據主設備(3-9)的現存電氣連接和根據開關設施(3-5)的瞬態位置以記錄該開關設施(1)的瞬態布局的裝置(2a)，b)用於探測該開關設施(1)的至少一種布局分區(1a；1b)的裝置(2b)，該分區擁有至少2個電連接的變壓器(8)，c)用於將該分區(1a；1b)的變壓器(8)劃分成組的裝置(2c)，在每一組內所有變壓器(8)的測量信號在允許的測量精度範圍內相互一致，和d)用於當存在多於一個組時產生指示或報警信號。
15.如權利要求14的設備(20)，其特徵在於，a)裝置(2e)，用於根據權利要求2或權利要求3的判據來判斷變壓器(8)和/或開關設施(1)的狀態，和/或b)裝置(2f)，用於實施根據權利要求3-8，9c，10-11之一方法。
16.如權利要求14-15之一的設備(20)，其特徵在於，a)所述設備(20)是一個可以連接到設備控制系統(2)或被集成到該控制系統(2)的操作接口中的站監測單元，和/或b)所說的設備(20)的裝置(2a-2f)用硬體和/或軟體實現。
17.電氣開關設施(1)，尤其是高壓或中壓開關設施(1)，其特徵在於根據權利要求14-16之一的設備(20)。
全文摘要
本發明涉及開關設施(1)中的變壓器(8)的似真性檢驗方法、電腦程式產品、電腦程式和設備(20)以及具有這種設備(20)的開關設施(1)。按照本發明，就開關設施(1)的一種瞬態記錄有著多個電連接的變壓器(8)的布局分區(1a；1b)，識別有著相同測量信號的變壓器(8)，和如果多於一組存在時，由變電站控制系統(2)產生指示或報警信號。尤其實施例涉及用於對有問題的變壓器(8)和/或分區(1a；1b)發生警示或警報信號的判據；似真性檢驗結果的呈現；似真性檢驗同開關設施操作的協調。優點尤其在於方法同開關設施(1)的複雜性和操作狀態無關；布局的動態跟蹤；似真性檢驗的高度意義性；以及使用在控制系統(2)中現有的測量電壓值。
文檔編號G01R31/333GK1442941SQ0310674
公開日2003年9月17日 申請日期2003年2月28日 優先權日2002年3月1日
發明者W·溫默 申請人:Abb瑞士有限公司