高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流傳感器、絕緣參數(shù)測(cè)試儀以及工控機(jī)；電流傳感器通過(guò)絕緣參數(shù)測(cè)試儀接入工控機(jī)。本實(shí)用新型提供了一種可實(shí)時(shí)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于IlOkV及以上變電站容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨我國(guó)電力設(shè)備智能改造不斷升級(jí)，高壓設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、檢修方面沿用的一些不配套落后設(shè)備管理制度將逐步淘汰。因此，如何變“計(jì)劃?rùn)z修”為“狀態(tài)檢修”，是電力部門改革與發(fā)展的重要課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種可實(shí)時(shí)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:本實(shí)用新型提供了一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特殊之處在于:所述高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流傳感器、絕緣參數(shù)測(cè)試儀以及工控機(jī)；所述電流傳感器通過(guò)絕緣參數(shù)測(cè)試儀接入工控機(jī)。
[0005]上述絕緣參數(shù)測(cè)試儀包括單片機(jī)、電源、A/D轉(zhuǎn)換器以及存儲(chǔ)器；所述電源分別接入單片機(jī)以及A/D轉(zhuǎn)換器；所述單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連；所述存儲(chǔ)器接入單片機(jī)；所述單片機(jī)與工控機(jī)相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器與電流傳感器相連。
[0006]上述單片機(jī)是MSP430F149單片機(jī)。
[0007]上述A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)不低于10位。
[0008]上述A/D轉(zhuǎn)換器是6通道16位的A/D轉(zhuǎn)換器。
[0009]上述電流傳感器是磁通穿心式電流傳感器。
[0010]上述電流傳感器是基于零磁通穿心式小電流互感原理的泄漏電流傳感器。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0012]本實(shí)用新型提供了一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合利用了近年來(lái)最新的傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、現(xiàn)代人工智能和信息處理等最新技術(shù)，在對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)狀態(tài)下，依據(jù)大量數(shù)據(jù)和曲線分析設(shè)備絕緣狀態(tài)的變化趨勢(shì)，從變化趨勢(shì)中尋找危險(xiǎn)征兆，從多項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果的比較中綜合判斷運(yùn)行設(shè)備絕緣水平及狀態(tài)，并且做到將分析結(jié)果直接傳輸?shù)焦芾聿块T，給電力部門實(shí)現(xiàn)“狀態(tài)檢修”提供了必要的條件，是變電站實(shí)施狀態(tài)檢修重要的技術(shù)基礎(chǔ)。可用于IIOkV及以上變電站容性設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，它監(jiān)測(cè)的對(duì)象包括有主變套管、耦合電容器、電流互感器、電容式電壓互感器、主變鐵芯、避雷器等高壓設(shè)備的絕緣狀態(tài)。監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有:介質(zhì)損耗，等值電容，泄漏電流，阻性電流，環(huán)境溫、濕度，主變鐵芯接地電流等，同時(shí)也監(jiān)測(cè)主變電壓值和頻率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型所提供在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；[0014]其中:
[0015]1-電流傳感器；2_絕緣參數(shù)測(cè)試儀；3_工控機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供了 一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流傳感器1、絕緣參數(shù)測(cè)試儀2以及工控機(jī)3 ;電流傳感器I通過(guò)絕緣參數(shù)測(cè)試儀2接入工控機(jī)3。
[0017]絕緣參數(shù)測(cè)試儀2包括單片機(jī)、電源、A/D轉(zhuǎn)換器以及存儲(chǔ)器；電源分別接入單片機(jī)以及A/D轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連；存儲(chǔ)器接入單片機(jī)；單片機(jī)與工控機(jī)3相連；A/D轉(zhuǎn)換器與電流傳感器I相連。
[0018]單片機(jī)是MSP430F149單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)不低于10位，尤其是6通道16位的A/D轉(zhuǎn)換器。
[0019]絕緣參數(shù)測(cè)試儀2是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)單元的核心，該裝置的整體體系主要由MSP430F149單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成。(1)MSP430F149單片機(jī)控制子系統(tǒng)控制A/D的時(shí)序并完成數(shù)據(jù)采集和相關(guān)的處理功能，最終將計(jì)算結(jié)果存放在外部存儲(chǔ)器中。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)會(huì)定時(shí)給測(cè)試儀發(fā)送“數(shù)據(jù)查詢命令”，當(dāng)MSP430F149單片機(jī)收到命令后，把數(shù)據(jù)處理的結(jié)果發(fā)送給監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)。通信模塊是一個(gè)以MSP430F149單片機(jī)為核心的子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)任務(wù)管理和通信管理。MSP430F149單片機(jī)響應(yīng)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的查詢命令，并以中斷的方式訪問(wèn)MSP430F149單片機(jī)，最后通過(guò)I/O 口將輸入/輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊，以無(wú)線通信的形式傳送給監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)。(2)為了能精確地測(cè)量出介質(zhì)損耗角，就必須保證絕緣參數(shù)測(cè)試儀2的采樣速率和精度。采樣速率由Shannon采樣定理確定，采樣精度由介質(zhì)損耗角測(cè)量誤差的絕對(duì)值指標(biāo)確定，若該指標(biāo)設(shè)定為0.001，采樣系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)應(yīng)該在10位以上。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換芯片選用的是高速率的A/D轉(zhuǎn)換芯片。它是一款6通道16位的A/D芯片，可編程控制采樣速率，可實(shí)現(xiàn)六通道同步采樣，因此能同時(shí)采集三相電壓和三相電流信號(hào)，保證了采樣時(shí)間的一致性，避免了因不同時(shí)采樣引起的相移誤差，滿足了介質(zhì)損耗的測(cè)量精度和速度的要求。(3) MSP430F149單片機(jī)子系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)的采集控制、數(shù)字低通濾波、加窗后離散傅立葉變換、校正插入計(jì)算，并且最終計(jì)算出電流值、頻率值、泄漏電流與基準(zhǔn)電壓之間的相角差，以及等值電容等監(jiān)測(cè)結(jié)果。
[0020]電流傳感器I是磁通穿心式電流傳感器I，優(yōu)選基于零磁通穿心式小電流互感原理的泄漏電流傳感器I。
[0021]磁通穿心式電流傳感器I是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的入口器件，也是關(guān)鍵器件，其性能的優(yōu)劣直接影響測(cè)量精度以及絕緣狀態(tài)分析診斷的準(zhǔn)確性、可靠性。目前，常用于檢測(cè)高壓設(shè)備絕緣狀況的傳感器仍以電流傳感器I居多。本系統(tǒng)采用的是一種基于零磁通穿心式小電流互感原理的泄漏電流傳感器I。選用高導(dǎo)磁率新型的納米晶態(tài)磁芯材料作鐵心，由一個(gè)O型線圈、一個(gè)I/V變換電路和一組放大補(bǔ)償電路組成，使鐵心工作在接近理想的零磁通狀態(tài)，提高了傳感器角差和比差的穩(wěn)定性，使其滿足測(cè)量精度的要求。同時(shí)，根據(jù)磁化特性曲線反映出的輸入電流和輸出電流的關(guān)系，以及在不同溫度下的角差變化特性曲線，我們預(yù)先存入數(shù)字信號(hào)處理器中，通過(guò)軟件模擬和參數(shù)修正的方法，最終達(dá)到校準(zhǔn)和精確測(cè)量的目的。[0022]本實(shí)用新型的基本工作原理描述如下:
[0023]絕緣參數(shù)測(cè)試儀2通過(guò)電流傳感器I和基準(zhǔn)源電壓獲得被測(cè)設(shè)備的泄漏電流、基準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過(guò)計(jì)算獲得被測(cè)設(shè)備絕緣特性的特征參數(shù)，這些數(shù)據(jù)通過(guò)光纜送到數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)分析軟件利用各設(shè)備末屏電流與基準(zhǔn)源電壓之間的相位差，以及PT 二次電壓與基準(zhǔn)源電壓之間的相位差，求出被測(cè)設(shè)備的介質(zhì)損耗和其它絕緣特性參數(shù)；并通過(guò)相互比較和趨勢(shì)分析原理對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較，從而對(duì)被測(cè)設(shè)備的絕緣狀態(tài)作出判斷。該系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，抗干擾能力強(qiáng)，徹底解決了信號(hào)傳輸過(guò)程中的失真問(wèn)題。
[0024]考慮到傳統(tǒng)的電橋法、諧振法等硬件電路復(fù)雜、抗干擾性能差，本系統(tǒng)采用以快速傅里葉變換(FFT)為核心的純數(shù)字方法，通過(guò)在FFT前對(duì)離散信號(hào)加窗函數(shù)，在FFT后用插入算法對(duì)頻率、幅值和初始相角進(jìn)行校正運(yùn)算，求該信號(hào)基波的頻率、幅值和初始相位角。該方法不需要復(fù)雜的模擬信號(hào)處理電路，且能有效地抑制諧波干擾。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括電流傳感器、絕緣參數(shù)測(cè)試儀以及工控機(jī)；所述電流傳感器通過(guò)絕緣參數(shù)測(cè)試儀接入工控機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述絕緣參數(shù)測(cè)試儀包括單片機(jī)、電源、A/D轉(zhuǎn)換器以及存儲(chǔ)器；所述電源分別接入單片機(jī)以及A/D轉(zhuǎn)換器；所述單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換器相連；所述存儲(chǔ)器接入單片機(jī)；所述單片機(jī)與工控機(jī)相連；所述A/D轉(zhuǎn)換器與電流傳感器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)是MSP430F149 單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)不低于10位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換器是6通道16位的A/D轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電流傳感器是磁通穿心式電流傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高壓電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電流傳感器是基于零磁通穿心式小電流互感原理的泄漏電流傳感器。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK203444039SQ201320539806
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】谷亞軍, 馬旭斌, 唐崇年, 王睿, 陳曉剛 申請(qǐng)人:西安四環(huán)電力監(jiān)控設(shè)備工程有限公司