一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置，包括第1至第9電流傳感器、電流變換電路、電壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器、顯示器、鍵盤和電源模塊；其有益效果是：使用本發(fā)明時無需停電即可了解電力電容器組的運(yùn)行狀況，減少了設(shè)備停電對客戶及供電可靠性的不良影響；本發(fā)明更加切合電力電容器組運(yùn)行和檢修條件，提高了監(jiān)測的有效性；本發(fā)明能實時反映電力電容器組的運(yùn)行狀態(tài)，對及時發(fā)現(xiàn)隱患、預(yù)防供電事故、保證安全供電起到了很好的作用，克服傳統(tǒng)預(yù)防性試驗帶來的盲目性；一次FFT計算可同時得到兩個通道的各次諧波值，較少了計算值，更好地滿足了電能質(zhì)量監(jiān)測中快速、準(zhǔn)確、實時分析的工程要求。
【專利說明】一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)高壓電力電容器監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種35kV高壓并聯(lián)電 力電容器組介損在線監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高壓并聯(lián)電容器組裝置是目前電力系統(tǒng)中極為重要的無功電源，對于改善電力系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高電能質(zhì)量起著舉足輕重的作用。主要作用是為電力系統(tǒng)提供無功功率，減少線 路損耗，改善電壓質(zhì)量，提高設(shè)備利用率。電力電容器作為一種無功補(bǔ)償設(shè)備，變電站通常 采用高壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，將補(bǔ)償電容器接在變電站10kV或35kV母線上，補(bǔ)償變電站母線 側(cè)所有線路及變壓器上的無功功率，使用中往往與有載調(diào)壓變壓器配合，可進(jìn)一步提高電 力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
[0003] 近年來，35kV高壓并聯(lián)電容器組在日常運(yùn)行中常出現(xiàn)電容器損壞、甚至群爆群傷 的現(xiàn)象，其故障率偏高，直接威脅到500kV電力設(shè)備的安全及運(yùn)維人員的人身安全，導(dǎo)致電 網(wǎng)電壓明顯波動，有功、無功損耗增加，電容器使用壽命降低，影響電網(wǎng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實時在線反映電容器的損壞程度并進(jìn) 行故障前預(yù)先警示的35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介 損在線監(jiān)測裝置，包括第1至第9電流傳感器、電流變換電路、電壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊、微處理器、顯示器、鍵盤和電源模塊；所述第1至第9電流傳感器分別套裝在需要檢測電 容量的高壓并聯(lián)電容器的套管底部；所述第1至第9電流傳感器的輸出端分別接所述電流 變換電路的相應(yīng)輸入端；所述電壓變換電路的輸入端接高壓并聯(lián)電容器組放電線圈中電壓 互感器的輸出端；所述電流變換電路和電壓變換電路的輸出端分別接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的 相應(yīng)輸入端；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接所述微處理器的相應(yīng)輸入端；所述顯示器和鍵 盤分別與所述微處理器的相應(yīng)端口相連接；所述電流變換電路、電壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊、微處理器和顯示器的電源端分別接所述電源模塊的相應(yīng)輸出端。
[0006] 所述電流變換電路包括電流互感器TA1、電阻R1-R4和電容C1-C2 ; 所述電流互感器TA1輸入端的正極IA1分別接所述第1至第9電流傳感器的1腳；所 述電流互感器TA1輸入端的負(fù)極IA2分別接所述第1至第9電流傳感器的3腳； 所述電阻R3與電阻R4串聯(lián)后接在所述電流互感器TA1輸出端的正極0A1與負(fù)極0A2 之間；所述電阻R3與電阻R4的節(jié)點REF0接所述電源模塊的2. 4V電壓輸出端； 所述電阻R1與電容C1串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的正極0A1與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1P接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電流輸入端； 所述電阻R2與電容C2串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的負(fù)極0A2與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1N接地。
[0007] 所述電壓變換電路包括電流互感器TA2、電阻R5-R10和電容C5-C6 ; 所述電流互感器TA2輸入端的正極經(jīng)所述電阻R5接高壓并聯(lián)電容器組放電線圈中電 壓互感器二次繞組的正極；所述電流互感器TA2輸入端的負(fù)極接高壓并聯(lián)電容器組放電線 圈中電壓互感器二次繞組的負(fù)極； 所述電阻R6接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與負(fù)極之間； 所述電阻R7與電阻R10串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與所述電源模 塊的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R7與電阻R10的節(jié)點V2P分兩條支路，其中一條支路 接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸入端，另一條支路經(jīng)所述電容C5接地； 所述電阻R8與電阻R9串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的負(fù)極與所述電源模塊 的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R8與電阻R9的節(jié)點V2N分兩條支路，其中一條支路接 地，另一條支路經(jīng)所述電容C6接地。
[0008] 所述第1至第9電流傳感器的型號均為LHK-2000 ;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的型號為 AD7656 ;所述微處理器的型號為AT91SAM9260 ;所述電源模塊的型號為ICE2A165。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：1、使用本發(fā)明時，無需斷電，這樣減少損失，還可降低維 護(hù)費用。使用本發(fā)明時無需停電即可了解電力電容器組的運(yùn)行狀況，減少了設(shè)備停電對客 戶及供電可靠性的不良影響，避免了繁雜的刀閘切換操作。雖然設(shè)備安裝增加了運(yùn)行投資 成本，但與節(jié)約的人力、物力和提高運(yùn)行安全性相比，長期效應(yīng)無疑是顯著的。
[0010] 2、本發(fā)明更加切合電力電容器組運(yùn)行和檢修條件，在線監(jiān)測是電力電容器組在正 常運(yùn)行的下進(jìn)行的，本發(fā)明能及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，實現(xiàn)實時監(jiān)測，克服傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗周 期性長、時間集中的不足，提高監(jiān)測的有效性。
[0011] 3、本發(fā)明能實時反映電力電容器組的運(yùn)行狀態(tài)，對及時發(fā)現(xiàn)隱患、預(yù)防供電事故、 保證安全供電起到了很好的作用，可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)和社會效益都很高，而且電力電容 器組在線監(jiān)測得到的大量數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的判斷分析可以為電力設(shè)備實施狀態(tài)檢修提供可 靠依據(jù)，克服傳統(tǒng)預(yù)防性試驗帶來的盲目性。
[0012] 4、復(fù)序列FFT與FFT比較，一次FFT計算可同時得到兩個通道的各次諧波值，分析 相同序列長度的電壓電流數(shù)據(jù)，不僅大大較少了計算值，而且內(nèi)存空間也節(jié)省了一半，更好 地滿足了電能質(zhì)量監(jiān)測中快速、準(zhǔn)確、實時分析的工程要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的電流變換電路原理圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明的電壓變換電路原理圖。
[0016] 圖4為本發(fā)明的監(jiān)測方法程序流程圖。
[0017] 圖5為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理程序流程圖。

【具體實施方式】
[0018] 由圖1-5所示的實施例可知，它包括第1至第9電流傳感器、電流變換電路、電壓 變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器、顯示器、鍵盤和電源模塊；所述第1至第9電流傳感器 分別套裝在需要檢測電容量的高壓并聯(lián)電容器的套管底部；所述第1至第9電流傳感器的 輸出端分別接所述電流變換電路的相應(yīng)輸入端；所述電壓變換電路的輸入端接高壓并聯(lián)電 容器組放電線圈中電壓互感器的輸出端；所述電流變換電路和電壓變換電路的輸出端分別 接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)輸入端；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端接所述微處理器的相應(yīng)輸 入端；所述顯示器和鍵盤分別與所述微處理器的相應(yīng)端口相連接；所述電流變換電路、電 壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器和顯示器的電源端分別接所述電源模塊的相應(yīng)輸出 端。
[0019] 所述電流變換電路包括電流互感器TA1、電阻R1-R4和電容C1-C2 ; 所述電流互感器TA1輸入端的正極IA1分別接所述第1至第9電流傳感器的1腳；所 述電流互感器TA1輸入端的負(fù)極IA2分別接所述第1至第9電流傳感器的3腳； 所述電阻R3與電阻R4串聯(lián)后接在所述電流互感器TA1輸出端的正極0A1與負(fù)極0A2 之間；所述電阻R3與電阻R4的節(jié)點REF0接所述電源模塊的2. 4V電壓輸出端； 所述電阻R1與電容C1串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的正極0A1與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1P接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電流輸入端； 所述電阻R2與電容C2串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的負(fù)極0A2與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1N接地。
[0020] 所述電壓變換電路包括電流互感器TA2、電阻R5-R10和電容C5-C6 ; 所述電流互感器TA2輸入端的正極經(jīng)所述電阻R5接高壓并聯(lián)電容器組放電線圈中電 壓互感器二次繞組的正極；所述電流互感器TA2輸入端的負(fù)極接高壓并聯(lián)電容器組放電線 圈中電壓互感器二次繞組的負(fù)極； 所述電阻R6接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與負(fù)極之間； 所述電阻R7與電阻R10串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與所述電源模 塊的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R7與電阻R10的節(jié)點V2P分兩條支路，其中一條支路 接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸入端，另一條支路經(jīng)所述電容C5接地； 所述電阻R8與電阻R9串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的負(fù)極與所述電源模塊 的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R8與電阻R9的節(jié)點V2N分兩條支路，其中一條支路接 地，另一條支路經(jīng)所述電容C6接地。
[0021] 所述第1至第9電流傳感器的型號均為LHK-2000 ;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的型號為 AD7656 ;所述微處理器的型號為AT91SAM9260 ;所述電源模塊的型號為ICE2A165。
[0022] 利用本發(fā)明的監(jiān)測方法如下： (1) 初始化設(shè)置：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊初始化，并將在線監(jiān)測系統(tǒng)中的正常運(yùn)行狀態(tài)、加強(qiáng)巡 視狀態(tài)、停電更換狀態(tài)，以及參數(shù)正常、參數(shù)異常、參數(shù)超標(biāo)的命令，微處理器的存儲單元設(shè) 置為初始狀態(tài)； (2) 第1至第9電流傳感器將高壓并聯(lián)電容器組的電容器上的電流耦合成電流信號，同 時對放電線圈的二次側(cè)電壓采取并聯(lián)方式獲取電壓信號； (3) 將采集到的電流信號和電壓信號分別輸入電流變換電路和電壓變換電路，然后再 經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，輸入至微處理器； (4) 微處理器的SDRAM實時記錄該電流信號和電壓信號； (5) 微處理器判斷是否將采樣數(shù)據(jù)讀入其SRAM中；若已將采樣數(shù)據(jù)讀入SRAM中，則對 采集得到的電流信號和電壓信號這樣離散信號進(jìn)行處理，首先進(jìn)行傅里葉變換，得到各次 諧波的實部及虛部，從而得出各次電壓電流諧波的幅值及相位，并計算得出各個所需的電 能質(zhì)量參數(shù)的值；FFT是對復(fù)序列進(jìn)行變換，而采樣得到的電壓信號和電流信號數(shù)據(jù)序列 為實序列，為進(jìn)一步提高運(yùn)算速度，滿足數(shù)據(jù)分析實時性的要求，采用基于復(fù)序列的FFT算 法，其基本原理如下：將同時采樣測量得到的N個電壓、電流時域序列u (n)、i (η)，構(gòu)成一個 復(fù)序列，

【權(quán)利要求】
1. 一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置，其特征在于：包括第1至第9 電流傳感器、電流變換電路、電壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器、顯示器、鍵盤和電源 模塊；所述第1至第9電流傳感器分別套裝在需要檢測電容量的高壓并聯(lián)電容器的套管底 部；所述第1至第9電流傳感器的輸出端分別接所述電流變換電路的相應(yīng)輸入端；所述電 壓變換電路的輸入端接高壓并聯(lián)電容器組放電線圈中電壓互感器的輸出端；所述電流變換 電路和電壓變換電路的輸出端分別接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的相應(yīng)輸入端；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 的輸出端接所述微處理器的相應(yīng)輸入端；所述顯示器和鍵盤分別與所述微處理器的相應(yīng)端 口相連接；所述電流變換電路、電壓變換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、微處理器和顯示器的電源端 分別接所述電源模塊的相應(yīng)輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置，其特征 在于：所述電流變換電路包括電流互感器TA1、電阻R1-R4和電容C1-C2 ; 所述電流互感器TA1輸入端的正極IA1分別接所述第1至第9電流傳感器的1腳；所 述電流互感器TA1輸入端的負(fù)極IA2分別接所述第1至第9電流傳感器的3腳； 所述電阻R3與電阻R4串聯(lián)后接在所述電流互感器TA1輸出端的正極0A1與負(fù)極0A2 之間；所述電阻R3與電阻R4的節(jié)點REFO接所述電源模塊的2. 4V電壓輸出端； 所述電阻R1與電容C1串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的正極0A1與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1P接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電流輸入端； 所述電阻R2與電容C2串聯(lián)后接在電流互感器TA1輸出端的負(fù)極0A2與地之間；所述 電阻R1與電容C1的節(jié)點V1N接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置，其特征 在于：所述電壓變換電路包括電流互感器TA2、電阻R5-R10和電容C5-C6 ; 所述電流互感器TA2輸入端的正極經(jīng)所述電阻R5接高壓并聯(lián)電容器組放電線圈中電 壓互感器二次繞組的正極；所述電流互感器TA2輸入端的負(fù)極接高壓并聯(lián)電容器組放電線 圈中電壓互感器二次繞組的負(fù)極； 所述電阻R6接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與負(fù)極之間； 所述電阻R7與電阻R10串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的正極與所述電源模 塊的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R7與電阻R10的節(jié)點V2P分兩條支路，其中一條支路 接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸入端，另一條支路經(jīng)所述電容C5接地； 所述電阻R8與電阻R9串聯(lián)后接在所述電流互感器TA2輸出端的負(fù)極與所述電源模塊 的2. 4V電壓輸出端之間；所述電阻R8與電阻R9的節(jié)點V2N分兩條支路，其中一條支路接 地，另一條支路經(jīng)所述電容C6接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種35kV高壓并聯(lián)電力電容器組介損在線監(jiān)測裝置，其特 征在于：所述第1至第9電流傳感器的型號均為LHK-2000 ;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的型號為 AD7656 ;所述微處理器的型號為AT91SAM9260 ;所述電源模塊的型號為ICE2A165。
【文檔編號】G01R27/26GK104111381SQ201410306093
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】孫鵬, 付煒平, 楊立軍, 祖樹濤, 陳舒捷 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司