電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力領(lǐng)域，尤其涉及電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)運行的可靠性在很大程度上取決于電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣水平及工況，而電力系統(tǒng)中常出現(xiàn)的內(nèi)、外部過電壓是影響設(shè)備絕緣狀態(tài)的最主要因素。通過對變電站瞬時過電壓的在線監(jiān)測，分析供電系統(tǒng)中各種過電壓類型、產(chǎn)生原因(包括雷擊過電壓、配網(wǎng)傳遞過電壓、諧振過電壓、開關(guān)投切過電壓)和對電力系統(tǒng)造成的影響，從而實現(xiàn)對現(xiàn)有過電壓保護(hù)措施的動態(tài)評估。在此基礎(chǔ)上綜合多種保護(hù)手段，提出改進(jìn)方案，并通過仿真分析驗證其合理性以及可行性。改進(jìn)方案的應(yīng)用，將有效減少過電壓、低電壓及電能質(zhì)量對系統(tǒng)和設(shè)備造成的危害，提高系統(tǒng)供電質(zhì)量和安全可靠性。
[0003]隨著設(shè)備可靠運行和供電安全性要求的不斷提高，電力系統(tǒng)過電壓的監(jiān)測與記錄就顯得尤為重要，它能為分析過電壓事故的原因提供真實資料和重要依據(jù)。常規(guī)的保護(hù)記錄裝置或者故障錄波裝置只能記錄工頻的過電壓信息，而要獲得一些變化過程十分迅速或者頻率分量豐富的過電壓信息，常規(guī)裝置則顯得無能為力。于是，需要研發(fā)一種高性能、自動化的過電壓監(jiān)測與記錄功能模塊，它能判斷電網(wǎng)中有無過電壓發(fā)生，并監(jiān)測電網(wǎng)中發(fā)生的各種內(nèi)、外過電壓，完整準(zhǔn)確的記錄過電壓發(fā)生的過程，記錄過電壓的波形及各種參數(shù)(頻率、幅值、波形陡度等)，存儲事故發(fā)生前后過電壓的進(jìn)程和對電網(wǎng)電壓的影響，為事故分析提供可靠的依據(jù)，也為電力系統(tǒng)的安全運行和故障診斷提供技術(shù)支持。
[0004]通過對變電站瞬時過電壓的在線監(jiān)測，分析供電系統(tǒng)中各種過電壓類型、產(chǎn)生原因和對系統(tǒng)造成的影響，從而實現(xiàn)對現(xiàn)有過電壓保護(hù)措施的動態(tài)評估。在此基礎(chǔ)上綜合多種保護(hù)手段，提出改進(jìn)方案。改進(jìn)方案的應(yīng)用，將有效減少過電壓、低電壓及電能質(zhì)量對系統(tǒng)和設(shè)備造成的危害，提高系統(tǒng)供電質(zhì)量和安全可靠性。瞬時過電壓在線實時監(jiān)測裝置及方案的實施將有效減少設(shè)備的絕緣損壞，提高系統(tǒng)運行安全和穩(wěn)定性。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)實時在線監(jiān)測、自動跟蹤電力系統(tǒng)內(nèi)外過電壓，能在過電壓發(fā)生時完整、準(zhǔn)確地同時記錄下三相過電壓波形及相關(guān)
?目息。
[0006]本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括高壓分壓器、信號處理單元、采集單元、主控計算機，在變電站三相母線上每相分別安裝高壓分壓器，所述高壓分壓器從低壓臂得到的電壓信號通過同軸電纜傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?，所述信號處理單元把高壓分壓器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行二次分壓，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，二次分壓后的信號和觸發(fā)高電平信號同時輸入到采集單元，采集單元接收到觸發(fā)信號后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和存儲，通過主控計算機的PCI總線將數(shù)據(jù)讀入主控計算機進(jìn)行存儲和處理。
[0008]所述采集單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、緩沖區(qū)SDRAM模塊、PCI20614接口模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路、數(shù)據(jù)存儲模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使其在指定數(shù)據(jù)率的情況下為14位數(shù)據(jù)提供了精確的數(shù)字輸出錯誤修正，保證了在整個操作溫度范圍內(nèi)沒有誤碼；用戶通過應(yīng)用程序?qū)CI設(shè)備進(jìn)行操作時，PCI20614接口模塊完成了將命令類型從PCI局部總線向本地總線的傳遞；數(shù)據(jù)存儲模塊采用SATA硬盤作為數(shù)據(jù)存儲體。
[0009]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路包括FPGA控制邏輯電路、配置電路，所述FPGA控制邏輯電路與配置電路、時鐘模塊、編程下載接口相連。
[0010]所述信號處理單元至少包括前置信號處理模塊。
[0011]本實用新型的有益效果:該電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時在線監(jiān)測、自動跟蹤電力系統(tǒng)內(nèi)外過電壓，能在過電壓發(fā)生時完整、準(zhǔn)確地同時記錄下三相過電壓波形及相關(guān)信息每通道數(shù)量可根據(jù)用戶要求定制；每通道可獨立工作，滿足雷電、操作、諧振和工頻過電壓的記錄要求采集全過程可對采樣速率、采樣深度、參考位置等參數(shù)手動或自動設(shè)置可查詢已保存的過電壓歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對過電壓波形的多種操作(如拉伸、縮放、通道選擇等)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型工作原理框圖；
圖中:1、三相母線，2、高壓分切器、3、信號處理單元，4、采集單元，5、PCI總線，6、主控計算機，7、前置信號處理模塊，8、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，9、緩沖區(qū)SDRAM模塊，10、PC 120614接口模塊，11、配置電路，12、FPGA控制邏輯電路，13、編程下載接口，14、時鐘模塊。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本明作進(jìn)一步闡述。
[0015]如圖1-2所示，電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括高壓分壓器2、信號處理單元3、采集單元4、主控計算機6，在變電站三相母線1上每相分別安裝高壓分壓器2，所述高壓分壓器2從低壓臂得到的電壓信號通過同軸電纜傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?，所述信號處理單元3把高壓分壓器2傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行二次分壓，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，二次分壓后的信號和觸發(fā)高電平信號同時輸入到采集單元4，采集單元4接收到觸發(fā)信號后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和存儲，通過主控計算機6的PCI總線5將數(shù)據(jù)讀入主控計算機6進(jìn)行存儲和處理。
[0016]所述信號處理單元3至少包括前置信號處理模塊7，所述采集單元4模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8、緩沖區(qū)SDRAM模塊9、PCI20614接口模塊10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路、數(shù)據(jù)存儲模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使其在指定數(shù)據(jù)率的情況下為14位數(shù)據(jù)提供了精確的數(shù)字輸出錯誤修正，保證了在整個操作溫度范圍內(nèi)沒有誤碼；用戶通過應(yīng)用程序?qū)CI設(shè)備進(jìn)行操作時，PCI20614接口模塊10完成了將命令類型從PCI局部總線向本地總線的傳遞；數(shù)據(jù)存儲模塊采用SATA硬盤作為數(shù)據(jù)存儲體。
[0017]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路包括FPGA控制邏輯電路12、配置電路11，所述FPGA控制邏輯電路12與配置電路11、時鐘模塊14、編程下載接口 13相連。
[0018]本實用新型電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理是:在FPGA的時序控制下，把模擬信號經(jīng)A/D采樣后的信號，存儲到SDRAM存儲器中。當(dāng)SDRAM存儲器中的數(shù)據(jù)達(dá)到半滿狀態(tài)后，由FPGA控制邏輯產(chǎn)生中斷信號給PCI9054總線控制器，PCI20164向系統(tǒng)申請總線控制權(quán)，通過DMA傳輸把數(shù)據(jù)讀到系統(tǒng)內(nèi)存中存儲或處理。本實用新型的采樣速率:最高實時采樣率可達(dá)20 MS/s。采樣速率從IK S/s到20 MS/s范圍內(nèi)可以設(shè)定。采樣精度:14位A/D測量誤差:對于上升時間lys波形，脈沖幅值誤差〈5%，時間長度誤差〈5%。記錄時間長度:10 MS/s采樣速率下可記錄過電壓前后共800ms波形，前后記錄時間可以設(shè)定；在IMS/s采樣速率下，可記錄8s (400個工頻周期)波形據(jù)；記錄周期數(shù)，可隨采樣速率降低倍數(shù)成比例增長。存儲次數(shù):無限制(取決于工控機硬盤大小，目前200G滿足長期記錄要求)。記錄容量:每通道8M大容量板載內(nèi)存，工控機虛擬內(nèi)存可根據(jù)需要擴(kuò)充。具備多個同步采樣通道，可記錄多段母線A、B、C三相波形。每通道獨立工作，滿足雷電、操作、諧振和工頻過電壓的記錄要求。電壓事件啟動:可在波形的峰值或波形上升時間改變等條件下，啟動一次記錄。同時滿足在線監(jiān)測與現(xiàn)場試驗要求。具有波形復(fù)原功能，可對波形進(jìn)行操作(如拉伸、縮放、通道選擇等)，附帶的兩組光標(biāo)使測量更方便、更準(zhǔn)確，具有良好的可擴(kuò)展性。
[0019]顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括高壓分壓器、信號處理單元、采集單元、主控計算機，在變電站三相母線上每相分別安裝高壓分壓器，所述高壓分壓器從低壓臂得到的電壓信號通過同軸電纜傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?，所述信號處理單元把高壓分壓器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行二次分壓，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，二次分壓后的信號和觸發(fā)高電平信號同時輸入到采集單元，采集單元接收到觸發(fā)信號后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和存儲，通過主控計算機的PCI總線將數(shù)據(jù)讀入主控計算機進(jìn)行存儲和處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、緩沖區(qū)SDRAM模塊、PCI20614接口模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路、數(shù)據(jù)存儲模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使其在指定數(shù)據(jù)率的情況下為14位數(shù)據(jù)提供了精確的數(shù)字輸出錯誤修正，保證了在整個操作溫度范圍內(nèi)沒有誤碼；用戶通過應(yīng)用程序?qū)CI設(shè)備進(jìn)行操作時，PCI20614接口模塊完成了將命令類型從PCI局部總線向本地總線的傳遞；數(shù)據(jù)存儲模塊采用SATA硬盤作為數(shù)據(jù)存儲體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)外圍電路包括FPGA控制邏輯電路、配置電路，所述FPGA控制邏輯電路與配置電路、時鐘模塊、編程下載接口相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號處理單元至少包括前置信號處理模塊。
【專利摘要】本實用新型公開了電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括高壓分壓器、信號處理單元、采集單元、主控計算機，在變電站三相母線上每相分別安裝高壓分壓器，所述高壓分壓器從低壓臂得到的電壓信號通過同軸電纜傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?，所述信號處理單元把高壓分壓器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行二次分壓，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，二次分壓后的信號和觸發(fā)高電平信號同時輸入到采集單元，采集單元接收到觸發(fā)信號后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和存儲，通過主控計算機的PCI總線將數(shù)據(jù)讀入主控計算機進(jìn)行存儲和處理。本實用新型可實現(xiàn)實時在線監(jiān)測、自動跟蹤電力系統(tǒng)內(nèi)外過電壓，能在過電壓發(fā)生時完整、準(zhǔn)確地同時記錄下三相過電壓波形及相關(guān)信息。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN205027815
【申請?zhí)枴緾N201520813977
【發(fā)明人】田玉芳, 張海鵬, 梁祖輝, 單媛媛, 孫忠凱, 王守禮, 秦賀, 倪麗, 嚴(yán)霜, 侯文
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月21日