CN103513082A - 一种具有误差在线监测功能的电子式互感器 - Google Patents

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Abstract

一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，由电子式互感器高压侧和电子式互感器低压侧两部分组成，传感头输出的信号连接至信号调理电路；信号调理电路输出的信号分为两路一路进入数字采集电路，一路进入脉冲转换模块；数字采集电路输出的信号和脉冲转换模块输出的信号分别连接至光电转换模块；光电转换模块通过光纤将数字采集电路产生的采样值数字输出送到合并单元；光电转换模块通过光纤将脉冲转换模块输出的脉冲信号输出至电子式互感器低压侧。本发明电子式互感器通过比较光脉冲信号就监测出电子式互感器的角差，方便地实现了电子式互感器误差的在线监测。

Description

一种具有误差在线监测功能的电子式互感器
技术领域
本发明涉及一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，属于电子式互感器误差在线监测领域。
背景技术
电子式互感器是智能电网中数字化、智能化的关键设备之一，目前由于电子式互感器的可靠性和稳定性还有待完善，导致电子式互感器运行时故障率偏高，已经成为其在电力***中应用的瓶颈。为了解决这一问题，必须找出在实际运行过程中，哪些因素会对电子式互感器的误差特性有影响，所以许多专家学者开展了电子式互感器的运行状况的误差特性研究，如专利《带有在线状态监测的电子式互感器》（申请号：201020690017.1），提出了对电子式互感器的核心设备关键部位的实时在线状态监测，包括电子式互感器温湿度、模数转换基准电平、光口状态等重要状态；另外华中科技大学王欢在硕士论文《电子式互感器在线监测***的研究》中也提出了电子式互感器在线监测***，主要对电子式互感器温度、气压、介损等参数进行状态监测。
但是以上所述的监测量都是一些物理量和状态量，跟电子式互感器的误差很难建立直接的关系，无法真正实现电子式互感器的误差在线监测。
专利《光学与电磁式电流互感器运行误差实时比对方法及装置》（申请号：201210429190.x）提出了一种光学与电磁式电流互感器运行误差实时比对方法及装置，该装置通过采集光学电流互感器的二次输出（IEC61850信号）和电磁式电流互感器的二次信号，然后通过算法计算出误差，这种方法可以有效得到电子式互感器实时误差，但是需要对电子式互感器和电磁式互感器二次信号进行采集、计算、处理，过程比较复杂，也会引入额外的误差。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术的缺陷，本发明提供一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，作为一种电子式互感器，它通过电子技术将电子式互感器所测量的一次高压（大电流）信号转换为脉冲信号，通过不同电子式互感器之间的脉冲信号的比对，观察其变化量，即可实现电子式互感器角差的在线监测，从而为电子式互感器的误差在线监测提供一种新方法。
本发明所采用的技术方案是：一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，由电子式互感器高压侧和电子式互感器低压侧两部分组成，其特征在于，电子式互感器高压侧中包括传感头、信号调理电路、数字采集电路、光电转换模块、脉冲转换模块，电子式互感器低压侧包括合并单元；传感头输出的信号连接至信号调理电路；信号调理电路输出的信号分为两路一路进入数字采集电路，一路进入脉冲转换模块；数字采集电路输出的信号和脉冲转换模块输出的信号分别连接至光电转换模块；光电转换模块通过光纤将数字采集电路产生的采样值数字输出送到合并单元；光电转换模块通过光纤将脉冲转换模块输出的脉冲信号输出至电子式互感器低压侧。
如上所述的具有误差在线监测功能的电子式互感器，其特征在于，光脉冲信号是在信号调理电路之后产生，且脉冲转换模块与数字采集电路共用电源。
如上所述的具有误差在线监测功能的电子式互感器，其特征在于，电子式互感器带有光脉冲输出，其脉冲上升沿和下降沿与一次高压信号的过零信号一致。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种带光脉冲输出的电子式互感器，此光脉冲信号与一次高压（大电流）过零点相关，通过比较光脉冲信号就监测出电子式互感器的角差，方便的实现了电子式互感器误差的在线监测。
附图说明
图1 是本发明工作原理框图。
图2是本发明实施例工作原理框图。
图3是本发明中脉冲输出与一次信号之间的关系图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
附图中的标记说明：1-电子式互感器高压侧、2-传感头、3-信号调理电路、4-数字采集电路、5-光电转换模块、6-脉冲转换模块、7-合并单元、8-电子式互感器低压侧、9-采样值数字输出、10-过零脉冲信号输出、11-IEC61850数字帧。
本发明提供的一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，作为一种电子式互感器，它通过电子技术将电子式互感器所测量的一次高压（大电流）信号转换为脉冲信号，脉冲信号的上升沿和下降沿与一次高压（大电流）的过零点对应，如果电子式互感器角差为零，则脉冲信号与一次高压（大电流）信号的过零点之间的相位差也为零，即脉冲信号与一次高压（大电流）的过零点之间的相位关系可以反映出电子式互感器的角差。
由于影响电子式互感器误差的关键部分是高压侧的电子电路，在实际运行工况下，受外界温度，湿度，电磁场等因素影响，电子电路的运行状态会发生变化，导致电子式互感器性能不稳定。上面提到的脉冲信号光是在信号调理电路之后产生，且脉冲转换电路与数字采集电路共用电源，正常情况下，如果电子电路的运行状态保持稳定，脉冲信号与一次高压（大电流）的过零点之间的相位关系应该是稳定的。如果电子电路的运行状态发生变化，两者之间的相位关系也会变化。
这样通过不同电子式互感器之间的脉冲信号的比对，观察其变化量，即可实现电子式互感器角差的在线监测，从而为电子式互感器的误差在线监测提供一种新方法。
如图1所示，本发明的具有误差在线监测功能的电子式互感器包括电子式互感器高压侧1、传感头2、信号调理电路3、数字采集电路4、光电转换模块5、脉冲转换模块6、合并单元7、电子式互感器低压侧8。
此具有误差在线监测功能的电子式互感器由电子式互感器高压侧1和电子式互感器低压侧8两部分组成。电子式互感器高压侧1中，传感头2输出的信号连接至信号调理电路3；信号调理电路3输出的信号分为两路一路进入数字采集电路4，一路进入脉冲转换模块6；数字采集电路4输出信号和脉冲转换模块6输出的信号分别连接至光电转换模块5；光电转换模块5通过光纤将数字采集电路4产生的采样值数字输出送到合并单元7；光电转换模块5通过光纤将脉冲转换模块6输出的脉冲信号输出至电子式互感器低压侧8。
其中的脉冲转换模块6与数字采集电路4共用电源；脉冲转换模块6输出的脉冲信号其上升沿与一次高压（大电流）信号过零点之间的相位差不超过10分。
此具有误差在线监测功能的电子式互感器，其工作原理是：高压侧部分将电子式互感器所测量的一次高压（大电流）信号通过传感头转换为小信号，然后通过信号调理将其转换为适合测量的正弦电压信号，再将此信号传输至数字采集电路转换为数字信号，同时通过脉冲转换电路，将正弦电压信号变换为脉冲信号，最后通过光电转换电路将数字信号和脉冲信号转换为光信号通过光纤传输到低压侧。其特征在于：
1、电子式互感器带有光脉冲输出，其脉冲上升沿和下降沿与一次高压（大电流）信号的过零信号一致；
2、光脉冲信号是在信号调理电路之后产生，且脉冲转换电路与数字采集电路共用电源。
具体实施时，如图2所示，同一母线上安装有两台电子式互感器，每台电子式互感器的传感头将一次高压（大电流）转化为弱电信号，然后通过信号调理将其转换为适合测量的正弦电压信号，再将此信号传输至数字采集电路转换为数字信号，同时通过脉冲转换电路，将正弦电压信号变换为脉冲信号，最后通过光电转换电路将数字信号和脉冲信号转换为光信号通过光纤传输到低压侧。相位计测量两路脉冲信号之间的相位差即可得到两台电子式互感器之间的相位误差                                                
Figure 2013104076221100002DEST_PATH_IMAGE001
。如果两台互感器都运行稳定，则
Figure 949383DEST_PATH_IMAGE001
应该是一个稳定的值，如果发生了明显变化，则说明其中至少有一台互感器运行状态出现了问题，需要进行维护检修，这样就方便的实现了电子式互感器的误差在线监测。
对于不同母线上，也可以进一步延伸应用，即如果在实际变电站中，同一母线上只装有一台电子式互感器，可以使用不同相之间的互感器进行比对。比如A相和B相互感器之间的脉冲信号进行比对，因为一般情况下如果变电站运行方式不变化，各相之间的电流电压关系是一个稳定值。所以对于不同相的电子式互感器可以比较器脉冲信号的相位差
Figure 770894DEST_PATH_IMAGE001
，如果变电站运行方式不变化，而
Figure 166104DEST_PATH_IMAGE001
发生了变化，则说明有电子式互感器运行不正常。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种具有误差在线监测功能的电子式互感器，由电子式互感器高压侧和电子式互感器低压侧两部分组成，其特征在于，电子式互感器高压侧中包括传感头、信号调理电路、数字采集电路、光电转换模块、脉冲转换模块，电子式互感器低压侧包括合并单元；传感头输出的信号连接至信号调理电路；信号调理电路输出的信号分为两路一路进入数字采集电路，一路进入脉冲转换模块；数字采集电路输出的信号和脉冲转换模块输出的信号分别连接至光电转换模块；光电转换模块通过光纤将数字采集电路产生的采样值数字输出送到合并单元；光电转换模块通过光纤将脉冲转换模块输出的脉冲信号输出至电子式互感器低压侧。
2.根据权利要求1所述的具有误差在线监测功能的电子式互感器，其特征在于，光脉冲信号是在信号调理电路之后产生，且脉冲转换模块与数字采集电路共用电源。
3.根据权利要求1所述的具有误差在线监测功能的电子式互感器，其特征在于，电子式互感器带有光脉冲输出，其脉冲上升沿和下降沿与一次高压信号的过零信号一致。
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