CN104142487A - 一种罐式电容式电压互感器带电检测装置 - Google Patents

一种罐式电容式电压互感器带电检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，包括与故障录波单元连接的温度检测单元，以及分别与故障录波单元和在线校验单元连接的信号转换单元；该装置的温度数据输入端包括三个温度采集点，用于采集室外环境温度和被测罐式电容式电压互感器的温度；电压数据输入端分别与被测罐式电容式电压互感器和标准罐式电容式电压互感器的输出端连接。与现有技术相比，本发明提供的一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，能够对罐式电容式电压互感器进行长期带电检测，记录不同温度下互感器二次端电压，实现对输出电压和相位的检测。

Description

一种罐式电容式电压互感器带电检测装置
技术领域
本发明涉及一种电压互感器检测装置，具体涉及一种罐式电容式电压互感器带电检测装置。
背景技术
罐式电容式电压互感器适用于高电压等级电网，尤其是特高压电网，相较于传统柱式电容式电压互感器的最大区别在于电容分压器的结构不同。柱式电容式电压互感器的电容分压器的绝缘介质为绝缘性能不可恢复的有机绝缘材料。罐式电容式电压互感器的电容分压器的绝缘介质为绝缘性能可恢复的SF6气体；电容分压器采用同轴圆柱体结构，高压电极与中压电极之间的分布电容形成罐式电容式电压互感器的高压电容C1，中压电极与外壳之间的分布电容形成罐式电容式电压互感器的中压电容C2，中压电极输出连接电磁单元；其高压电容C1、中压电容C2以及电磁单元均封闭在充满SF6气体的壳体中。
因此，基于罐式电容式电压互感器的结构特点，需要提供一种能够检测长期带电运行的罐式电容式电压互感器的输出信号的装置，以满足高电压等级电网的输电要求。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，所述装置包括与故障录波单元连接的温度检测单元，以及分别与所述故障录波单元和在线校验单元连接的信号转换单元；
所述装置的温度数据输入端包括分别采集室外环境温度和被测罐式电容式电压互感器温度的温度采集点；所述装置的电压数据输入端分别与所述被测罐式电容式电压互感器和标准罐式电容式电压互感器的输出端连接。
优选的，所述温度采集点分别设置在温度箱、所述被测罐式电容式电压互感器的顶端和侧面；所述温度箱的温度采集点用于采集室外环境温度；
优选的，所述温度检测单元包括温度变送器和取样电阻；所述温度变送器将测量的温度值转换为4～20mA电流信号；所述取样电阻将所述电流信号转换为电压信号，发送到所述故障录波单元；
优选的，所述信号转换单元包括双级自耦式感应分压器和过压保护单元；
所述感应分压器的I级铁芯采用冷轧硅钢片铁芯，II级铁芯采用坡莫合金铁芯；所述II级铁芯上缠绕六段绕组，并分出五个电压抽头；所述感应分压器的额定一次电压为100V，所述感应分压器的二次输出电压包括1.625V、2V、3.25V、4V和6.5V；
优选的，所述故障录波单元包括信号处理单元、DSP处理单元、存储器和报警单元；
所述信号处理单元为基于FPGA的信号处理单元，将所述温度检测单元和所述信号转换单元发送的电压信号降压处理，并转换为数字信号；
所述DSP处理单元依据故障阈值和故障类型，监测所述信号处理单元发送的电压数据；若所述电压数据小于所述故障阈值，则将所述电压数据定时存储到所述存储器的常规存储单元中；若所述电压数据大于所述故障阈值，则所述电压数据定时存储到所述存储器的故障存储单元中，并向所述报警单元发送报警指令；
所述报警单元的报警方式包括用无线网络发送故障报警信号和用无线模块发送报警短信；
优选的，所述在线校验单元包括数据采集模块、程控放大器、A/D转换模块、DSP处理模块和LCD液晶显示屏；
所述数据采集模块对所述信号转换单元发送的被测罐式电容式电压互感器的电压信号Ux和标准罐式电容式电压互感器的电压信号Un进行差模运算，得到压差信号ΔU；所述数据采集模块包括两个输出端，分别输出所述压差信号ΔU和所述电压信号Un；
所述程控放大器的数目为二，分别将所述压差信号ΔU和所述电压信号Un放大后发送到所述A/D转换模块转换为数字电压信号；
所述DSP处理模块依据所述数字电压信号计算所述压差信号ΔU的幅值和相位，并发送到LCD液晶显示屏显示；
优选的，所述A/D转换模块包括锁相倍频电路，实现对所述压差信号ΔU和所述电压信号Un的整周期交流采样；
优选的，所述装置包括UPS电源，用于向所述温度检测单元、信号转换单元、在线校验单元和故障录波单元提供不间断电源。
与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明技术方案中，故障录波单元能够记录被测CVT的故障波形并进行报警，包括网络报警和短信报警两种方式；
2、本发明技术方案中，在线校验单元能够对快速准确检测被测CVT与标准CVT的输出误差信号的比值误差和相位误差；
3、本发明技术方案中，采用UPS电源向温度检测单元、信号转换单元、在线校验单元和故障录波单元提供不间断电源，保证检测装置正常工作；
4、本发明提供的一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，能够对罐式电容式电压互感器进行长期带电检测，记录不同温度下互感器二次端电压；
5、本发明提供的一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，实现对长期运行的罐式电容式电压互感器的输出电压检测，输出相位检测，精度达到0.1级。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是：本发明实施例中一种罐式电容式电压互感器带电检测装置结构图；
图2是：本发明实施例中温度检测单元的连接示意图；
图3是：本发明实施例中温度检测单元的原理图；
图4是：本发明实施例中信号转换单元工作原理图；
图5是：本发明实施例中感应分压器结构图；
图6是：本发明实施例中故障录波单元的原理图；
图7是：本发明实施例中在线校验单元的原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，如图1所示包括温度数据输入端、电压数据输入端、温度检测单元、信号转换单元、故障录波单元、在线校验单元和UPS电源。
1、温度检测单元：
温度检测单元连接于温度数据输入端与温度检测单元之间，用于检测室外环境温度和被测罐式电容式电压互感器的温度；
温度数据输入端包括三个温度采集点，如图2所示采集点分别设置在温度箱、被测罐式电容式电压互感器的顶端和侧面；温度箱的温度采集点用于采集室外环境温度。
如图3所示，温度检测单元包括温度变送器和取样电阻；
温度变送器将测量的温度数据转换为4～20mA电流信号，其中热敏电阻将温度信号转换为电阻值，温度-电流转换电路将该电阻值转换为4～20mA电流信号
取样电阻将电流信号转换为电压信号，发送到所述故障录波单元。
2、信号转换单元；
如图4所示，信号转换单元包括双级自耦式感应分压器和过压保护单元；
①：过压保护单元用于对感应分压器的输出信号进行隔离保护；
②：如图5所示，本实施例中双级自耦式感应分压器的I级铁芯采用冷轧硅钢片铁芯，II级铁芯采用坡莫合金铁芯；
I级铁芯上均匀绕制线圈数百匝，构成励磁绕组AX；II级铁芯上缠绕六段绕组A0X0，并分出五个电压抽头；感应分压器的额定一次电压为100V，感应分压器的二次输出电压包括1.625V、2V、3.25V、4V和6.5V。绕组均匀绕制能够减少绕组娄康，从而减少磁性误差。
3、故障录波单元；
如图6所示，故障录波单元包括信号处理单元、DSP处理单元、存储器和报警单元；
①：信号处理单元为基于FPGA的信号处理单元，将温度检测单元和信号转换单元发送的电压信号降压处理，并转换为数字信号；
②：DSP处理单元依据故障阈值和故障类型，监测信号处理单元发送的电压数据；
若电压数据小于故障阈值，则将电压数据定时存储到存储器的常规存储单元中；若电压数据大于故障阈值，则将电压数据定时存储到存储器的故障存储单元中，并向报警单元发送报警指令；本实施例中定时存储间隔为10～360分钟。
本实施例中常规存储单元即为存储罐式电容式电压互感器正常工作时输出信号的存储器，相对的故障存储单元为存储罐式电容式电压互感器故障时输出信号的存储器。
③：报警单元的报警方式包括用无线网络发送故障报警信号和用无线模块发送报警短信。
4、在线校验单元；
如图7所示，在线校验单元包括数据采集模块、程控放大器、A/D转换模块、DSP处理模块、键盘和LCD液晶显示屏；
①：数据采集模块接收信号转换单元发送的被测罐式电容式电压互感器的电压信号Ux和标准罐式电容式电压互感器的电压信号Un，并对二者进行差模运算，得到压差信号ΔU；
数据采集模块的两个输出端，分别向程控放大器输出压差信号ΔU和电压信号Un；
②：程控放大器的数目为二，分别将压差信号ΔU和电压信号Un放大后发送到A/D转换模块转换为数字电压信号；
③：A/D转换模块包括锁相倍频电路，实现对压差信号ΔU和电压信号Un的整周期交流采样；
④：DSP处理模块依据数字电压信号计算压差信号ΔU的幅值和相位，并发送到LCD液晶显示屏显示；
⑤：键盘，便于技术人员操控DSP处理模块的数据计算方法，如采用快速傅里叶变换的方法计算压差信号ΔU的幅值和相位。
5、UPS电源；
用于向温度检测单元、信号转换单元、在线校验单元和故障录波单元提供不间断电源，保证该检测装置正常工作。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种罐式电容式电压互感器带电检测装置，其特征在于，所述装置包括与故障录波单元连接的温度检测单元，以及分别与所述故障录波单元和在线校验单元连接的信号转换单元；
所述装置的温度数据输入端包括分别采集室外环境温度和被测罐式电容式电压互感器温度的温度采集点；所述装置的电压数据输入端分别与所述被测罐式电容式电压互感器和标准罐式电容式电压互感器的输出端连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度采集点分别设置在温度箱、所述被测罐式电容式电压互感器的顶端和侧面；所述温度箱的温度采集点用于采集室外环境温度。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度检测单元包括温度变送器和取样电阻；所述温度变送器将测量的温度值转换为4～20mA电流信号；所述取样电阻将所述电流信号转换为电压信号，发送到所述故障录波单元。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号转换单元包括双级自耦式感应分压器和过压保护单元；
所述感应分压器的I级铁芯采用冷轧硅钢片铁芯，II级铁芯采用坡莫合金铁芯；所述II级铁芯上缠绕六段绕组，并分出五个电压抽头；所述感应分压器的额定一次电压为100V，所述感应分压器的二次输出电压包括1.625V、2V、3.25V、4V和6.5V。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障录波单元包括信号处理单元、DSP处理单元、存储器和报警单元；
所述信号处理单元为基于FPGA的信号处理单元，将所述温度检测单元和所述信号转换单元发送的电压信号降压处理，并转换为数字信号；
所述DSP处理单元依据故障阈值和故障类型，监测所述信号处理单元发送的电压数据；若所述电压数据小于所述故障阈值，则将所述电压数据定时存储到所述存储器的常规存储单元中；若所述电压数据大于所述故障阈值，则所述电压数据定时存储到所述存储器的故障存储单元中，并向所述报警单元发送报警指令；
所述报警单元的报警方式包括用无线网络发送故障报警信号和用无线模块发送报警短信。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述在线校验单元包括数据采集模块、程控放大器、A/D转换模块、DSP处理模块和LCD液晶显示屏；
所述数据采集模块对所述信号转换单元发送的被测罐式电容式电压互感器的电压信号Ux和标准罐式电容式电压互感器的电压信号Un进行差模运算，得到压差信号ΔU；所述数据采集模块包括两个输出端，分别输出所述压差信号ΔU和所述电压信号Un；
所述程控放大器的数目为二，分别将所述压差信号ΔU和所述电压信号Un放大后发送到所述A/D转换模块转换为数字电压信号；
所述DSP处理模块依据所述数字电压信号计算所述压差信号ΔU的幅值和相位，并发送到LCD液晶显示屏显示。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述A/D转换模块包括锁相倍频电路，实现对所述压差信号ΔU和所述电压信号Un的整周期交流采样。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括UPS电源，用于向所述温度检测单元、信号转换单元、在线校验单元和故障录波单元提供不间断电源。
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