CN105699868A - 一种用于电网的在线监测*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电网的在线监测***，包括至少一个监测单元和数字采集器；当所述在线监测***包括两个以上监测单元时，所有监测单元的结构都相同；每一个监测单元包括一分压器、一隔离保护器、一放大器和一衰减器；分压器的三个输出端分别与隔离保护器、放大器和衰减器的输入端电连接；隔离保护器、放大器和衰减器的输出端分别与数字采集器的任意一个通道电连接。所述在线监测***包括分压器，能够同时监测电网的工频电压信号、局部放电信号和冲击电压信号，将三种信号输入数字采集器，进而利用处理器三种信号进行分析处理，首次实现了对电网三种信号的同时在线监测。

Description

一种用于电网的在线监测***
技术领域
本发明涉及电网在线监测技术领域。更具体地，涉及一种用于电网的在线监测***，该在线监测***能够同时监测电网的工频电压信号、局部放电信号和冲击电压信号。
背景技术
随着智能电网技术的快速发展，电网监测技术被越来越广泛地推广应用。电网监测技术已经从以往单一的故障录波，发展为对***的稳态、暂态进行综合性地监测。工频电压信号监测是最基本的电压监测，目前一般由相应电压等级的电压互感器获取监测信号。局部放电信号监测是表征电网设备绝缘特性的一个灵敏的特征，能够发现潜在的故障，通过对局部放电信号变化趋势的长期监测，可以为设备的诊断维修提供依据。冲击过电压信号监测专门针对电网过电压问题，能够监测电网的内部过电压和外部过电压。
但现有技术中，上述***都是独立的，如果要实现多种功能，存在着重复投资建设问题和***不兼容的问题。更进一步地，现有技术的电力***故障录波器是从电压互感器获取过电压信号，测量精度和频率响应差，对很多过电压不能进行监测，且电压互感器体积较大，易发生磁饱和现象。局部放电测量需要装设专用的耦合电容获取信号。
因此，需要提供一种用于电网的在线监测***，该在线监测***具有多种功能，能够同时监测电网的工频电压信号、局部放电信号和冲击电压信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电网的在线监测***，该在线监测***具有多种功能，能够同时监测电网的工频电压信号、局部放电信号和冲击电压信号。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于电网的在线监测***，该在线监测***包括至少一个监测单元和数字采集器；
当所述在线监测***包括两个以上监测单元时，所有监测单元的结构都相同；
每一个监测单元包括一分压器、一隔离保护器、一放大器和一衰减器；
分压器的三个输出端分别与隔离保护器、放大器和衰减器的输入端电连接；
隔离保护器、放大器和衰减器的输出端分别与数字采集器的任意一个通道电连接。
优选地，所述在线监测***还包括一处理器，且所述数字采集器的输出端与处理器的输入端电连接。
优选地，所述隔离保护器对工频电压信号起隔离作用，当工频电压信号为过电压时所述隔离保护器能够阻止工频电压信号向所述数字采集器传送，所述隔离保护器还用于将任意一相电的10V以下的工频电压信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；所述放大器用于对任意一相电的局部放电信号进行识别和放大，且能够滤除干扰信号，使局部放电信号与工频电压信号互不干扰，再将该相电的放大后的局部放电信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；所述衰减器用于对一次分压后的内部过电压或外部过电压进行二次分压使其转换为任意一相电的10V以下的冲击电压信号，再将该相电的10V以下的冲击电压信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；所述数字采集器用于将所有相电的10V以下的工频电压信号、放大后的局部放电信号以及10V以下的冲击电压信号发送至所述处理器；所述处理器用于记录每一相电的工频电压信号的波形，分析每一相电的局部放电信号的变化趋势，且当局部放电信号达到预设设定的阈值时向用户发出报警信号，记录每一相电的冲击电压信号的冲击过程，以分析过电压的类型和影响。
优选地，所述分压器包括一均压罩、一冲击高压臂电阻、一冲击高压臂陶瓷电容、一冲击低压臂电阻、一冲击低压臂陶瓷电容和一工频高压陶瓷电容；均压罩分别与工频高压陶瓷电容和冲击高压臂电阻电连接；均压罩起均压作用；冲击高压臂电阻依次与冲击高压臂陶瓷电容和冲击低压臂陶瓷电容串联连接，且冲击低压臂陶瓷电容接地；冲击低压臂电阻的一端电连接于冲击高压臂陶瓷电容与冲击低压臂陶瓷电容之间的节点，冲击低压臂电阻的另一端与所述衰减器的输入端电连接。
进一步优选地，所述隔离保护器包括一工频低压陶瓷电容；所述工频高压陶瓷电容与工频低压陶瓷电容串联连接。
进一步优选地，所述分压器用于实时监测电网的任意一相电的工频电压信号，然后将该相电的工频电压信号转换为该相电的10V以下的工频电压信号，再将该相电的10V以下的工频电压信号输出至所述隔离保护器；所述分压器还用于实时监测电网的任意一相电的局部放电信号，然后将该相电的局部放电信号输出至所述放大器；所述分压器还用于实时监测电网的任意一相电的内部过电压和外部过电压，并且当电网承受内部过电压或外部过电压时，对内部过电压或外部过电压进行一次分压，然后将一次分压后的内部过电压或外部过电压输出至所述衰减器。
优选地，所述均压罩为圆环形铝材质的均压罩。
优选地，所述分压器为阻尼分压器。
优选地，所述分压器为基于陶瓷电容的分压器。
优选地，所述数字采集器为双缓存数字采集器。
本发明具有如下益效果：
与现有技术的电网在线监测***相比，本发明的所述在线监测***包括分压器，能够同时监测电网的工频电压信号、局部放电信号和冲击电压信号，将三种信号输入数字采集器，进而利用处理器三种信号进行分析处理，首次实现了对电网三种信号的同时在线监测。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的用于电网的在线监测***的电路结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图进行详细的描述，所述附图形成本发明的一部分，且在本发明中，附图通过对实施本发明的具体实施例的解释表示出来。应当理解的是在不偏离本发明的范围的情况下可以采用其它的实施例且可以进行结构上或逻辑上的改变。例如，对于一个实施例解释或描述的特征可被用于其它实施例或与其它实施例结合来生成另一个实施例，其意图在于本发明包括这样的修改和变化。这些示例用特定的语句描述，但它们不应被理解为对所附的权利要求范围的限制。附图仅出于解释性目的且并非按比例绘制。除非特别说明，出于清楚的目的，相应的元件在不同的附图中采用同样的附图标记表示。
术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放性的，它们表示所描述的结构、元件或者特征的存在，但并不排除额外元件或特征。
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
下面以10kV电压等级的电网为例介绍本实施例提供的用于电网的在线监测***。本领域技术人员很容易理解，本实施例的在线监测***对于其它电压等级的电网同样适用。
本实施例提供的用于电网的在线监测***包括至少一个监测单元、一个数字采集器和一个处理器。当本实施例的在线监测***包括两个以上监测单元时，所有监测单元的结构都相同。
例如，如图1所示，本实施例提供的用于电网的在线监测***包括三个监测单元、数字采集器5和处理器6，且三个监测单元的结构都相同，其中第一监测单元用于监测电网(图中未示出)的A相电，第二监测单元用于监测电网的B相电，第三监测单元用于监测电网的C相电。
如图1所示，第一监测单元包括第一分压器A1、第一隔离保护器A2、第一放大器A3和第一衰减器A4；第二监测单元包括第二分压器B1、第二隔离保护器B2、第二放大器B3和第二衰减器B4；第三监测单元包括第三分压器C1、第三隔离保护器C2、第三放大器C3和第三衰减器C4。
第一分压器A1的三个输出端分别与第一隔离保护器A2、第一放大器A3和第一衰减器A4的输入端电连接。第一隔离保护器A2的输出端与数字采集器5的第一通道电连接；第一放大器A3的输出端与数字采集器5的第二通道电连接；第一衰减器A4的输出端与数字采集器5的第三通道电连接。
第二分压器B1的三个输出端分别与第二隔离保护器B2、第二放大器B3和第二衰减器B4的输入端电连接。第二隔离保护器B2的输出端与数字采集器5的第四通道电连接；第二放大器B3的输出端与数字采集器5的第五通道电连接；第二衰减器B4的输出端与数字采集器5的第六通道电连接。
第三分压器C1的三个输出端分别与第三隔离保护器C2、第三放大器C3和第三衰减器C4的输入端电连接。第三隔离保护器C2的输出端与数字采集器5的第七通道电连接；第三放大器C3的输出端与数字采集器5的第八通道电连接；第三衰减器C4的输出端与数字采集器5的第九通道电连接。
数字采集器5的输出端与处理器6的输入端电连接。
第一分压器A1包括第一均压罩A11、第一冲击高压臂电阻A12、第一冲击高压臂陶瓷电容A13、第一冲击低压臂电阻A14、第一冲击低压臂陶瓷电容A15和第一工频高压陶瓷电容A16。
第二分压器B1包括第二均压罩B11、第二冲击高压臂电阻B12、第二冲击高压臂陶瓷电容B13、第二冲击低压臂电阻B14、第二冲击低压臂陶瓷电容B15和第二工频高压陶瓷电容B16。
第三分压器C1包括第三均压罩C11、第三冲击高压臂电阻C12、第三冲击高压臂陶瓷电容C13、第三冲击低压臂电阻C14、第三冲击低压臂陶瓷电容C15和第三工频高压陶瓷电容C16。
第一隔离保护器A2包括第一工频低压陶瓷电容A21。第二隔离保护器B2包括第二工频低压陶瓷电容B21。第三隔离保护器C2包括第三工频低压陶瓷电容C21。
第一分压器A1、第二分压器B1和第三分压器C1的电路结构相同。下面介绍第一分压器A1的各个部件之间的电连接关系，第二分压器B1和第三分压器C1的各个部件之间的电连接关系均与第一分压器A1相同，如图1所示。
第一均压罩A11分别与第一工频高压陶瓷电容A16和第一冲击高压臂电阻A12电连接。第一均压罩A11起均压作用。使用时，第一均压罩A11与电网的例如A相电电连接(图中未示出)。第一冲击高压臂电阻A12依次与第一冲击高压臂陶瓷电容A13和第一冲击低压臂陶瓷电容A15串联连接，且第一冲击低压臂陶瓷电容A15接地。第一冲击低压臂电阻A14的一端电连接于第一冲击高压臂陶瓷电容A13与第一冲击低压臂陶瓷电容A15之间的节点M，第一冲击低压臂电阻A14的另一端与第一衰减器A4的输入端电连接。
第一工频高压陶瓷电容A16与第一工频低压陶瓷电容A21串联连接，且第一工频低压陶瓷电容A21接地。第一工频高压陶瓷电容A16与第一工频低压陶瓷电容A21之间的节点N与第一隔离保护器A2的输出端电连接。
第一分压器A1用于实时监测电网的A相电的工频电压信号，然后将A相电的工频电压信号转换为A相电的10V以下的工频电压信号，再将A相电的10V以下的工频电压信号输出至第一隔离保护器A2；第一分压器A1还用于实时监测电网的A相电的局部放电信号，然后将A相电的局部放电信号输出至第一放大器A3；第一分压器A1还用于实时监测电网的A相电的内部过电压和外部过电压，并且当电网承受内部过电压或外部过电压时，对内部过电压或外部过电压进行一次分压，然后将一次分压后的内部过电压或外部过电压输出至第一衰减器A4。
第一隔离保护器A2对工频电压信号起隔离作用，当工频电压信号为过电压时第一隔离保护器A2能够阻止工频电压信号向数字采集器5传送，第一隔离保护器A2还用于将A相电的10V以下的工频电压信号传送到数字采集器5的第一通道。
第一放大器A3用于对A相电的局部放电信号进行识别和放大，且能够滤除干扰信号，使局部放电信号与工频电压信号互不干扰，再将A相电的放大后的局部放电信号传送到数字采集器5的第二通道。
第一衰减器A4用于对一次分压后的内部过电压或外部过电压进行二次分压使其转换为A相电的10V以下的冲击电压信号，再将A相电的10V以下的冲击电压信号传送到数字采集器5的第三通道。
数字采集器5用于将所有相电的10V以下的工频电压信号、放大后的局部放电信号以及10V以下的冲击电压信号发送至处理器6。
处理器6用于记录每一相电的工频电压信号的波形，分析每一相电的局部放电信号的变化趋势，且当局部放电信号达到预设设定的阈值时向用户发出报警信号，记录每一相电的冲击电压信号的冲击过程，以分析过电压的类型和影响。
在本实施例的一种优选实施方式中，第一分压器A1、第二分压器B1和第三分压器C1都为阻尼分压器。
在本实施例的一种优选实施方式中，第一分压器A1、第二分压器B1和第三分压器C1都为基于陶瓷电容的分压器。
在本实施例的一种优选实施方式中，第一均压罩A11、第二均压罩B11和第三均压罩C11都为圆环形铝材质的均压罩。
在本实施例的一种优选实施方式中，数字采集器5为双缓存数字采集器，以保证不漏采数据。
本实施例的所述在线监测***的工作原理如下：
第一均压罩A11与电网的A相电电连接；第二均压罩B11与电网的B相电电连接；第三均压罩C11与电网的C相电电连接；
第一分压器A1实时监测电网的A相电的工频电压信号，然后将A相电的工频电压信号转换为A相电的10V以下的工频电压信号，再将A相电的10V以下的工频电压信号输出至第一隔离保护器A2，第一隔离保护器A2将A相电的10V以下的工频电压信号传送到数字采集器5的第一通道，第一隔离保护器A2还对工频电压信号起隔离作用，当工频电压信号为过电压时第一隔离保护器A2能够阻止工频电压信号向数字采集器5传送；同理，第二隔离保护器B2同时将B相电的10V以下的工频电压信号传送到数字采集器5的第四通道；第三隔离保护器C2同时将C相电的10V以下的工频电压信号传送到数字采集器5的第七通道；
第一分压器A1实时监测电网的A相电的局部放电信号，然后将A相电的局部放电信号输出至第一放大器A3；第一放大器A3对A相电的局部放电信号进行识别和放大，且能够滤除干扰信号，使局部放电信号与工频电压信号互不干扰，再将A相电的放大后的局部放电信号传送到数字采集器5的第二通道；同理，第二放大器B3同时将B相电的放大后的局部放电信号传送到数字采集器5的第五通道；第三放大器C3同时将C相电的放大后的局部放电信号传送到数字采集器5的第八通道；
第一分压器A1实时监测电网的A相电的内部过电压和外部过电压，并且当电网承受内部过电压或外部过电压时，对内部过电压或外部过电压进行一次分压，然后将一次分压后的内部过电压或外部过电压输出至第一衰减器A4；第一衰减器A4对一次分压后的内部过电压或外部过电压进行二次分压使其转换为A相电的10V以下的冲击电压信号，再将A相电的10V以下的冲击电压信号传送到数字采集器5的第三通道；同理，第二衰减器B4同时将B相电的10V以下的冲击电压信号传送到数字采集器5的第六通道；第三衰减器C4同时将C相电的10V以下的冲击电压信号传送到数字采集器5的第九通道；
数字采集器5将所有相电的10V以下的工频电压信号、放大后的局部放电信号以及10V以下的冲击电压信号发送至处理器6；
处理器6记录每一相电的工频电压信号的波形，分析每一相电的局部放电信号的变化趋势，且当局部放电信号达到预设设定的阈值时向用户发出报警信号，记录每一相电的冲击电压信号的冲击过程，以分析过电压的类型和影响。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于电网的在线监测***，其特征在于，该在线监测***包括至少一个监测单元和数字采集器；
当所述在线监测***包括两个以上监测单元时，所有监测单元的结构都相同；
每一个监测单元包括一分压器、一隔离保护器、一放大器和一衰减器；
分压器的三个输出端分别与隔离保护器、放大器和衰减器的输入端电连接；
隔离保护器、放大器和衰减器的输出端分别与数字采集器的任意一个通道电连接。
2.根据权利要求1所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述在线监测***还包括一处理器，且所述数字采集器的输出端与处理器的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述隔离保护器对工频电压信号起隔离作用，当工频电压信号为过电压时所述隔离保护器能够阻止工频电压信号向所述数字采集器传送，所述隔离保护器还用于将任意一相电的10V以下的工频电压信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；
所述放大器用于对任意一相电的局部放电信号进行识别和放大，且能够滤除干扰信号，使局部放电信号与工频电压信号互不干扰，再将该相电的放大后的局部放电信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；
所述衰减器用于对一次分压后的内部过电压或外部过电压进行二次分压使其转换为任意一相电的10V以下的冲击电压信号，再将该相电的10V以下的冲击电压信号传送到所述数字采集器的任意一个通道；
所述数字采集器用于将所有相电的10V以下的工频电压信号、放大后的局部放电信号以及10V以下的冲击电压信号发送至所述处理器；
所述处理器用于记录每一相电的工频电压信号的波形，分析每一相电的局部放电信号的变化趋势，且当局部放电信号达到预设设定的阈值时向用户发出报警信号，记录每一相电的冲击电压信号的冲击过程，以分析过电压的类型和影响。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述分压器包括一均压罩、一冲击高压臂电阻、一冲击高压臂陶瓷电容、一冲击低压臂电阻、一冲击低压臂陶瓷电容和一工频高压陶瓷电容；
均压罩分别与工频高压陶瓷电容和冲击高压臂电阻电连接；均压罩起均压作用；
冲击高压臂电阻依次与冲击高压臂陶瓷电容和冲击低压臂陶瓷电容串联连接，且冲击低压臂陶瓷电容接地；
冲击低压臂电阻的一端电连接于冲击高压臂陶瓷电容与冲击低压臂陶瓷电容之间的节点，冲击低压臂电阻的另一端与所述衰减器的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述隔离保护器包括一工频低压陶瓷电容；所述工频高压陶瓷电容与工频低压陶瓷电容串联连接。
6.根据权利要求4所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述分压器用于实时监测电网的任意一相电的工频电压信号，然后将该相电的工频电压信号转换为该相电的10V以下的工频电压信号，再将该相电的10V以下的工频电压信号输出至所述隔离保护器；
所述分压器还用于实时监测电网的任意一相电的局部放电信号，然后将该相电的局部放电信号输出至所述放大器；
所述分压器还用于实时监测电网的任意一相电的内部过电压和外部过电压，并且当电网承受内部过电压或外部过电压时，对内部过电压或外部过电压进行一次分压，然后将一次分压后的内部过电压或外部过电压输出至所述衰减器。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述均压罩为圆环形铝材质的均压罩。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述分压器为阻尼分压器。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述分压器为基于陶瓷电容的分压器。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的用于电网的在线监测***，其特征在于，所述数字采集器为双缓存数字采集器。
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