CN105929284A - 带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪及检测方法，包括发送单元和接收单元；发送单元完成电网三相电压信号采集，同时计算电网电压幅值和相位角，通过有线或者无线方式传输到接收单元，接收单元完成全泄漏电流采集以及接收发送单元发送的电网电压幅值、相位角信息，并把全泄漏电流相位角同接收到的电网电压相位角加以比较求出其相位差．并通过计算得到避雷器阻性泄漏电流，从而判断避雷器的性能，可以在较短的时间内，同时、同步地测量三相阻性泄漏电流，并且极大提高了测量精度。

Description

带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电力***设备现场调试检测，尤其涉及一种带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪及检测方法，主要用于判断避雷器的性能，属于电力应用领域。

背景技术

近年来各地区新建、改造线路较多，氧化锌避雷器作为高可靠性防雷保护单元，对电力***的安全运行起着重要的作用。目前的测试氧化锌避雷器性能的仪器在现场测试过程中接线繁琐，接线需其他部门配合，相间干扰较大，影响而损坏仪器及测试数据严重偏差，无法提供真实有效的测试结果。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，解决了现有技术中测试过程中接线繁琐、相间干扰较大的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪的检测方法。

本发明的技术方案如下：

无线测试仪，包括发送单元和接收单元；发送单元完成电网三相电压信号采集，同时计算电网电压幅值和相位角，通过有线或者无线方式传输到接收单元，接收单元完成全泄漏电流采集以及接收发送单元发送的电网电压幅值、相位角信息，并把全泄漏电流相位角同接收到的电网电压相位角加以比较求出其相位差.并通过计算得到避雷器阻性泄漏电流；所述的发送单元的电压回路并接于母线二次电压端子，电压互感器将信号送到放大电路，AD转换电路对接收的放大电路信号进行转换，转换后的数据发送至CPU，CPU将运算结果信号发送到接收单元；所述的接收单元采用电流互感器测量避雷器下端的电流信号，电流互感器将三相全泄漏电流信号送到放大电路、AD转换电路，AD转换电路转换后的数据经过CPU进行处理，得到最终的阻性泄漏电流。

所述的电流互感器穿心式电流互感器。

所述的AD转换电路为高速AD转换电路。

所述的无线传输选用微功率无线数传模块，采用FEC结合无线射频IC CC1020,该无线通信模块通过433M公共频率传输。

所述的发送单元和接收单元均设有交流干扰抑制器。

所述的接收单元中，CPU连接有嵌入式工控机，嵌入式工控机连接液晶显示器和鼠标键盘输入端。

检测方法，包括下述步骤：发送单元首先发一个同步命令，接收单元接收命令后，两边同时进行采集、FFT处理，然后发送单元将处理好的数据发送给接收单元，接收单元将两边数据汇总，根据两边的延时进行补偿，然后对数据进行最终处理，结果发送给显示器。

本发明的优点效果如下：

发送和接收单元采用无线或者有线方式进行通信，两个单元都具有数据处理功能。发送单元采集电网电压信号，通过数据处理，得到电压的相位和幅度信号，接收单元采集避雷器全泄漏电流信号，并与发送单元的电压信号进行分析，得到电网电压和避雷器全泄漏电流的相位差，最后通过得到全泄漏电流的阻性电流分量，从而判断避雷器的性能。可以在较短的的时间内，同时、同步地测量三相阻性泄漏电流，并且极大提高了测量精度。

支持有线和无线测量方式及可以对三相电压和电流的同时测量、同时显示，缩短测试时间，方便除去相间干扰特性测试的设备来满足现场需要。

附图说明

图1为两路正弦波信号示意图。

图2为电流信号矢量图。

图3为本发明原理结构示意图。

图4为本发明发送单元原理示意图。

图5为本发明接收单元原理示意图。

图6为本发明现场无线测试接线示意图。

图7为本发明现场有线测试接线示意图。

具体实施方式

以下参照附图，结合具体实施例，详细描述本发明。

实施例

如图所示，无线测试仪，包括发送单元和接收单元；发送单元完成电网三相电压信号采集，同时计算电网电压幅值和相位角，通过有线或者无线方式传输到接收单元，接收单元完成全泄漏电流采集以及接收发送单元发送的电网电压幅值、相位角信息，并把全泄漏电流相位角同接收到的电网电压相位角加以比较求出其相位差.并通过计算得到避雷器阻性泄漏电流；所述的发送单元的电压回路并接于母线二次电压端子，电压互感器将信号送到放大电路，高速AD转换电路对接收的放大电路信号进行转换，转换后的数据发送至CPU，CPU将运算结果信号发送到接收单元；所述的接收单元采用穿心式电流互感器测量避雷器下端的电流信号，穿心式电流互感器将三相全泄漏电流信号送到放大电路、高速AD转换电路，高速AD转换电路转换后的数据经过CPU进行处理，得到最终的阻性泄漏电流。

所述的发送单元和接收单元均设有交流干扰抑制器。

所述的接收单元中，CPU连接有嵌入式工控机，嵌入式工控机连接液晶显示器和鼠标键盘输入端。

1、测量原理：

设有两个正弦波，频率相同，但初始相位不同，如图1所示：

信号1对应电流信号，信号2对应电压信号，它们的数学表达式为：

V＝Bsin(ωt) (2)

将电流信号展开：

对应的阻性电流瞬时值为：

阻性电流峰值：

容性电流瞬时值为：

容性电流峰值为：

如果以电压信号V作为相位基准，从矢量图上我们可以更清楚的看到阻性电流和容性电流的大小，如图2所示，

只要A、两个参量测量准确，就可以完整计算出阻性电流值的大小。

2、氧化锌检测方法的设计

氧化锌检测单元总体结构见图3。

主要由发送单元和接收单元部分组成。发送单元主要完成电网三相电压信号采集，同时计算电网电压幅值和相位角，通过有线或者无线方式传输到接收单元，接收单元主要完成全泄漏电流采集、以及接收发送单元发送的电网电压幅值、相位角信息，并把全泄漏电流相位角同接收到的电网电压相位角加以比较求出其相位差.并通过计算得到避雷器阻性泄漏电流。

2.1电网电压的测量

发送单元的电压回路并接于母线二次电压端子，并通过电压互感器送到放大电路、高速保持、采样电路进行AD转换，转换后的数据经过CPU进行数学运算，最后将结果发送到接收单元。高速AD转换电路保证三相电压信号同时进行测量。原理框图如图4所示。

2.2全泄漏电流的测量

接收单元采用穿心式互感器测量避雷器下端的电流信号，互感器有较好的屏蔽措施，否则，现场测量时外界的电磁场干扰将使仪器无法正常工作。三相全泄漏电流信号送到放大电路、高速AD转换电路，转换后的数据经过CPU进行数学运算，并与三相电压信号实现相位计算，得到最终的阻性泄漏电流。原理框图如图5所示。

2.3相位角差的测量

电压信号与电流信号之间相位角差的测量是影响测量精度的关键。从公式(5)我们可以看出，阻性泄漏电流峰值正比于相位角测量误差引起的阻性电流峰值变化为：

按照现场经验，正常运行的氧化锌相位角差一般为83°，当在此角差范围内相位角每变化0.1°时，阻性电流变化值为1.42％，如果相位角差范围接近90°时，由此带来的测量误差会更大，因此，相位角差的测必须准确可靠。

三相电压的同时测量通过高速高精度的AD转换器来保证，三相电流的测量也非常类似，电压和电流之间的同时测量通过有线或者无线传输来保证。电力***中基波信号为50Hz，周期为20ms，对应相位是360°。当要求相位角差不超过0.2°，电压和电流之间的测量启动脉冲误差不能超过11us，我们通过采用高速AD转换器件、高速数据传输、大规模可编程逻辑器件等一系列硬件技术，摈弃延迟较大、容易引起积累误差的软件技术，来保证三相电压之间、三相电流之间、电流和电压之间相位角的精确测量。

测试线接线方法如图6、7所示，先接发送单元和接收单元的地线，再接一根3芯的电流测试线，最后接4芯电压测试线。接电流测试线的方法，首先根据电流大小，接电流测试线到主机端“0-2mA”或“>2mA”量程档上(>2mA档标配为2-10mA)，再将另一端接计数器的上端。接电压测试线的方法，也是先接PT电压发送机端，再接PT二次测试端。

无线模块选用微功率无线数传模块，采用高效FEC前向纠错技术结合高性能的无线射频IC CC1020,以及与高速微处理器相结合。该无线通信模块具有很强的抗干扰能力,全透明传输,体积小,功耗低传输距离远的特点,用时不需要任何编码技术。无线模块是通过433M公共频率，无需频段申请。

发送单元首先发一个同步命令，接收单元接收命令后，两边同时进行采集、FFT处理，然后发送单元将处理好的数据发送给接收单元，接收单元将两边数据汇总，根据两边的延时进行补偿，然后对数据进行最终处理，结果发送给显示器。

无电压方式下，不需使用PT发送机，软件模拟电压与电流之间的相角差。

Claims (7)

1.带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于包括发送单元和接收单元；发送单元完成电网三相电压信号采集，同时计算电网电压幅值和相位角，通过有线或者无线方式传输到接收单元，接收单元完成全泄漏电流采集以及接收发送单元发送的电网电压幅值、相位角信息，并把全泄漏电流相位角同接收到的电网电压相位角加以比较求出其相位差．并通过计算得到避雷器阻性泄漏电流；所述的发送单元的电压回路并接于母线二次电压端子，电压互感器将信号送到放大电路，AD转换电路对接收的放大电路信号进行转换，转换后的数据发送至CPU，CPU将运算结果信号发送到接收单元；所述的接收单元采用电流互感器测量避雷器下端的电流信号，电流互感器将三相全泄漏电流信号送到放大电路、AD转换电路，AD转换电路转换后的数据经过CPU进行处理，得到最终的阻性泄漏电流。

2.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于所述的电流互感器穿心式电流互感器。

3.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于所述的AD转换电路为高速AD转换电路。

4.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于所述的无线传输选用微功率无线数传模块，采用FEC结合无线射频IC CC1020,该无线通信模块通过433Ｍ公共频率传输。

5.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于所述的发送单元和接收单元均设有交流干扰抑制器。

6.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪，其特征在于所述的接收单元中，CPU连接有嵌入式工控机，嵌入式工控机连接液晶显示器和鼠标键盘输入端。

7.根据权利要求1所述的带电测量氧化锌避雷器的无线测试仪的检测方法，其特征在于包括下述步骤：发送单元首先发一个同步命令，接收单元接收命令后，两边同时进行采集、ＦＦＴ处理，然后发送单元将处理好的数据发送给接收单元，接收单元将两边数据汇总，根据两边的延时进行补偿，然后对数据进行最终处理，结果发送给显示器。