CN111413893B - 一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，包括感应输变电线路或主变压器二次电流并输出对应弱电压信号的电流采集模块；对电压信号进行采样，并将采样信号转换为带时间戳数据帧的信号采集模块；所述带时间戳数据帧被无线模块发送至用户侧。本发明的无线电流采集装置采用开合式电流探头以及无线数据传输，替代了现有技术中测量和传输所用的线缆，不仅免去了大量放线工作，还避免了传统测量方式的安全风险，提高了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，属于超特高压输变电工程启动调试领域。
背景技术
新建输变电工程在投入运行前，为考核线路和变电站绝缘性能及变压器保护躲过励磁涌流性能，需要对线路和变压器进行合闸、分闸操作，以模拟***操作的电磁暂态过程。试验过程中需要测量线路和主变的合闸涌流，以掌握线路和变压器的合闸过电流情况，考核相关保护躲过合闸涌流的能力。
传统的电流测录装置及方法需要将电流信号线串联接入站内CT二次回路，该接线方式存在以下问题：一是接线工作量大，费时费力，若发生操作不当或意外断线时，可造成CT二次回路开路，将严重威胁人员和设备安全；二是信号电缆遍布于继电保护室各通道，易遭损坏导致暂态信号丢失，严重影响试验进程；三是信号电缆与设备存在物理连接，信号电缆易遭拉扯导致继电保护室的设备损坏。输变电工程启动调试试验作为设备入网试验最后一关，其试验结果直接影响着设备能否安全运行，而已有电流测录方法对人员和电力设备安全影响较大。
发明内容
发明目的：本发明提出一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，以提高试验的工作效率和安全可靠性。
技术方案：本发明采用的技术方案为一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，包括感应输变电线路或变压器二次电流并输出对应弱电压信号的电流采集模块；对电压信号进行采样，并将采样信号转换为带时间戳数据帧的信号采集模块；所述带时间戳数据帧被发送至用户侧。
还包括为电流采集***供电的电源模块。
所述电源模块包括内置的锂电池以及远程开关模块，外接电源和锂电池均连接至远程开关模块。
所述电流采集模块采用基于法拉第定律的互感器线圈和基于霍尔效应的霍尔传感器组合而成的混合采样探头，A、B和C相的电阻分压网络以及隔离运放。
所述信号采集模块包括信号调理模块、模数转换器、控制采集及时标单元、组帧及发送单元。
所述控制采集及时标单元采用可编程片上***，其内含ARM和FPGA两个模块。
所述组帧及发送单元将取得的输变电线路或变压器电流数据和时标组帧构成带时间戳数据帧。
还包括无线模块，所述带时间戳数据帧被无线模块发送至用户侧。
所述无线模块为5Ghz无线网桥。
有益效果：本发明的无线电流采集装置采用开合式电流探头，替代了现有技术中测量，避免了传统测量方式的安全风险，提高了安全性。同时本发明还采用了无线数据传输，替代了传输所用的线缆，免去大量放线工作。除此之外，由于本发明采用无线传输和控制方式，避免了人工将电流信号线串联接入站内CT二次回路的工作，提高了试验的工作效率。
附图说明
图1为实施例1结构框图；
图2为实施例1的结构示意图；
图3为实施例2结构框图；
图4为实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
如图1所示，本发明包括电流采集模块、信号采集模块、和传输模块。所述电流采集模块采用开合式电流探头获取输变电线路或变压器的二次电流，所述开合式电流探头即基于法拉第定律的互感器线圈和基于霍尔效应的霍尔传感器组合而成的混合采样探头。开合式电流探头有一个可开合的测量磁芯，在测量输变电线路或变压器电流时磁芯套在相应电流互感器二次回路上，当被测回路有电流通过时，则在磁芯内部形成环形磁场。霍尔传感器嵌入在磁芯内，通过测量流过一定电流的霍尔晶体两端的电压从而可以测量到磁芯中的固定磁场和低频磁场的强度；互感器线圈套在磁芯上，通过互感器线圈可以测得高频磁场的强度，两者的输出电压混合形成最终输出。由此可以通过测量电流探头的输出电压测得原磁芯内的磁场强度，通过磁芯磁场强度和被测电流的固定比值反推得出被测电流的大小。开合式电流探头不与输变电线路或变压器二次回路存在物理连接，避免了二次回路开路的风险。按照前述的原理，电流采集模块对电网A,B和C相的电流进行测量。另外如图2所示，电流采集模块还包括A、B和C相的电阻分压网络和隔离运放。所述开合式电流探头输出的各相电压信号，再依次经过A、B和C相的电阻分压网络和隔离运放后，输入信号采集模块。
信号采集模块包括信号调理模块、模数转换器、控制采集及时标单元以及组帧及发送单元。所述电阻分压网络用来调整输入信号的幅值大小，使之匹配隔离运放的输入幅值。隔离运放防止外部高压信号以及浪涌进来干扰内部设备的工作或造成内部设备损坏。之后信号采集模块中的信号调理模块对上述电压信号进行幅值调整，以匹配后面模数转换器输入的范围。接着信号采集模块中的模数转换器对经过幅值调整的各相电压信号进行采样，获得数字电压信号，然后由电流探头的变比算得被测电流的大小。模数转换器采用AD7606。
所述控制采集及时标单元采用SOPC(可编程片上***)，其内含ARM和FPGA两个模块，其中FPGA模块根据GPS/北斗模块所提供的时间和秒脉冲信号，来控制模数转换器。GPS/北斗信号来自于外接的GPS/北斗天线。FPGA模块控制模数转换器在两个相邻秒脉冲上升沿之间采样200K次，也就是200KHz采样频率，同时给每个采样信号打上时标并发送给ARM模块。ARM模块运行Linux操作***，其内置驱动程序实现从FPGA读取采样获得的数字电压信号、接收上位机控制的控制指令、支持RMS突变触发，信号阈值触发作为触发方式触发数字电压信号的打包回传、数字电压信号数据打包回传上位机等功能。而当GPS/北斗信号稳定锁定时，采用它作为采集装置之间的同步采集的时间基准源，SOPC根据该时间基准进行A,B和C三相电压信号的采样。而当GPS/北斗信号从稳定锁定变成失锁状态后，时标单元可基于本地高精度晶振和算法进行本地自锁，本地4小时同步失锁下误差控制在50us内。而组帧及发送单元将取得的输变电线路或变电器电流数据和时标组帧构成带时间戳的数据帧，同时同样内容的数据帧会在设备内部存储留存一份备份文件。
所述传输模块可以为无线模块，具体可以采用5Ghz无线网桥将时间帧传输回中心用户侧，在终端显示屏上显示出电流波形，实现分布式电流采集。因此本装置实现了无人测量和无线传输输变电线路或变压器电流信息的功能。
实施例2
如图3所示，本实施例包括实施例1全部内容，除此之外还设有电源模块。具体如图4所示，所述电源模块向整个设备供电，其包括内置的24V/10AH锂电池以及远程开关模块。既可以采用24V/10AH的锂电池，也可以用外部供电作为供电电源，锂电池和外部供电通过电源选择开关连接至远程开关模块。设备使用时先通过本地的电源选择开关选择锂电池或外部供电作为供电电源。待设备工作后用户就可以通过LORA通信协议控制远程开关模块，以控制本***待机或工作。内置的锂电池能够支撑本装置在现场连续工作20小时，待机70小时。
Claims (8)
1.一种超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，包括感应输变电线路或主变压器二次电流并输出对应弱电压信号的电流采集模块；对电压信号进行采样，并将采样信号转换为带时间戳数据帧的信号采集模块；所述带时间戳数据帧被发送至用户侧；电流采集模块采用基于法拉第定律的互感器线圈和基于霍尔效应的霍尔传感器组合而成的混合采样探头，A、B和C相的电阻分压网络以及隔离运放；所述混合采样探头为开合式电流探头，开合式电流探头输出的各相电压信号，依次经过A、B和C相的电阻分压网络和隔离运放后，输入信号采集模块；
所述开合式电流探头包括一个可开合的测量磁芯，霍尔传感器嵌入在磁芯内，互感器线圈套在磁芯上。
2.根据权利要求1所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，还包括为电流采集***供电的电源模块。
3.根据权利要求2所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，所述电源模块包括内置的锂电池以及远程开关模块，外接电源和锂电池均连接至远程开关模块。
4.根据权利要求1所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，所述信号采集模块包括信号调理模块、模数转换器、控制采集及时标单元、组帧及发送单元。
5.根据权利要求4所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，所述控制采集及时标单元采用可编程片上***，其内含ARM和FPGA两个模块。
6.根据权利要求4所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，所述组帧及发送单元将取得的输变电线路电流数据和时标组帧构成带时间戳数据帧。
7.根据权利要求1所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，还包括无线模块，所述带时间戳数据帧被无线模块发送至用户侧。
8.根据权利要求7所述的超特高压输变电工程启动调试用无线电流采集***，其特征在于，所述无线模块为5Ghz无线网桥。
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