CN208673085U - Sf6电流互感器运行状态数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种SF6电流互感器运行状态数据采集装置,包括主处理器和与所述主处理器电连接的上位机,所述主处理器上设有与其电连接并用于采集电流互感器气腔中信号数据的气体取样单元、用于采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据的测试信号数据采集单元和用于采集电流互感器工作环境信号数据的工作环境参数监测单元,所述主处理器与生产管理***的静态数据库电连接并采集电流互感器外观情况量化数据。本实用新型的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,能够采集电流互感器的运行状态数据,以实现对电流互感器的运行状态评估提供数据支持。
Description
技术领域
本实用新型属于电感技术领域,具体的为一种SF6电流互感器运行状态数据采集装置。
背景技术
SF6电流互感器由于具有结构简单、运行维护工作量小的优点,在国内电网中得到广泛应用,但在运行过程中极易出现SF6气体受潮、分解、二次接线板老化和内部放电等缺陷,导致SF6电流互感器发生停运甚至瓷爆事故。因此,有必要实时监测SF6电流互感器运行信息,准确评估SF6电流互感器的运行状态,以减少停电及安全事故的发生。SF6电流互感器一般采用定期检查和故障后维修的方式,该方法具有以下两点不足:一方面,部分故障难以及时发现,降低了设备运行可靠性;另一方面,难以综合判断SF6电流互感器的运行状态。
发明内容
有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种SF6电流互感器运行状态数据采集装置,能够采集电流互感器的运行状态数据,以实现对电流互感器的运行状态评估提供数据支持。
为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种SF6电流互感器运行状态数据采集装置,包括主处理器和与所述主处理器电连接的上位机,所述主处理器上设有与其电连接并用于采集电流互感器气腔中信号数据的气体取样单元、用于采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据的测试信号数据采集单元和用于采集电流互感器工作环境信号数据的工作环境参数监测单元,所述主处理器与生产管理***的静态数据库电连接并采集电流互感器外观情况量化数据。
进一步,所述气体取样单元包括气体取样器,所述气体取样器内设有用于采集气体湿度数据的露点传感器、用于采集气体纯度数据的气体浓度传感器和用于采集气体分解产物数据的电化学传感器,所述主处理器与所述露点传感器、气体浓度传感器和电化学传感器之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅰ,所述信号调理采集单元Ⅰ包括信号调理模块Ⅰ和与所述信号调理模块Ⅰ电连接的AD采集模块Ⅰ,所述信号调理模块Ⅰ与对应的所述露点传感器、气体浓度传感器或电化学传感器电连接,所述AD采集模块Ⅰ与所述主处理器电连接。
进一步,所述测试信号数据采集单元包括用于采集局部放电测试信号数据的局部放电检测电路、用于采集气体泄漏带电测试信号数据的红外检漏测试电路和用于采集压力表性能测试信号数据的压力测试电路,所述局部放电检测电路、红外检漏测试电路和压力测试电路分别与所述主处理器电连接。
进一步,所述工作环境参数监测单元包括用于采集环境温度的温度传感器、用于采集环境湿度的湿度传感器和用于采集腐蚀性气体浓度与尘埃浓度的环境检测仪,所述主处理器与所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅱ,所述信号调理采集单元Ⅱ包括信号调理模块Ⅱ和与所述信号调理模块Ⅱ电连接的AD采集模块Ⅱ,所述信号调理模块Ⅱ与对应的所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪电连接,所述AD采集模块Ⅱ与所述主处理器电连接。
进一步,所述信号调理模块Ⅰ和所述信号调理模块Ⅱ采用相同的信号调理电路,所述信号调理电路包括第一放大器、第二放大器和第三放大器;
所述第一放大器的反相输入端设有电阻R5、正相输入端通过电阻R6接地、负电压接线端接负电压电源VEE、正电压接线端接正电压电源V2,所述第一放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R7;
所述第二放大器的反相输入端与第一放大器的输出端之间设有电阻R10,所述第二放大器的正相输入端通过电阻R9接地,且所述第二放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R8;
所述第三放大器的反相输入端与第二放大器的输出端之间设有电阻R1和电容C1,所述电容C1位于所述电阻R1与多数第三放大器之间,所述电容C1与电阻R1之间设有接线点,所述接线点通过电阻R2接地,所述接线点与所述第三放大器的输出端之间设有电容C2,所述第三放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R3,所述第三放大器的正相输入端和负电压接线端均接地。
本实用新型的有益效果在于:
本实用新型的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,利用气体取样单元可以采集电流互感器气腔中信号数据,包括气体湿度、气体纯度和气体分解产物等;利用测试信号数据采集单元可以采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据,包括局部放电测试信号数据、气体泄漏带电测试信号数据和压力表性能测试信号数据等;利用工作环境参数监测单元可以采集电流互感器工作环境信号数据,包括环境温度、环境湿度、腐蚀性气体浓度与尘埃浓度等;通过将主处理器与电流互感器的生产管理***的静态数据库电连接,直接采集电流互感器外观情况量化数据,包括机构润滑量化数据、本体外观量化数据、机构外观量化数据和绝缘部分量化数据;如此,通过上述数据的采集,可实现对电流互感器运行状态的实时监测,同时对电流互感器的运行状态评估提供数据支持。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本实用新型提供如下附图进行说明:
图1为气体采样单元的原理框图;
图2为测试信号数据采集单元的原理框图;
图3为工作环境参数监测单元的原理框图;
图4为信号调理电路的电路图;
图5为因素集划分框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施,但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
本实施例的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,包括主处理器和与所述主处理器电连接的上位机,所述主处理器上设有与其电连接并用于采集电流互感器气腔中信号数据的气体取样单元、用于采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据的测试信号数据采集单元和用于采集电流互感器工作环境信号数据的工作环境参数监测单元,所述主处理器与生产管理***的静态数据库电连接并采集电流互感器外观情况量化数据。
如图1所示,气体取样单元包括气体取样器,所述气体取样器内设有用于采集气体湿度数据的露点传感器、用于采集气体纯度数据的气体浓度传感器和用于采集气体分解产物数据的电化学传感器,所述主处理器与所述露点传感器、气体浓度传感器和电化学传感器之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅰ,所述信号调理采集单元Ⅰ包括信号调理模块Ⅰ和与所述信号调理模块Ⅰ电连接的AD采集模块Ⅰ,所述信号调理模块Ⅰ与对应的所述露点传感器、气体浓度传感器或电化学传感器电连接,所述AD采集模块Ⅰ与所述主处理器电连接。气体取样器与电流互感器气腔相连接,露点传感器通过测量微水环境下的结露温度间接测量气体中水分的含量;气体浓度变化时通过改变传感器的工作电流,利用电流热效应测量在确保传感器温度不变的情况下,气体浓度传感器通过测量导热系数间接实现气体纯度的测量。
如图2所示,所述测试信号数据采集单元包括用于采集局部放电测试信号数据的局部放电检测电路、用于采集气体泄漏带电测试信号数据的红外检漏测试电路和用于采集压力表性能测试信号数据的压力测试电路,所述局部放电检测电路、红外检漏测试电路和压力测试电路分别与所述主处理器电连接。即通过对电流互感器的附件分别采用超高频局部放电监测技术、红外检漏技术、压力测试技术,采集互感器局部放电信号、气体泄漏带电测试和压力表运行信号。
如图3所示,工作环境参数监测单元包括用于采集环境温度的温度传感器、用于采集环境湿度的湿度传感器和用于采集腐蚀性气体浓度与尘埃浓度的环境检测仪,所述主处理器与所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅱ,所述信号调理采集单元Ⅱ包括信号调理模块Ⅱ和与所述信号调理模块Ⅱ电连接的AD采集模块Ⅱ,所述信号调理模块Ⅱ与对应的所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪电连接,所述AD采集模块Ⅱ与所述主处理器电连接。
本实施例的信号调理模块Ⅰ和所述信号调理模块Ⅱ采用相同的信号调理电路,如图4所示,信号调理电路包括第一放大器、第二放大器和第三放大器。所述第一放大器的反相输入端设有电阻R5、正相输入端通过电阻R6接地、负电压接线端接负电压电源VEE、正电压接线端接正电压电源V2,所述第一放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R7。所述第二放大器的反相输入端与第一放大器的输出端之间设有电阻R10,所述第二放大器的正相输入端通过电阻R9接地,且所述第二放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R8。所述第三放大器的反相输入端与第二放大器的输出端之间设有电阻R1和电容C1,所述电容C1位于所述电阻R1与多数第三放大器之间,所述电容C1与电阻R1之间设有接线点,所述接线点通过电阻R2接地,所述接线点与所述第三放大器的输出端之间设有电容C2,所述第三放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R3,所述第三放大器的正相输入端和负电压接线端均接地。
传感器将温度、湿度、分解产物等非电信号转化为电信号,经信号调理电路进行放大、电压抬升、滤波处理,信号调理电路采用比例放大与电平抬升电路和巴特沃斯带通滤波器电路。AD采集模块Ⅰ和AD采集模块Ⅱ输出信号传输至运算放大器反向端,可实现输入信号放大20-50倍,电平抬升至5V,经巴特沃斯带通滤波器电路设计滤波器中心频率为15kHz,通带宽度为29kHz,3dB截止频率分别为0.9k和26kHz,阻带7.5k和14.5kHz时衰减为20dB。
本实施例的AD采集模块Ⅰ和AD采集模块Ⅱ均选用阿尔泰公司的PCI8532数据采集卡,用于读取的SCADA参数包括4个子***,14个运行状态参数,分别包括气体湿度、纯度、分解产物,局部放电、带电测试、压力表性能,环境温度、湿度、腐蚀性气体、尘埃,机构润滑、本体外观、机构外观、绝缘部分。信号调理电路输出信号作为AD采集模块Ⅰ和AD采集模块Ⅱ的输入信号,AD采集模块Ⅰ和AD采集模块Ⅱ的输出信号传输至主处理器。
电流互感器指标层各指标划分为:良好、合格、注意、危险四个等级。主处理器主要功能为电流互感器的输入信号进行归一化处理,并根据其隶属度函数确定该指标所属运行状态等级,根据各指标在项目层的权重,计算显示项目层Ⅰ、显示项目层Ⅱ、显示项目层Ⅲ、显示项目层Ⅳ的模糊权重,如图5所示,根据绝缘性能、放电及附件、工作环境和外观情况占电流传感器整体运行状态的权值,评估得到电流传感器整体运行状态,并在上位机上显示。
下面对采用本实施例SF6电流互感器运行状态数据采集装置的电流互感器运行状态评估方法进行详细说明。
电流互感器运行状态评估方法,包括如下步骤:
步骤一:采集运行状态数据
采用本实施例的SF6电流互感器运行状态数据采集装置采集电流互感器气腔中信号数据、电流互感器放电及附件性能测试信号数据、电流互感器工作环境信号数据和电流互感器外观情况量化数据,并对采集得到的运行状态数据进行归一化处理。
具体的,电流互感器气腔中信号数据包括气体湿度数据、气体纯度数据和气体分解产物数据;电流互感器放电及附件性能测试信号数据包括局部放电测试信号数据、气体泄漏带电测试信号数据和压力表性能测试信号数据;电流互感器工作环境信号数据包括环境温度、环境湿度、腐蚀性气体浓度和尘埃浓度;电流互感器外观情况量化数据包括从生产管理***的静态数据库中获得的机构润滑量化数据、本体外观量化数据、机构外观量化数据和绝缘部分量化数据。
归一化处理的方法如下:
将一级评价指标分为越小越优型指标和越大越优型指标两类,其中,越小越优型指标包括气体分解产物、局部放电测试、气体泄漏带电测试、腐蚀性气体浓度、尘埃浓度;越大越优型指标包括气体纯度、压力表性能测试;
其中,越小越优型指标的归一化处理公式为:
越大越优型指标归一化处理公式为:
其中,x为采集的一级评价指标的量值,b为规程中规定的阈值;
步骤二:划分因素集和评语集
21)划分因素集:因素集包括四个二级评价指标,分别为绝缘性能、放电及附件、工作环境和外观情况;每一个二级评价指标对应有一级评价指标,其中,绝缘性能对应的一级评价指标为电流互感器气腔中信号数据采集项,放电及附件对应的一级评价指标为电流互感器放电及附件性能测试信号数据采集项,工作环境对应的一级评价指标为电流互感器工作环境信号数据采集项,外观情况对应的一级评价指标为电流互感器外观情况量化数据采集项。
具体的,本实施例的绝缘性能对应的一级评估指标包括气体湿度、气体纯度和气体分解产物三个评价指标;放电及附件对应的一级评估指标包括局部放电测试信号、气体泄漏带电测试信号和压力表性能测试信号三个评价指标;工作环境对应的一级评估指标包括环境温度、环境湿度、腐蚀性气体浓度和尘埃浓度四个评价指标;外观情况对应的一级评估指标包括机构润滑、本体外观、机构外观和绝缘部分四个评价指标。
22)划分评语集:评语集V={v1,v2,…,v4},分别表示为良好、合格、注意和危险。
步骤三:评估运行状态
31)确定变权重系数:采用层次分析法,分别确定四个一层评估因素所占的常权重系数大小,以及与同一个一层评估因素对应的所有二层评估因素分别所占的常权重系数大小;常权重模型中权重较小的影响因素在发生较大偏差,实际运行状态为注意或者危险时,评估结果仍为合格状态,采用变权系数以避免误评估现象的发生。引入均衡函数调节每一个评估因素的具体权重,将每一个评估因素的常权重系数转换为变权重系数。
邀请电流互感器领域运行经验和实际操作经验丰富的专家,根据所有二级评估指标的相对重要性,设定二级评估指标的常权重系数,根据与二级评估指标对应的所有一级评估指标的相对重要性,设定与该二级评估指标对应的一级评估指标的常权重系数;
将每一个评估因素的常权重系数转换为变权重系数的方法如下:
其中,j=1,2,…,m,k=1,2…,m;m为采集的二级评估指标的数量;
为对应评价指标变权重;
为对应评价指标常权重;
xk为第k个评价指标归一化的量值;
xj为第j个评价指标归一化的量值;α为变权程度因子,0<α<1,α越趋近于1,其评价结果越接近常权重评价结果。综合影响因素的平衡问题和各指标缺陷的容忍度,本实施例确定α=0.5。
32)分别采用模糊算法确定各二层评估因素对应于评语集V={v1, v2,…,v4}的隶属度函数;采用最大隶属度原则作为标准,得到电流互感器运行状态对应于评语集V={v1,v2,…,v4}的总体隶属度。
将一级评价指标分为定量指标和定性指标,其中,定量指标包括气体湿度、气体纯度、气体分解产物,局部放电测试、气体泄漏带电测试、压力表性能测试、环境温度、环境湿度、腐蚀性气体浓度和尘埃浓度,定性指标包括机构润滑、本体外观、机构外观和绝缘部分;
其中,定性指标采用模糊统计实验法确定对应于评语集V={v1,v2,…,v4} 的隶属度,并直接建立评判矩阵;定量指标采用模糊分布法确定对应于评语集V= {v1,v2,…,v4}的隶属度函数,其中,模糊分布法选用抛物线型分布函数确定各定量指标在各等级的隶属度函数,各定量指标属于各等级的隶属度计算公式如下:
良好等级隶属函数为:
合格等级隶属函数为:
注意等级隶属函数为:
危险等级隶属函数为:
其中,x为第k个一级评价指标的归一化量值;k表示第k个一级评价指标在各等级隶属度函数对应的幂指数;a1,a2,…,a10为抛物线型分布函数变化趋势转折点及与X轴交点;
二级评价指标参量通过隶属函数生成评判矩阵:
模糊综合评估模型为:
V=A°R
其中,A为变权重系数矩阵,R为隶属值,V为评判结果,“°”表示模糊运算;
rij(i=1,2…,4;j=1,2…,m)为各二级评价指标在各评语集的隶属度;
n为二级评价指标的个数,m表示评语集个数;
分析评估结果向量,采用最大隶属度原则作为标准,设模糊综合评价结果向量为V={v1,v2,…,v4},则电流互感器运行状态总体隶属于第r等级, vr=max{vj},(j=1,2,…,4)。
本实施例的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,利用气体取样单元可以采集电流互感器气腔中信号数据,包括气体湿度、气体纯度和气体分解产物等;利用测试信号数据采集单元可以采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据,包括局部放电测试信号数据、气体泄漏带电测试信号数据和压力表性能测试信号数据等;利用工作环境参数监测单元可以采集电流互感器工作环境信号数据,包括环境温度、环境湿度、腐蚀性气体浓度与尘埃浓度等;通过将主处理器与电流互感器的生产管理***的静态数据库电连接,直接采集电流互感器外观情况量化数据,包括机构润滑量化数据、本体外观量化数据、机构外观量化数据和绝缘部分量化数据;如此,通过上述数据的采集,可实现对电流互感器运行状态的实时监测,同时对电流互感器的运行状态评估提供数据支持。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种SF6电流互感器运行状态数据采集装置,其特征在于:包括主处理器和与所述主处理器电连接的上位机,所述主处理器上设有与其电连接并用于采集电流互感器气腔中信号数据的气体取样单元、用于采集电流互感器放电及附件性能测试信号数据的测试信号数据采集单元和用于采集电流互感器工作环境信号数据的工作环境参数监测单元,所述主处理器与生产管理***的静态数据库电连接并采集电流互感器外观情况量化数据。
2.根据权利要求1所述的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,其特征在于:所述气体取样单元包括气体取样器,所述气体取样器内设有用于采集气体湿度数据的露点传感器、用于采集气体纯度数据的气体浓度传感器和用于采集气体分解产物数据的电化学传感器,所述主处理器与所述露点传感器、气体浓度传感器和电化学传感器之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅰ,所述信号调理采集单元Ⅰ包括信号调理模块Ⅰ和与所述信号调理模块Ⅰ电连接的AD采集模块Ⅰ,所述信号调理模块Ⅰ与对应的所述露点传感器、气体浓度传感器或电化学传感器电连接,所述AD采集模块Ⅰ与所述主处理器电连接。
3.根据权利要求2所述的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,其特征在于:所述测试信号数据采集单元包括用于采集局部放电测试信号数据的局部放电检测电路、用于采集气体泄漏带电测试信号数据的红外检漏测试电路和用于采集压力表性能测试信号数据的压力测试电路,所述局部放电检测电路、红外检漏测试电路和压力测试电路分别与所述主处理器电连接。
4.根据权利要求2或3所述的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,其特征在于:所述工作环境参数监测单元包括用于采集环境温度的温度传感器、用于采集环境湿度的湿度传感器和用于采集腐蚀性气体浓度与尘埃浓度的环境检测仪,所述主处理器与所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪之间一一对应设有信号调理采集单元Ⅱ,所述信号调理采集单元Ⅱ包括信号调理模块Ⅱ和与所述信号调理模块Ⅱ电连接的AD采集模块Ⅱ,所述信号调理模块Ⅱ与对应的所述温度传感器、湿度传感器和环境检测仪电连接,所述AD采集模块Ⅱ与所述主处理器电连接。
5.根据权利要求4所述的SF6电流互感器运行状态数据采集装置,其特征在于:所述信号调理模块Ⅰ和所述信号调理模块Ⅱ采用相同的信号调理电路,所述信号调理电路包括第一放大器、第二放大器和第三放大器;
所述第一放大器的反相输入端设有电阻R5、正相输入端通过电阻R6接地、负电压接线端接负电压电源VEE、正电压接线端接正电压电源V2,所述第一放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R7;
所述第二放大器的反相输入端与第一放大器的输出端之间设有电阻R10,所述第二放大器的正相输入端通过电阻R9接地,且所述第二放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R8;
所述第三放大器的反相输入端与第二放大器的输出端之间设有电阻R1和电容C1,所述电容C1位于所述电阻R1与多数第三放大器之间,所述电容C1与电阻R1之间设有接线点,所述接线点通过电阻R2接地,所述接线点与所述第三放大器的输出端之间设有电容C2,所述第三放大器的反相输入端与输出端之间设有电阻R3,所述第三放大器的正相输入端和负电压接线端均接地。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111856380A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-30 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种油浸正立式电流互感器的缺陷排查*** |
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2018
- 2018-07-22 CN CN201821164460.8U patent/CN208673085U/zh active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111856380A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-30 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种油浸正立式电流互感器的缺陷排查*** |
CN111856380B (zh) * | 2020-07-27 | 2022-04-22 | 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 | 一种油浸正立式电流互感器的缺陷排查*** |
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