CN211453928U - 一种在线监测计量二次压降装置、*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线监测计量二次压降装置、***，其技术方案为：包括主机和分机，主机包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元、数据分析处理单元；所述数据分析处理单元与测量采集模块的输出端之间并联数据载波通讯模块，所述数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块连接标准时间模块，标准时间模块通过卫星信号接收模块连接数据分析处理单元，数据分析处理单元连接基准模块；分机包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元，所述测量采集模块连接标准时间模块，数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块的输入端与数据整理单元之间并联数据载波通讯模块。

Description

一种在线监测计量二次压降装置、***

技术领域

本实用新型涉及高压电网测量技术领域，尤其涉及一种在线监测计量二次压降装置、***。

背景技术

电压互感器(PT)二次电压压降的测量方法种类有很多，通常分为两大类，直接测量法和间接测量法。一类是直接测差法，小量限高内阻电压表测量法、相位伏安表测量法和互感器校验仪测量法等，其中互感器校验仪测量法采用测差原理，该方法准确度高。用互感器校验仪和测量电缆组成检测***。将被测二次回路的两端电压U1，U2通过绞合屏蔽电缆引入测量装置的两个输入端“始端输入端”和“末端输入端”。此方法采用测差得原理，准确度较高、易于实现等特点，但是该方法存在一些缺陷，就是每次在测量时需从电能表接线端子处敷设临时测量电缆至电压互感器(PT)二次端子处，然后接入测试仪进行测量。而采用在现场临时敷设电缆的方式存在着线路长、电缆重、容易断裂、放线环节繁琐、误碰带电设备、工作效率较低、进入升压站时人身安全得不到安全保障等问题，并且在二次电压回路中接临时线时也威胁到现场其他运行设备的安全运行。

二类是间接测量法，包括高准确度电压表测量法、无线监测仪测量法和某些国内外厂家采用的负荷比较测量法等。其中无线监测仪测量法采用无线通讯方式，由主、辅机两部分组成，分别安装于电能表侧与电压互感器(PT)侧。此方法的优势在于不需要远距离敷设电缆的繁琐工作，避免了直接测量法带来的诸多问题，既可以完成定期测量得工作，也可以实现短时间连续监测。缺点是：在实际应用的许多现场环境中，为保证发电厂、变电站内的其他带电设备的安全运行从而禁止使用无线电发射设备。由于电力***内部电磁干扰及环境复杂等限制，其准确度难以提高，不能满足高质量测量得要求。以及部分压降监测设备价格昂贵，敷设电缆等施工费用高不易推广的缺点。

电力***中用于计量和保护的电压互感器(PT)安装位置一般与控制室的电能表距离较远，通常为几十米到上百米不等，其间有连接两者的二次电缆及刀闸开关、熔断器、切换继电器、PT并列柜、端子排等电气元件，二次电缆的导线电阻与刀闸开关、熔断器、切换继电器、PT并列柜、端子的接触电阻构成二次回路的电阻，其电阻值达到了欧姆量级，导线上的电压压降可从几百毫伏至一伏以上，严重地影响了电能计量的准确度。电缆电阻值的大小与其长度及截面积有关，该电阻受外界因素影响较小，大约为一个定值，且电阻值在二次回路中所占比例一般不大。刀闸开关、熔断器、切换继电器、PT并列柜、端子排的接触电阻的大小与许多因素有关，接触面是否有氧化层或污垢、机械震动和温度变化等等因数，因此是一个变量，不容易准确测量，其数值在二次回路的电阻中所占比例比较大，也是接触电阻值过大所造成二次回路压降超差的主要原因。并且上述原因均会造成电压互感器(PT)二次端的电压值与电能表端电压值在幅值和相位上的不相同，二次导线压降及其它原因带来的计量误差还取决于二次接线的方式、二次负载的大小(即二次电流的大小)、负载的功率因数等二次回路参数。

根据DL/T448—2016《电能计量装置技术管理规程》相关规定，对Ⅰ类和Ⅱ类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器(PT)二次回路电压压降应不大于额定二次电压值的0.2％，修约间隔为0.02％的要求。由于二次压降的存在，测量采集互感器电压压降配套设备无法安装到互感器本体处，实质只能监测互感器端子箱至电能表屏处之间环节压降的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种在线监测计量二次压降装置、***，解决了无法检测互感器本体处至互感器端子箱段的电缆引线、快速开关或保险、接线端子带来压降的环节。

本实用新型采用下述技术方案：

一种在线监测计量二次压降装置，包括：

主机，用于获取电能表二次电压进线处数据，包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元、数据分析处理单元；所述数据分析处理单元与测量采集模块的输出端之间并联数据载波通讯模块，所述数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块连接标准时间模块，标准时间模块通过卫星信号接收模块连接数据分析处理单元，数据分析处理单元连接基准模块；

分机，用于获取电压互感器二次电压线端子处数据，包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元，所述测量采集模块连接标准时间模块，数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块的输入端与数据整理单元之间并联数据载波通讯模块。

进一步的，所述主机的数据分析处理单元还与显示模块、报警模块、数据存储模块相连。

进一步的，所述基准模块是储存电路，用于记录220kV母线电压互感器实时采集的二次电压真实数据。

进一步的，所述标准时间模块利用北斗BDS或GPS模块对标准脉冲信号或标准时间周期内多次采集电压值。

进一步的，所述数据载波通讯模块为ES1642载波模块或电力载波机，数据载波通讯模块采用数字相移键控调制电路。

进一步的，所述卫星信号接收模块采用ATGM336H模块，用于控制主机和分机在同一时刻，同时测量采集交流周波幅值。

进一步的，所述测量采集模块和数据转换模块采用ADC芯片，数据整理单元采用STM芯片，所述数据分析处理单元采用ARM芯片开发电路。

进一步的，所述温度修正模块采用DS18B20或CT18B20模块采集温度并计算修正数据误差。

一种在线监测计量二次压降***，包括所述在线监测计量二次压降装置，所述主机通过测量采集接线与电能表二次电压进线处相连，分机通过测量采集接线与PT端子箱内的电压互感器二次电压线端子相连。

一种在线监测计量二次压降的方法，包括：

分机测量采集模块在标准时间模块时钟脉冲周期内，同步测量采集电压互感器端子箱的二次电压幅值，接入数据转换模块转换为数字信号，而后传给数据整理单元，数据整理单元对温度修正模块提供的温度影响修正数据，然后进行数据计算整理，完成计算整理的数据送到数据载波通讯模块，最终传给主机；

主机的测量采集模块在标准时间模块时钟脉冲周期内，同步测量采集接入电能表的二次电压幅值，接入数据转换模块转换为数字信号，并将数据传给数据整理单元；数据整理单元对温度修正模块提供的温度影响修正数据进行数字信号计算整理，整理后的数据接入数据分析处理单元；

数据载波通讯模块对解析出的分机数据进行数据传输处理，并通过显示模块显示数据，并通过数据存储模块保存数据；基准模块提供220kV母线一次电压基准数值，比较数据载波通讯模块解析出的分机测量采集到的电压幅值数据；卫星标准时间信号接收模块提供给主机，并经过载波通讯模块传给分机标准时间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用载波通讯方式，避免无线通讯干扰运行设备带来的安全隐患和有线施工敷设电缆人力物力的高成本投入；主机和分机采用北斗导航卫星或GPS标准时间实现异地同步周期内多次采集电压真值，并根据测量采集的数据精确计算实现高精度二次线路压降测量；

(2)本实用新型对测量采集到的数据进行了温度影响测量数据的修正处理，提高了装置整体测量采集电压的精度；

(3)本实用新型设置基准模块，其为用于记录220kV母线自动电压控制***(AVC)装置提供的实时电压数据和电压互感器(PT)试验误差修正值作为基准值，记录到基准模块中的储存电路，可以采用分机测量采集到的实时数据与基准数据进行比较；解决了目前无法在互感器本体处真实测量压降，解决了电压互感器本体至互感器(PT)端子箱段的电缆引线、快速开关或保险、端子等的压降环节。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的流程图；

图3为本实用新型实施例二的结构示意图；

其中，1.测量采集模块；2.数据转换模块；3.数据存储模块；4.显示模块；5.卫星信号接收模块；6.标准时间模块；7.基准模块；8.数据载波通讯模块；9. 报警模块；10.温度修正模块；11.数据整理单元；12.数据分析处理单元；13.测量采集模块；14.数据转换模块；15.标准时间模块；16.数据载波通讯模块；17. 温度修正模块；18.数据整理单元。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

实施例一：

下面结合附图1-图2对本实用新型进行详细说明，具体的，结构如下：

本实施例提供了一种在线监测计量二次压降装置，包括主机和分机，主机用于获取电能表二次电压进线处数据，分机用于获取电压互感器二次电压线端子处数据。

主机包括测量采集模块1、数据转换模块2、数据整理单元11、温度修正模块10、数据分析处理单元12、数据存储模块3、显示模块4、基准模块7、报警模块9、卫星信号接收模块(BDS)5、标准时间模块6、数据载波通讯模块8，测量采集模块1、数据转换模块2、数据整理单元11、数据分析处理单元12依次相连，温度修正模块10与数据整理单元11相连。

基准模块7、显示模块4、报警模块9、数据存储模块3均与数据分析处理单元12相连，标准时间模块6与测量采集模块1相连、且与卫星信号接收模块(BDS) 5、数据分析处理单元12依次相连。测量采集模块1连接采集接线，采集接线与数据分析处理单元12之间并联数据载波通讯模块8。

分机包括测量采集模块13、数据转换模块14、数据整理单元18、标准时间模块15、数据载波通讯模块16，测量采集模块13、数据转换模块14、数据整理单元18、数据载波通讯模块16依次相连，数据载波通讯模块16、标准时间模块 15、测量采集模块13依次连接，温度修正模块17与数据整理单元18相连。测量采集模块13连接采集接线，采集接线与数据整理单元18之间并联数据载波通讯模块16。

数据载波通讯模块8(16)可以为ES1642载波模块，也可采用工业PM200 电力载波机，载波数据的收、发状态由ES1642载波模块完成处理。数据载波通讯模块8(16)内部集成信号耦合电路实现强电和弱电之间载波信号的通路。二次电压线接口电路完成与二次线缆的耦合。数据载波通讯模块8(16)采用数字相移键控调制电路，载波中心频率符合标准范围要求。其中的反馈电路可使载波数据在电压互感器(PT)二次电压线路上传输时衰减较大的情况下也能稳定转出，通过该载波***就可将电压互感器(PT)侧分机模块所采集的数据通过电压互感器(PT)二次电压线路传送至主机侧。

卫星信号接收模块5用于控制主机和分机在同一时刻，同时测量采集交流周波幅值，卫星信号接收模块5采用ATGM336H模块，产生授时精度为30纳秒的 PPS标准脉冲信号。

测量采集模块1(13)用于对20毫秒(1个周期)的交流电压有效值进行高频次高精度的同步测量采样。测量采集模块1测量采样后的数据进入数据转换模块2、数据整理单元11，整理后的数据传送给数据分析处理单元12。测量采集模块1(13)和数据转换模块2(14)采用AD7606高精度16位ADC芯片，最大采样频率200Ksps。数据转换模块2(14)用于转换数据，进行模数转换。

数据整理单元11(18)的功能是将温度修正模块10(17)的温度影响数据修正，和测量采集转换后的数据进行计算整理，将数据进行整理后，通过载波通讯模块16传送给主机侧进行数据分析处理，优选采用STM32系列芯片。

温度修正模块10(17)主要用于进行温度测量和温度影响的计算与修正，提高装置精度，修正后数据传到数据载波通讯模块8(16)。优选地，温度修正模块10(17)采用DS18B20，也可采用CT18B20模块或芯片。

卫星信号接收模块5采用北斗BDS或GPS模块PPS(Pulse Per Second)对标准脉冲信号或标准时间周期内多次采集电压值，可以选用ATGM336H模块。数据分析处理单元12用于处理来自卫星信号接收模块5、数据整理单元计算和修正后的数据，然后将结果通过显示模块4显示数据，通过报警模块9输出报警信号。

各个模块和数据单元之间采用SPI或I2C接口，显示输出和异常报警采用一个或多个I/O接口实现。本实施例中，数据分析处理单元12采用意法半导体32 位STM32系列高性能、低成本、低功耗的嵌入式ARM芯片开发电路，其电路属于常规仪表电路。显示模块4(液晶显示屏)可以采用LCD12864带中文字库ST7920，尺寸93×70×13mm，数据存储模块3采用SD卡模块方式存储数据。

基准模块7是储存电路，用于记录220kV母线自动电压控制***(AVC)装置提供的实时电压数据和电压互感器(PT)试验误差修正值作为基准数据，可以采用分机测量采集到的实时数据与真实数据进行比较，即基准对比法。在现场实际应用中，由于电压互感器(PT)本体处二次出线位置无法安装测量采集等设备，测量采集电压互感器压降设备时无法真正的测量采集到电压互感器本体源头出线处，实质只能监测到电压互感器(PT)接线端子箱至电能表屏处之间的环节压降问题。

基准对比法通过采样220kV母线自动电压控制***(AVC)装置提供的实时电压数据和电压互感器(PT)试验误差修正值作为基准值，记录到基准模块中，比对该装置分机测量的数据，得到互感器本体至端子箱处实时损耗情况。

基准对比法解决了无法在互感器本体处真实测量压降，解决了电压互感器本体至互感器(PT)端子箱段的电缆引线、快速开关或保险、端子等的压降环节。由于此段设备受室外环境恶劣，相关设备长年暴露在外难免出现问题，基准对比法可以及时判断电压互感器本体和端子箱处电缆、快速开关或保险、压线端子螺丝是否因热胀冷缩松动氧化腐蚀等带来的压降，并提前把缺陷消除在萌芽状态，避免不必要的经济损失。

本实施例的装置与工程用工控机或计算机***开发的相关产品相比，有明显价格优势，节省了人力物力。由于电压互感器(PT)侧和电能表侧所处环境的不同，一般电能表安装在室内控制室内，电压互感器安装在室外升压站内，室外电压互感器(PT)端存在四季温度变化影响测量采集精度。因此本实施例针对测量采集到的数据进行了温度影响测量数据的修正处理，提高了装置整体测量采集电压的精度，同时对测量***进行了抗干扰处理。

本实施例的监测方法为：

主机的测量采集模块1在标准时间模块时钟脉冲周期内，同步测量采集接入电能表的二次电压幅值，接入数据转换模块2进行A/D模数转换为数字信号，并将数据传给数据整理单元11，数据整理单元11对温度修正模块10提供的温度影响修正数据进行数字信号计算整理，整理后的数据接入数据分析处理单元12。

数据载波通讯模块8解析出来的分机数据进行数据分析处理，并通过显示模块4显示数据，及通过数据存储模块3保存数据，以及报警模块9发出报警。基准模块7提供电压互感器本体处基准数值，比较数据载波通讯模块8解析出的分机测量采集到的电压互感器(PT)端子箱的电压幅值数据。卫星标准时间信号接收模块5提供给主机，并经过载波通讯模块8传给分机标准时间。

分机的测量采集模块13在标准时间模块时钟脉冲周期内，同步测量采集电压互感器(PT)端子箱的二次电压幅值，接入数据转换模块14进行A/D模数转换为数字信号，而后传给数据整理单元18，数据整理单元18对温度修正模块17 提供的温度影响修正数据，然后进行数据计算整理，完成计算整理的数据送到数据载波通讯模块16，最终传给主机的数据分析处理单元12。

主机得到分机测量采样的数据后，首先比对两地的测量采样时间差别是否超出了允许的范围，如果是在允许的范围之内，视为有效的数据；如果时间超出了允许的范围时，则视为无效的数据，同时再对分机下达一次对时的命令，以保证分机与主机时钟纳秒级的一致。

标准时间模块6(15)利用北斗BDS或GPS模块PPS(Pulse Per Second) 标准脉冲信号或标准时间周期内多次采集电压值，并根据测量采集的数据精确计算二次线路压降；实现对主机与分机两地实时电压数值的异地同步高精度实时在线测量采样。

测量采集模块1首先对20毫秒(1个周期)的电压有效值进行高频次高精度的同步测量采样，测量采样后的数据进入数据转换模块2，然后送入数据整理单元11整理数据，再传送给数据分析处理单元12。数据分析处理单元12对获得的数据进行处理，处理后的数据采取均方根法计算电压的有效值，采用快速傅里叶变换(FFT)的原理获取初相角数据的测量。

比差测量的计算是采用同一时刻测得的电能表侧电压有效值与电压互感器 (PT)二次侧电压有效值之差。角差计算采用的是北斗或GPS纳秒级标准时间在同一时刻测量的电能表侧电压初相角与电压互感器(PT)二次侧的电压初相角之差。以上方法从而实现电压压降高精度的测量，并且对测量数据进行了温度补偿修正和显示、存储、报警等。

线路关口计量电能表通常采用三相四线接线计量方式，二次回路压降ΔU的计算：

压降绝对值

压降相对值

式中εΔu—二次压降的相对值百分比，f—同相分量(％)，δ—正交分量 (％)。

将测量的比差fa、fb、fc及角差δa、δb、δc的值代入公式，求得二次回路压降ΔU_a、ΔU_b、ΔU_c分别为：

该测量装置数据传输是以二次电压线载波通讯方法，代替传统的无线或有线通讯方式，消除了敷设通讯电缆的安全隐患和繁琐的工作。数据载波通讯模块8 (16)主要用于把主机、分机通讯数据加载在二次电压传输线上，借助二次电压线路实现数据通讯，节省了敷设通讯线路的费用。

实施例二：

本实施例提供了一种在线监测计量二次压降***，如图3所示，包括实施例一所述的在线监测计量二次压降装置，主机的测量采集接线连接在电能表二次电压进线处，分机的测量采集接线连接在(PT)端子箱内的电压互感器二次电压线的端子上。主机和分机数据载波通讯模块并联在各自的测量采集接线上。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，包括：

主机，用于获取电能表二次电压进线处数据，包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元、数据分析处理单元；所述数据分析处理单元与测量采集模块的输出端之间并联数据载波通讯模块，所述数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块连接标准时间模块，标准时间模块通过卫星信号接收模块连接数据分析处理单元，数据分析处理单元连接基准模块；

分机，用于获取电压互感器二次电压线端子处数据，包括依次相连的测量采集模块、数据转换模块、数据整理单元，所述测量采集模块连接标准时间模块，数据整理单元连接温度修正模块；所述测量采集模块的输入端与数据整理单元之间并联数据载波通讯模块。

2.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述主机的数据分析处理单元还与显示模块、报警模块、数据存储模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述标准时间模块利用北斗BDS或GPS模块对标准脉冲信号或标准时间周期内多次采集电压值。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述基准模块是储存电路，用于记录220kV母线电压真实数据。

5.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述数据载波通讯模块为ES1642载波模块或电力载波机，数据载波通讯模块采用数字相移键控调制电路。

6.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述卫星信号接收模块采用ATGM336H模块，用于控制主机和分机在同一时刻，同时测量采集交流周波幅值。

7.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述测量采集模块和数据转换模块采用ADC芯片，数据整理单元采用STM芯片，所述数据分析处理单元采用ARM芯片开发电路。

8.根据权利要求1所述的一种在线监测计量二次压降装置，其特征在于，所述温度修正模块采用DS18B20或CT18B20模块采集温度并计算修正数据误差。

9.一种在线监测计量二次压降***，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的在线监测计量二次压降装置，所述主机通过测量采集接线与电能表二次电压进线处相连，分机通过测量采集接线与PT端子箱内的电压互感器二次电压线端子相连。

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