高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測方法及監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高壓電力容性設(shè)備的絕緣在線監(jiān)測的高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測方法。本發(fā)明還涉及一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力行業(yè)中，高壓設(shè)備絕大多數(shù)的故障表現(xiàn)為絕緣水平的下降，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)舸?，危害電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。高壓設(shè)備中除輸電線路以外，都為集中放置在變電站內(nèi)，且其大部分也屬于容性設(shè)備，數(shù)量眾多，一旦發(fā)生問題將直接危害電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。高壓電力容性設(shè)備絕緣狀況的監(jiān)測主要是對(duì)其介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ、泄露電流Ip和電容量C的監(jiān)測。介質(zhì)損耗的測試原理為將被測對(duì)象的泄露電流信號(hào)Ip和其所承受的電壓信號(hào)Up進(jìn)行相位比較，從而得到設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ。
[0003]現(xiàn)有的容性設(shè)備絕緣監(jiān)測系統(tǒng)中，因高壓容性設(shè)備的介質(zhì)損耗因數(shù)通常非常小，又因?yàn)殡妷汉托孤峨娏鞯牟杉c(diǎn)距離較遠(yuǎn)，因而監(jiān)測系統(tǒng)需要產(chǎn)生非常精確的同步采樣信號(hào)，且無延遲(或等延遲)的傳送給各采樣點(diǎn)，以便對(duì)所監(jiān)測的所有高壓容性設(shè)備的泄露電流和所承受的電壓非常精確的進(jìn)行同步采樣，然后將每周波不少于200點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再依次運(yùn)算得出各設(shè)備的泄露電流Ip的有效值、介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ、電容量C及電壓有效值等。
[0004]在上述監(jiān)測系統(tǒng)中，由于需要在泄露電流采集和電壓采集間實(shí)現(xiàn)精確同步，若需采用光纖通信系統(tǒng)，需要精確控制所有通信通道的時(shí)延，技術(shù)難度高，而在每個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)也需配備光端機(jī)，其成本很高。而且采用精確的同步采樣，若使用衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)，在每個(gè)采集點(diǎn)也需要安裝衛(wèi)星時(shí)鐘接收設(shè)備，同時(shí)隨著監(jiān)測點(diǎn)的增加，通信數(shù)據(jù)量及控制系統(tǒng)的運(yùn)算處理量也會(huì)急劇增大，因此現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的成本也往往居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測方法，以減少監(jiān)測中的通信數(shù)據(jù)量，避免使用有線通信及衛(wèi)星授時(shí)的不足，降低監(jiān)測成本。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測方法，其包括:
根據(jù)同步信號(hào)發(fā)生器的同步采樣信號(hào)同步采集被測設(shè)備的泄露電流信號(hào)和經(jīng)選定的參考電源的參考電壓信號(hào)，獲得被測設(shè)備的泄露電流信號(hào)的有效值I，以及所述泄露電流信號(hào)與所述參考電壓信號(hào)間的電流相位差值Φ?;
根據(jù)所述同步采樣信號(hào)同步采集變壓器PT輸出端的電壓信號(hào)和經(jīng)選定的參考電源的參考電壓信號(hào)，獲得電網(wǎng)的電壓信號(hào)的有效值U，以及所述電壓信號(hào)與所述參考電壓信號(hào)間的電壓相位差值Φιι ；
控制模塊通過無線通信模塊獲取泄露電流信號(hào)有效值1、電流相位差值?1、電壓信號(hào)有效值U及電壓相位差值Φ?!，并根據(jù)所述泄露電流信號(hào)有效值1、電流相位差值Φ?、電壓信號(hào)有效值U和電壓相位差值Φ?!計(jì)算被測設(shè)備的泄露電流Ιρ、介質(zhì)損耗因數(shù)tan δ和電容量C，其中，
泄露電流Ip=I;
介損角 δ = π/2- (Φ?-Φιι);
電容量C=Ip/2 JT fU，f為電網(wǎng)頻率。
[0007]進(jìn)一步的，所述同步信號(hào)發(fā)生器的同步采樣信號(hào)采用無線通信模塊傳送。
[0008]進(jìn)一步的，所述參考電源的電壓為220V，為變電站內(nèi)交流220V選定相，例如A相。
[0009]進(jìn)一步的，所述泄露電流信號(hào)、電壓信號(hào)及參考電壓信號(hào)采用多周波高速采樣。
[0010]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的具有以下優(yōu)勢(shì):
(I)本發(fā)明所述的高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測方法，根據(jù)同步發(fā)生器產(chǎn)生的同步采樣信號(hào)實(shí)現(xiàn)相關(guān)信號(hào)間的同步采樣，相比于采用衛(wèi)星時(shí)鐘授時(shí)需增加時(shí)鐘接收設(shè)備可大大降低成本，且本方法中采用引入變電站內(nèi)遍布的參考電壓信號(hào)的方法，降低了采樣同步性要求，即電壓采集模塊和各電流采集模塊內(nèi)部同步采集信號(hào)即可，而各模塊之間的采集同步性可降低要求，從而不必對(duì)各模塊接收到同步信號(hào)的時(shí)差進(jìn)行處理。且由于只需將信號(hào)有效值及相位差值進(jìn)行傳送，從而也可大幅度降低通信數(shù)據(jù)量，同時(shí)采用無線通信模塊相較于光纖通信等有線通信方式也更為便利實(shí)施，也可降低監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測成本。
[0011](2)同步采樣信號(hào)也采用無線通信模塊傳送可徹底避免采用光纖等有線通信方式現(xiàn)場布線的弊端，采用多周波快速采用可確保采樣結(jié)果的精確度。
[0012](3)使參考電源的電壓為220V可方便選用就近的電源點(diǎn)，而且利用220V電源信號(hào)作為參考電壓信號(hào)，各裝置內(nèi)信號(hào)及需要采集的其它信號(hào)可以很好地同步，保證了同步的精度。尤其是各裝置之間的同步信號(hào)可以放寬，即不需要所有的裝置都絕對(duì)同步的開始采集信號(hào)，這樣就可適應(yīng)一定的通信延時(shí)，降低了技術(shù)的難度。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提出一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)上述檢測方法的有效使用。
[0014]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括:
電流采集模塊，所述電流采集模塊包括安裝于被測設(shè)備各相電路上的電流互感器、單片機(jī)，連接設(shè)置在所述電流互感器和單片機(jī)之間的Α/D轉(zhuǎn)換器，以及連接于經(jīng)選定的參考電源輸出端的電壓變換模塊；
電壓采集模塊，所述電壓采集模塊包括安裝于變壓器輸出端各相電路上的電壓互感器、單片機(jī)，連接設(shè)置在所述電壓互感器和單片機(jī)之間的Α/D轉(zhuǎn)換器，以及連接于所述參考電源輸出端的電壓變換模塊；
控制模塊，所述控制模塊包括控制單元及同步信號(hào)發(fā)生器；
無線通信模塊，無線連接于所述控制模塊與電流采集模塊和電壓采集模塊之間。
[0015]進(jìn)一步的，所述電流互感器采用零磁通電流互感器，所述Α/D轉(zhuǎn)換器采用16位A/D轉(zhuǎn)換器。
[0016]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)采用高速單片機(jī)，所述高速單片機(jī)內(nèi)置有FFT運(yùn)算單元。
[0017]進(jìn)一步的，所述電壓變換模塊內(nèi)采用無感電阻。
[0018]進(jìn)一步的，所述無線通信模塊采用Zigbee無線通信模塊。
[0019]進(jìn)一步的，所述無線通信模塊內(nèi)安裝設(shè)置有無線中繼器。
[0020]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的具有以下優(yōu)勢(shì):
(I)本發(fā)明所述的高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，電流采集模塊和電壓采集模塊可對(duì)被測設(shè)備的泄漏電流信號(hào)、變壓器PT輸出端的電壓信號(hào)及參考電源的參考電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，并可就地實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣信號(hào)的處理，以減少需傳送的通信數(shù)據(jù)量，控制模塊的控制單元可根據(jù)電流采集模塊和電壓采集模塊采集并處理的數(shù)據(jù)運(yùn)算得出被測設(shè)備的介電特性參數(shù)，并可將介電特性參數(shù)進(jìn)行顯示及其它處理，而同步發(fā)生器則可在控制單元的控制下產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電流采集模塊和電壓采集模塊的同步采樣，無線通信模塊則可實(shí)現(xiàn)各模塊間的無線數(shù)據(jù)傳輸，以避免采用有線通信方式的弊端，降低系統(tǒng)成本。
[0021](2)采用零磁通電流互感器和16位Α/D轉(zhuǎn)換器可保證采樣數(shù)據(jù)的精度和實(shí)時(shí)性，高速單片機(jī)及其內(nèi)置FFT運(yùn)算單元可實(shí)現(xiàn)高速采樣及采樣信號(hào)的處理，電壓變換模塊采用無感電阻可減少參考電壓的變換時(shí)的轉(zhuǎn)換相移，采用無線中繼器則可實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離下的有效通信。
【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的電流采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的電壓采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0024]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例一
本實(shí)施例涉及一種高壓電力容性設(shè)備介質(zhì)損耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括設(shè)置在被測設(shè)備上的電流采集模塊，設(shè)置在與被測設(shè)備電連接的變壓器PT輸出端上的電壓采集模塊，以及對(duì)電流采集模塊和電壓采集模塊的工作進(jìn)行控制、并可對(duì)電流采集模塊和電壓采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的控制模塊，還包括用于實(shí)現(xiàn)控制模塊與電流采集模塊和電壓采集模塊之間的無線連接的無線通信模塊。
[0026]本實(shí)施例中的控制模塊包括控制單元和同步發(fā)生器，控制單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各部件的集中控制，并可對(duì)電流采集模塊和電壓采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，以及對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行顯示或其它處理，如生成日志，設(shè)置預(yù)警、報(bào)警信息，及完成結(jié)果數(shù)據(jù)的發(fā)布和與其它平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等。本實(shí)施例中控制單元為計(jì)算機(jī)，當(dāng)然其也可采用如嵌入式一體化觸摸屏等具有數(shù)據(jù)處理顯示能力的裝置。同步發(fā)生器用于在控制單元的控制下產(chǎn)生同步采樣信號(hào)，并可經(jīng)由無線通信模塊傳送至電流采集模塊和電壓采集模塊，以實(shí)現(xiàn)電流采集模塊和電壓采集模塊間的同步采樣。
[0027]本實(shí)施例中的無線通信模塊采用Zigbee無線通信模塊，其包括與控制模塊中的控制單元和同步發(fā)生器，以及電流采集模塊和電壓采集模塊分別相連接的多個(gè)，從而可實(shí)現(xiàn)控制模塊與電流采集模塊和電壓采集模塊間的無線連接。本實(shí)施例中的電流采集模塊的結(jié)構(gòu)可如圖2中所示，其包括安裝于被測設(shè)備的各相電路上的電流互感器，與各電流互感器的輸出端相連接的Α/D轉(zhuǎn)換器，以及連接于Α/D轉(zhuǎn)換器輸出端的單片機(jī)，在Α/D轉(zhuǎn)換器的輸入端還連接有一個(gè)電壓變換模塊，電壓變換模塊的輸入端連接于一經(jīng)選定的參考電源的輸出端。
[0028]在圖2中電流互感器用字母CT表示，且本實(shí)施例中電流互感器可采用零磁通電流互感器，以能夠檢測微小的泄露電流及減少泄露電流的轉(zhuǎn)換相移。本實(shí)施例中為提高采樣精度，Α/D轉(zhuǎn)換器也為采用16位Α/D轉(zhuǎn)換器，在實(shí)際使用中其可進(jìn)一步采用6路同步16位Α/D轉(zhuǎn)換器。在電流采集