繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀的製作方法
2023-11-12 03:45:17 1
繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀，包括電流檢測單元和手持單元，所述電流檢測單元包括電流相位解調電路和電流檢測傳感器，所述手持單元包括模數轉換電路、中央處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示輸出模塊和電源模塊，所述電流相位解調電路、電流檢測傳感器分別與模數轉換電路的輸入端相連，所述中央處理模塊的輸入端分別與模數轉換電路、輸入模塊相連，所述中央處理模塊的輸出端與顯示輸出模塊相連，所述存儲模塊與中央處理模塊相連，所述電源模塊分別與中央處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示輸出模塊相連。本實用新型具有檢測準確性好、使用工作效率高、操作簡單快捷、顯示直觀、實用性強的優點。
【專利說明】繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力系統的變電【技術領域】，具體涉及一種繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀。
【背景技術】
[0002]當一臺新設備投產運行帶上負荷後，對其採樣的各相電壓之間、各相電流之間的夾角以及電壓電流之間的夾角等各種負荷數據的測量，就叫做帶負荷檢查，從而能夠通過已知當前的負荷潮流走向，與測量數據相比較可以判斷PT、CT等接線極性的正確性。帶負荷檢查是校驗繼電保護裝置的重要一環。任何一套繼電保護，即使在送電前認真調試完畢，仍不算是一套完善的保護。只有經過帶負荷檢查，對各相量進行測量分析對比，剩用負荷電流、電壓進行試驗正確後才能安全可靠遣投入運行。帶負荷檢查是檢修送電後等工作必做的試驗項目，許多檢修人員對帶負荷檢查相量分析的方法不清楚，通過人工計算等等，常常會得出錯誤的結論。因此在變電站進行檢修送電後，如何科學、快速地通過對變電站的帶負荷檢查相量分析，對變電站各相量進行測量分析對比，利用負荷電流、電壓進行變電站分析，已經成為一項亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種檢測準確性好、使用工作效率高、操作簡單快捷、顯示直觀、實用性強的繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為:
[0005]一種繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀，包括電流檢測單元和手持單元，所述電流檢測單元包括電流相位解調電路和電流檢測傳感器，所述手持單元包括模數轉換電路、中央處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示輸出模塊和電源模塊，所述電流相位解調電路、電流檢測傳感器分別與模數轉換電路的輸入端相連，所述中央處理模塊的輸入端分別與模數轉換電路、輸入模塊相連，所述中央處理模塊的輸出端與顯不輸出模塊相連，所述存儲模塊與中央處理模塊相連，所述電源模塊分別與中央處理模塊、輸入模塊、存儲模塊、顯示輸出模塊相連，所述電流相位解調電路、電流檢測傳感器分別檢測送電的變電站二次側指定相的電流相位和電流幅值並通過模數轉換電路輸出給中央處理模塊，所述中央處理模塊將模數轉換電路輸出的變電站二次側各相的電流相位和電流幅值存儲在存儲模塊中，所述中央處理模塊根據輸入模塊輸入的參數及存儲模塊存儲的電流相位和電流幅值生成包括電流相位矢量圖和診斷信息的分析報告並通過顯示輸出模塊輸出。
[0006]本實用新型繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀具有下述優點:本實用新型包括電流檢測單元和手持單元，通過電流檢測單元實現檢測變電站二次側的電流相位和電流幅值，通過手持單元基於檢測得到的變電站二次側各相的電流相位和電流幅值來實現對變電站的快速分析，最終得到包括電流相位矢量圖和診斷信息的分析報告並通過顯示輸出模塊輸出，在便於攜帶、操作簡單的手持單元上，準確的繪製出負荷檢查所需的電流相位矢量圖，能夠迅速給出最正確結論及診斷信息(如TA極性錯誤等)，因此能夠大大提高帶負荷檢查工作的工作效率和準確性，具有檢測準確性好、使用工作效率高、操作簡單快捷、顯示直觀、實用性強的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型實施例帶負荷智能分析裝置的框架結構示意圖。
[0008]圖2為本實用新型實施例帶負荷智能分析裝置的基本工作原理示意圖。
[0009]圖例說明:1、電流檢測單元；11、電流相位解調電路；12、電流檢測傳感器；2、手持單元；21、模數轉換電路；22、中央處理模塊；23、輸入模塊；24、存儲模塊；25、顯示輸出模塊；26、電源模塊。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示,本實施例繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀包括電流檢測單元I和手持單元2，電流檢測單元I包括電流相位解調電路11和電流檢測傳感器12，手持單元2包括模數轉換電路21、中央處理模塊22、輸入模塊23、存儲模塊24、顯示輸出模塊25和電源模塊26，電流相位解調電路11、電流檢測傳感器12分別與模數轉換電路21的輸入端相連，中央處理模塊22的輸入端分別與模數轉換電路21、輸入模塊23相連，中央處理模塊22的輸出端與顯示輸出模塊25相連，存儲模塊24與中央處理模塊22相連，電源模塊26分別與模數轉換電路21、中央處理模塊22、輸入模塊23、存儲模塊24、顯示輸出模塊25相連，電流相位解調電路11、電流檢測傳感器12分別檢測送電的變電站二次側指定相的電流相位和電流幅值並通過模數轉換電路21輸出給中央處理模塊22，中央處理模塊22將模數轉換電路21輸出的變電站二次側各相的電流相位和電流幅值存儲在存儲模塊24中，中央處理模塊22根據輸入模塊23輸入的參數及存儲模塊24存儲的電流相位和電流幅值生成由電流相位矢量圖和診斷信息構成的分析報告並通過顯示輸出模塊25輸出。本實施例包括電流檢測單元I和手持單元2，通過電流檢測單元I實現檢測變電站二次側的電流相位和電流幅值，通過手持單元2基於檢測得到的變電站二次側各相的電流相位和電流幅值來實現對變電站的快速分析，最終得到包括電流相位矢量圖和診斷信息的分析報告並通過顯示輸出模塊25輸出，在便於攜帶、操作簡單的手持設備(手持單元2)的顯示輸出模塊25上，準確的繪製出負荷檢查所需的電流相位矢量圖(相量圖)，並且能夠迅速給出最正確結論及診斷信息(如TA極性錯誤等)，能夠大大提高帶負荷檢查工作的工作效率和準確性，具有檢測準確性好、使用工作效率高、操作簡單快捷、顯示直觀、實用性強的優點。
[0011 ] 本實施例中，電流檢測單元I主要用於實現檢測變電站二次側的電流相位和電流幅值，其中電流相位解調電路11用於檢測變電站二次側的電流相位信號並通過模擬電壓信號輸出，由於電流相位解調電路11為相位檢測儀的主要組成電路，其詳細電路結構在此不再詳述；電流檢測傳感器12檢測變電站二次側的電流幅值並通過模擬電壓信號的形式輸出給模數轉換電路21。分析人員可以握持手持單元2快速進行帶負荷分析，其中模數轉換電路21基於AD轉換晶片實現，中央處理模塊22基於ARM微處理器實現，輸入模塊23基於觸摸模塊實現，存儲模塊24基於NAND flash快閃記憶體實現，顯示輸出模塊25基於IXD顯示屏實現，電源模塊26基於鋰聚合物電池及其配套的充放電電路實現。[0012]如圖2所示，本實施例繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀的工作步驟如下:
[0013]I)開啟手持單元2,輸入初始化參數TA變比、一次電流I (A),此外還包括待分析變電站的有功P (麗)、無功Q (MVar)等。本實施例中，具體輸入參數一次電流為247A，TA變比為1500/1，有功P為-102.5麗，無功Q為1.5 MVar。其中，輸入的初始化參數有功P、無功Q可用於計算負荷角度，負荷角度=arctg(Q/P)=arctg(l.5/(-102.5)) ^ 179° ,該負荷角度說明A相電流超前UAN為179度。此外，待分析變電站二次側的理論電流幅值可以根據一次電流(A)和TA變比計算得到(247/1500=164mA)。
[0014]2 )通過電流相位解調電路11檢測送電的待分析變電站二次側A相、B相、C相的電流相位(一般是以UA為參考點)，通過電流檢測傳感器12檢測送電的待分析變電站二次側A相、B相、C相的電流幅值，將檢測得到的模擬信號形式的電流相位和電流幅值通過模數轉換電路21轉換為數位訊號並通過中央處理模塊22存儲在存儲模塊24中。
[0015]3)電流相序分析:中央處理模塊22將存儲的A相、B相、C相的電流相位進行比較，檢查條件A相的電流相位超前B相的電流相位且B相的電流相位超前C相的電流相位是否成立，如果條件不成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4)。如果變電站的接線正確，則各側電流都是正序，從而會滿足條件A相的電流相位超前B相的電流相位且B相的電流相位超前C相的電流相位，如果與此不符，則判定出錯，且出錯可能包括下述情況:(1)端子箱的二次電流迴路相別和一次電流相別不對應，如端子箱內定義為A相電流迴路的電纜芯接在了 C相TA上。這種情況在一次設備倒換相別時最容易發生。(2)端子箱到保護屏的電纜芯接反，如I根電纜芯在端子箱接A相電流迴路，在保護屏上卻接B相電流輸入端子，這種情況一般是由安裝人員的粗心造成。通過上述錯誤信息，能夠給分析人員的現場診斷提供幫助，以便即時修復問題。
[0016]4)電流對稱性分析:中央處理模塊22根據存儲的A相、B相、C相的電流幅值分別獲取A相和B相的電流幅值差值、B相和C相的電流幅值差值、C相和A相的電流幅值差值，檢查得到的三個電流幅值差值中是否有大於指定閾值的項目，若三個電流幅值差值中任意一項大於指定閾值則判定出錯並生成錯誤信息；根據存儲的A相、B相、C相的電流相位分別獲取A相和B相的電流相位差值、B相和C相的電流相位差值、C相和A相的電流相位差值，檢查得到的三個電流相位差值中是否有大於指定閾值的項目，若三個電流相位差值中任意一項大於指定閾值則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟5)。
[0017]變電站的電流對稱性正常會滿足如下規律:A相、B相、C相電流幅值基本相等，相位互差120，即A相電流超前B相120度，B相電流超前C相120度，C相電流超前A相120度。本實施例中，若三個電流幅值差值中任意一項大於指定閾值，則判定出錯，且出錯可能包括下述情況:(1)變壓器負荷三相不對稱，一相電流偏大或一相電流偏小。(2)變壓器負荷三相對稱，但波動較大，造成測量一相電流幅值時負荷大，而測另一相時負荷小。(3)某一相TA變比接錯，如該相TA 二次繞組抽頭接錯。(4)某一相電流存在寄生迴路，如某21根電纜芯在剝電纜皮時絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減小。若三個電流相位差值中任意一項大於指定閾值，則判定出錯，且出錯可能包括下述情況:(I)變壓器負荷功率因數波動較大，造成測量一相電流相位時功率因數大.而測另一相時功率因數小。(2)某一相電流存在寄生迴路，造成該相電流相位偏移。通過上述錯誤信息，能夠給分析人員的現場診斷提供幫助，以便即時修復問題。[0018]中央處理模塊22進行電流對稱性分析的詳細步驟如下:
[0019]4.1)將A相的電流幅值減去B相的電流幅值得到A、B相電流幅值差值，將A、B相電流幅值差值除以待分析變電站二次側的理論電流幅值得到A、B相電流幅值偏差率，檢查
A、B相電流幅值偏差率大於10%是否成立，如果A、B相電流幅值偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.2)。
[0020]4.2)將B相的電流幅值減去C相的電流幅值得到B、C相電流幅值差值，將B、C相電流幅值差值除以待分析變電站二次側的理論電流幅值得到B、C相電流幅值偏差率，檢查
B、C相電流幅值偏差率大於10%是否成立，如果B、C相電流幅值偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.3)。
[0021]4.3)將C相的電流幅值減去A相的電流幅值得到C、A相電流幅值差值，將C、A相電流幅值差值除以待分析變電站二次側的理論電流幅值得到C、A相電流幅值偏差率，檢查
C、A相電流幅值偏差率大於10%是否成立，如果C、A相電流幅值偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.4)。
[0022]4.4)將A相的電流相位減去B相的電流相位得到A、B相電流相位差值，將A、B相電流相位差值除以A、B相之間的電流相位理論差值120度得到A、B相電流相位偏差率，檢查A、B相電流相位偏差率大於10%是否成立，如果A、B相電流相位偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.5)。
[0023]4.5)將B相的電流相位減去C相的電流相位得到B、C相電流相位差值，將B、C相電流相位差值除以B、C相之間的電流相位理論差值120度得到B、C相電流相位偏差率，檢查B、C相電流相位偏差率大於10%是否成立，如果B、C相電流相位偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.6)。
[0024]4.6)將C相的電流相位減去A相的電流相位得到C、A相電流相位差值，將C、A相電流相位差值除以C、A相之間的電流相位理論差值120度得到C、A相電流相位偏差率，檢查C、A相電流相位偏差率大於10%是否成立，如果C、A相電流相位偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟4.7)。
[0025]4.7 )跳轉執行步驟5 )。
[0026]5) TA變比分析:中央處理模塊22將存儲的A相、B相、C相的電流幅值分別除以待分析變電站的一次電流分別得到A相、B相、C相的TA變比，檢查得到的三個TA變比中是否有存在大於指定閾值的項目，若三個TA變比中任意一項大於指定閾值則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟6)。
[0027]若三個TA變比中任意一項大於指定閾值，則判定出錯，出錯可能包括下述情況:
(I)TA的一次線未按整定變比進行串聯或並聯。(2)TA的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。通過上述錯誤信息，能夠給分析人員的現場診斷提供幫助，以便即時修復問題。
[0028]其中，中央處理模塊22進行TA變比分析的詳細步驟如下:
[0029]5.1)將存儲的A相的電流幅值除以待分析變電站的一次電流分別得到A相的TA變比，將得到的TA變比減去待分析變電站的理論TA變比後再除以待分析變電站的理論TA變比得到A相的TA變比偏差率，檢查A相的TA變比偏差率大於10%是否成立，如果A相的TA變比偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟5.2)。
[0030]5.2)將存儲的B相的電流幅值除以待分析變電站的一次電流分別得到B相的TA變比，將得到的TA變比減去待分析變電站的理論TA變比後再除以待分析變電站的理論TA變比得到B相的TA變比偏差率，檢查B相的TA變比偏差率大於10%是否成立，如果B相的TA變比偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟5.3)。
[0031]5.3)將存儲的C相的電流幅值除以待分析變電站的一次電流分別得到C相的TA變比，將得到的TA變比減去待分析變電站的理論TA變比後再除以待分析變電站的理論TA變比得到C相的TA變比偏差率，檢查C相的TA變比偏差率大於10%是否成立，如果C相的TA變比偏差率大於10%成立則判定出錯並生成錯誤信息；最終跳轉執行步驟5.4)。
[0032]5.4)跳轉執行步驟6)。
[0033]6)中央處理模塊22根據存儲模塊24中存儲的A相、B相、C相的電流相位和電流幅值生成電流相位矢量圖，電流相位矢量圖中分別繪製出A相、B相、C相的理論電流矢量和實際電流矢量圖，該矢量圖能夠比較出理論計算的和實際測量的三相電流的相位關係。同時，中央處理模塊22根據錯誤信息生成對應的診斷信息，將電流相位矢量圖和診斷信息作為分析報告通過顯示輸出模塊25輸出。中央處理模塊22通過檢測待分析變電站二次側A相、B相、C相的電流相位和電流幅值，並以A相、B相、C相的電流相位和電流幅值作為基礎依次進行電流相序分析、電流對稱性分析、TA變比分析，根據電流相序分析、電流對稱性分析、TA變比分析得到的錯誤信息生成對應的診斷信息時直接判斷合格/不合格，如果分析報告不包含任何錯誤信息，則判定待分析變電站分析合格，否則判定待分析變電站分析不合格，並輸出前述錯誤信息的相關提示，因此相對傳統的帶負荷檢查而言，能夠提高提高帶負荷檢查工作的工作效率和準確性。
[0034]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種繼電保護帶負荷檢查智能相量分析儀，其特徵在於:包括電流檢測單元(I)和手持單元(2)，所述電流檢測單元(I)包括電流相位解調電路(11)和電流檢測傳感器(12)，所述手持單元(2)包括模數轉換電路(21)、中央處理模塊(22)、輸入模塊(23)、存儲模塊(24)、顯示輸出模塊(25)和電源模塊(26)，所述電流相位解調電路(11)、電流檢測傳感器(12)分別與模數轉換電路(21)的輸入端相連，所述中央處理模塊(22)的輸入端分別與模數轉換電路(21)、輸入模塊(23)相連,所述中央處理模塊(22)的輸出端與顯不輸出模塊(25 )相連，所述存儲模塊(24)與中央處理模塊(22 )相連，所述電源模塊(26 )分別與中央處理模塊(22 )、輸入模塊(23 )、存儲模塊(24 )、顯示輸出模塊(25 )相連，所述電流相位解調電路(11 )、電流檢測傳感器(12)分別檢測送電的變電站二次側指定相的電流相位和電流幅值並通過模數轉換電路(21)輸出給中央處理模塊(22)，所述中央處理模塊(22)將模數轉換電路(21)輸出的變電站二次側各相的電流相位和電流幅值存儲在存儲模塊(24)中，所述中央處理模塊(22 )根據輸入模塊(23 )輸入的參數及存儲模塊(24 )存儲的電流相位和電流幅值生成包括電流相位矢量圖和診斷信息的分析報告並通過顯示輸出模塊(25)輸出。
【文檔編號】G01R25/00GK203376392SQ201320491409
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月13日 優先權日:2013年8月13日
【發明者】張偉, 夏建勳 申請人:國家電網公司, 國網湖南省電力公司檢修公司