一種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元的製作方法
2023-06-17 09:47:46 1
一種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元，它包括顯示器及GPRS無線通信模塊，其特徵在於還包括：設在電容型設備旁獲取檢測信號的零磁通傳感器；接收零磁通傳感器傳來到檢測信號的終端模塊；通過雙向光纜輸出和接收終端模塊傳來信號的本地模塊；通過光纜接收本地模塊傳來的信息進行分析，並將信息傳給GPRS無線通信模塊的綜合處理單元。該單元應用分布式監測系統架構，採用光纜同步傳輸信號的應用，保證各監測單元信號採樣的嚴格同步，對於電容型設備介質損耗等參數計算結果的穩定有明顯改善，可解決電容型設備絕緣特性參數在線監測中面臨的傳統問題，從而實現檢測、診斷、數據存儲、對比、查詢及上傳。
【專利說明】一種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及智能電網中高壓電氣設備的在線監測，特別是其中的電流互感器(CT)、變壓器套管、耦合電容器、電容式電壓互感器(CVT)等設備的絕緣特性的監測。
【背景技術】
[0002]現有智能電網高壓電氣設備中的電容型設備是具有電容屏絕緣結構的電氣設備，主要包括電流互感器(CT)、變壓器套管、耦合電容器、電容式電壓互感器(CVT)等。電容型設備數量約佔變電站設備總量的40%至50%。電容型設備的絕緣故障不僅影響整個變電站的安全運行，同時還危及其它設各及人身的安全。因此，對電容型設備進行準確的在線監測具有重要意義。
[0003]目前國內外主要採用集中採樣式電容型設備在線監測系統。集中採樣式架構的監測系統以計算機信號集中採樣為核心，傳感器的採樣信號經過多通道前置信號處理器整形變換，再利用普通電纜直接將傳感器輸出的模擬信號引至計算機的信號採集卡；同時，在進行模-數轉換後，直接計算出設備的絕緣特徵參數，實現對設備的狀態在線監測分析。
[0004]但是，這類監測方法對硬體要求高，對幹擾非常敏感，硬體誤差及外界電網工頻強電場，對測量裝置迴路的同頻幹擾誤差對測量精確度和穩定性的影響較大。比如:現場敷設過長、過多的信號電纜，導致模擬信號有不同程度的衰減。相應的監測產品也由於受測量、傳輸方法和系統結構設計方面的原因，多為孤立檢測裝置，無法形成包含檢測、診斷、數據存儲、對比、查詢及上傳在線監測綜合處理單元；同時，由於傳統電纜傳輸信號易受到外部環境，如強電磁、溫溼度等的幹擾，無法滿足在線監測對於電流、電壓信號之間的相位精確採樣要求，影響測量精度，或者影響對測量結果的分析判斷，一定程度上影響了在電容型設備線監測技術的推廣應用。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種抗幹擾能力強、滿足在線監測對於電流、電壓信號之間的相位精確採樣要求和便於推廣應用的基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單
J Li ο
[0006]為達上述目的，本實用新型的技術技術方案為:
[0007]—種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元，它包括顯示器、印表機及GPRS無線通信模塊，其特徵在於還包括:
[0008]設在電容型設備旁獲取檢測信號，並通過光纜輸出檢測信號的零磁通傳感器；
[0009]輸入端通過光纜接收零磁通傳感器傳來到檢測信號，輸出端通過雙向光纜輸出和接收信號的終端模塊；
[0010]通過雙向光纜輸出和接收終端模塊傳來信號，並通過光纜輸出信號的本地模塊；
[0011]通過光纜接收本地模塊傳來的信息進行分析，計算出各設備的介質損耗、電容值，並進行數據對比，在顯示器、印表機和存貯器上展示、列印及存儲相關信息，還將信息傳給GPRS無線通信模塊的綜合處理單元。
[0012]本實用新型將信號採集與數據處理模塊就地設置在被監測設備附近，經通信總線將監測信號傳輸至監測主機的分布式監測系統架構，採用光纜同步傳輸信號的應用，避免外部幹擾，信號傳輸速度快、效率高，可消除採樣不同步引起的相位誤差，保證各監測單元信號採樣的嚴格同步，對於電容型設備介質損耗等參數計算結果的穩定有明顯改善。具有結構簡單、布線較少、擴展性強、測量準確等優點，可解決電容型設備絕緣特性參數在線監測中面臨的傳統問題，從而實現檢測、診斷、數據存儲、對比、查詢及上傳。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構框圖；
[0014]在圖中，零磁通傳感器1、終端模塊2、本地模塊3、綜合處理單元4、顯示器5、印表機6及GPRS無線通信模塊7。
[0015]【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖，對本實用新型作進一步說明。
[0017]圖1所示，是本實用新型的結構框圖；從圖中可知，本基於光纖數據鏈路的電容型設備監測單元包括零磁通傳感器1、終端模塊2、本地模塊3、綜合處理單元4、顯示器5、印表機6及GPRS無線通信模塊7。首先，通過設在被監測的電容型設備旁的零磁通傳感器I進行精確同步採樣，檢測出電容型設備中所產生的電信號，並通過光纜輸出檢測信號。零磁通傳感器I在各電容型設備旁設置一個或多個，構成若干個採樣或檢測通道。零磁通傳感器I一般採用零磁通電流傳 感器。
[0018]終端模塊2主要由模數轉換裝置、光電變換裝置、數位訊號編碼及解碼裝置構成，負責連接並處理零磁通傳感器I與本地模塊3的數據通信、數據識別。從零磁通傳感器I的輸出光纜中接收傳來的檢測信號，對信號作出模數轉、光電變換；同時將信號編碼及傳輸。終端模塊2的信號輸出端通過雙纖雙向光纜與本地模塊3連接並傳輸信息；其中，一路光纖用於傳送模擬信號及數位訊號A/D採樣光同步觸發脈衝信號，各終端模塊接收到光脈衝同步觸發信號後進行各通道同步採集；另一路光纖用於終端模塊和本地模塊間數據通信，終端模塊的採樣結果就地進行光電轉換為光信號，通過數據光纖傳輸至本地模塊，然後送入綜合處理單元進行分析處理。終端模塊2與零磁通傳感器I一樣安裝在電容型設備一側。零磁通傳感器I直接安裝與電容型設備本體，終端模塊2安裝於電容型設備附近。終端模塊2安裝在與電容型設備附近便於由零磁通傳感器I獲取數據，同時短距離傳輸可最大程度降低強電環境下的幹擾。負責採集、調理電容型設備的電壓、末屏洩漏電流信號並轉化成數位訊號，每個終端模塊2可同時採集三路電壓或電流信號，並進行模數轉換、光電變化等預處理。
[0019]本地模塊3主要由模數轉換裝置、光電變換裝置、數位訊號編碼及解碼裝置、驅動電路、雷射器、數據同步裝置及過程信號處理器構成，負責連接並處理綜合處理單元與本地模塊的數據通信、數據識別。通過雙向光纜輸出和接收終端模塊2傳來信號，並通過光纜輸出信號。本地模塊3安裝在變電站繼電保護室的監控屏櫃內，不受強電環境影響，負責對各個終端模塊2傳來的信號做同步以及相關的合併處理，並通過網絡接口與綜合處理單元通?目。[0020]綜合處理單元4針對在線監測數據需實現標準化、統一化的集成架構問題，採用統一描述、統一編碼、統一存儲，有效降低數據表述的複雜性，同時支持數據虛擬視圖、支持導出標準格式，與第三方平臺無縫集成，可大大提高數據存儲、展示、傳輸的效率。綜合處理單元通信體系須完全兼容DL/T860(IEC61850) 8-1標準。通過光纜接收本地模塊3傳來的信息。對各路電容型設備的電流、電壓監測信號進行分析，計算出各設備的介質損耗、電容值，並進行數據對比、展示、列印及存儲。經綜合處理單元分析診斷、對比後的監測信號數值、譜圖信息可傳送至顯示器5展示、印表機6列印、GPRS無線通信模塊7發送告警簡訊息，供技術人員查詢。
[0021]顯示器5顯示電容型設備監測值，例如電流、電壓等，以及經計算後得出的介質損耗、電容值。
[0022]印表機6列印某一時間段內的電容型設備絕緣特性數據曲線圖，例如介質損耗、
電容量等。
[0023]GPRS無線通信模塊7發送告警數據，例如介質損耗、電容量等超出注意值的數據。
[0024]所述的零磁通傳感器1、終端模塊2、本地模塊3、綜合處理單元4、顯示器5、印表機6及GPRS無線通信模塊7均為現有技術和現有技術產品，或由本領域的技術人員根據現有技術和要求容易做出。
實施例
[0025]1.將零磁通傳感器I安裝於電容型設備，例如電流互感器(CT)、變壓器套管、耦合電容器或電容式電壓互感器的接地線處；
[0026]2.將終端模塊2安裝在電容型設備側附近，負責採集、調理設備的PT電壓、末屏洩漏電流信號並轉化成數位訊號，每個終端模塊2可同時採集三路電壓或電流信號。例如:一個終端模塊2同時採集一組電流互感器A、B、C相的電壓及電流信號；
[0027]3.將本地模塊3安裝在繼電保護室的監控屏櫃內，負責對各個終端模塊2傳來的信號做同步以及相關的合併處理，處理後的監測數據由網絡接口，經光纜上傳至綜合處理單元4。由於光纜通道帶寬大，誤碼率低，且不受強電磁射頻幹擾、耦合過電壓幹擾，可保證通信質量；
[0028]4.經本地模塊3處理後的數據通過雙纖雙向光纜遠程傳送至過程信號處理器，過程信號處理器能將傳感器的輸出信號或數據隔離轉換成綜合處理單元所需的直流信號或能識別的數據，實現輸入/輸出/電源間相互隔離，消除地迴路，減少幹擾，並具有信號迴路保護和電流波峰抑制作用。然後將信號或數據傳輸到控制室中的綜合處理單元4 ;
[0029]5.綜合處理單元4可針對在線監測數據採用統一描述、統一編碼、統一存儲，有效降低數據表述的複雜性，同時支持數據虛擬視圖的展示、支持導出及列印，並採用先進的數據倉庫、海量打包等技術處理在線監測數據，並可通過GPRS無線通信模塊7發送告警數據。大大提高了數據存儲、傳輸的效率；
[0030]6.技術人員在收到告警簡訊息提示後及時通過顯示器5對各採集器上傳的監測信號進行分析診斷，並使用印表機6列印當前及歷史數據供診斷分析會使用，以制定相應的應對措施；
[0031]7.長期持續監測電容型設備的絕緣特徵參數，對及時發現事故隱患，減少停電事故，提高設備的運行維護水平有積極作用。
[0032]本實用新型具有以下優點:
[0033](I)採用分布式結構的布置方式，確保在對其單個傳感器等部件維護時不影響到其它迴路的正常運行；
[0034](2)通過零磁通傳感器、本地模塊、終端模塊、綜合處理單元、顯示器、印表機及GPRS無線通信模塊的整體配置，實現從電容型設備絕緣特性信號檢測、分析診斷、預警、分析、展示及數據存儲的全過程控制；
[0035](3)光纖數據鏈路系統測量變電站內電容型設備的洩漏電流及設備上所加電壓，它結合了光纖傳輸技術所具有的高絕緣性、抗電磁幹擾等優點，避免了信號在傳輸過程中受到空間電磁場的幹擾，提高了測量的精度，確保了數據的可靠性；
[0036]( 4 )光纖傳輸技術的應用，避免了變電站內強電磁射頻幹擾、耦合過電壓幹擾等諸多不利於監測系統穩定運行的因素，確保在線監測單元的穩定可靠運行；
[0037](5)光纖傳輸同步信號的引用，有效保證各個監測單元信號採樣的嚴格同步，消除了採樣不同步引起的相位誤差，對於電容型設備介質損耗等參數計算結果的穩定有明顯的改善；
[0038](6)電容型設備絕緣特性數據能夠存儲，確保分析數據變化趨勢的準確性及連續性。通過GPRS無線通信模塊發送告警簡訊息，可及時掌握所測數據，及時進行檢查處理。
【權利要求】
1.一種基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元，它包括顯示器、印表機及GPRS無線通信模塊，其特徵在於還包括: 設在電容型設備旁獲取檢測信號，並通過光纜輸出檢測信號的零磁通傳感器(I); 輸入端通過光纜接收零磁通傳感器傳來到檢測信號，輸出端通過雙向光纜輸出和接收信號的終端模塊(2); 通過雙向光纜輸出和接收終端模塊傳來信號，並通過光纜輸出信號的本地模塊(3); 通過光纜接收本地模塊(3)傳來的信息進行分析，計算出各設備的介質損耗、電容值，並進行數據對比，在顯示器(5)、印表機(6)和存貯器上展示、列印及存儲相關信息，還將信息傳給GPRS無線通信模塊(7)的綜合處理單元(4)。
2.根據權利要求1所述的基於光纖數據鏈路的電容型設備在線監測單元，其特徵在於:零磁通傳感器(I)為零磁通電流傳感器。
【文檔編號】G01R27/26GK203479927SQ201320449904
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】鄔蓉蓉, 鄧雨榮, 張煒, 呂澤承, 郭麗娟, 陶松梅, 梁俊斌, 陳慶發 申請人:廣西電網公司電力科學研究院