電網過電壓信號檢測系統的製作方法
2023-06-18 03:57:01
專利名稱：電網過電壓信號檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實時檢測電網電壓的裝置，特別涉及一種電網過電壓信號檢測系統。
背景技術：
電網過電壓是影響輸電線路及變電設備運行安全的重要隱患，對輸電線路和設備安全造成極大的影響。實時監測系統過電壓，實現電網運行狀態的獲取，便於進行事故分析及電氣設備絕緣配合。常規過電壓監測方式採用分壓器或套管末屏外接過電壓分壓器，力口入了一次電氣設備或改變了接線方式，在傳感器故障情況下可能造成電網事故。因此急需一種不改變電氣設備一次接線方式就能檢測電網電壓是否為過電壓裝置。·
實用新型內容有鑑於此，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種不改變電氣設備一次接線方式就能檢測電網電壓是否為過電壓裝置。該裝置與一次系統隔離，安全可靠。本實用新型的目的提出一種電網過電壓信號檢測系統。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的本實用新型提供的電網過電壓信號檢測系統，包括容性傳感器、低頻電流傳感器、有源積分電路、第一放大電路、信號調理波形重構及觸發單元、信號採集單元和數據傳輸和保存系統；所述容性傳感器連接於電網母線和地線之間；所述容性傳感器與地線之間設置有低頻電流傳感器；所述有源積分電路與低頻電流傳感器連接；所述第一放大電路，用於接收低頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大；所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第一放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號；所述信號採集單元，用於採集電壓幅值超過設定閾值觸發電壓的超限電壓信號；所述數據傳輸和保存系統，用於傳輸和保存採集的過電壓信號。進一步，還包括高頻電流傳感器、無源有源積分和第二放大電路；所述高頻電流傳感器連接於低頻高頻電流傳感器和地線之間；所述高頻電流傳感器與無源有源積分連接；所述第二放大電路，用於接收高頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大；所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第二放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號。[0020]進一步，所述電纜為雙層屏蔽電纜，所述電纜首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內層屏蔽接採集系統的信號地。 進一步，所述信號採集單元的電源採用隔離變壓器供電。進一步，所述容性傳感器為基於容性設備洩漏電流的電壓傳感器，所述電壓傳感器為電容式變壓器套管。本實用新型的優點在於本實用新型採用容性設備的電壓傳感器來獲取電流信號，與電網一次設備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網安全運行，在不改變電氣設備的一次接線方式的情況下利用電流重構過電壓波形實時自動記錄過電壓波形。具有良好的電磁兼容特性和保護措施，防止過電壓損壞測量系統，不能將雷電引入市電系統；採用高頻和低頻兩個電流傳感器對電流進行分段檢測，其中低頻傳感器用於工頻 電壓和操作過電壓作用下套管對地電流的檢測，另外一個高頻傳感器用於雷電衝擊作用下 套管對地電流的檢測。電纜採用雙層屏蔽電纜，在首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內層屏蔽接採集系統的信號地。外層屏蔽層消除外部電場的耦合，降低幹擾，在電纜入地前用金屬蛇皮管裝。整個採集系統不直接接地，信號調理箱、採集裝置、計算機、保護裝置與採集端的地絕緣。監測系統電源有隔離變壓器供電。作用是不僅與市電實現電氣隔離，避免市電中的衝擊脈衝對採集系統的影響，而且電源系統加入電源濾波器進一步降低幹擾，實現過壓保護。本實用新型的其它優點、目標和特徵在某種程度上將在隨後的說明書中進行闡述，並且在某種程度上，基於對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其它優點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中圖I為本實用新型實施例提供的電網過電壓信號檢測方法流程圖；圖2為本實用新型實施例提供的電網過電壓信號檢測系統結構示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護範圍。圖I為本實用新型實施例提供的電網過電壓信號檢測方法流程圖；如圖所示本實用新型提供的電網過電壓信號檢測方法，包括以下步驟SI :將容性傳感器連接於電網母線和地線之間，S2 :將低頻電流傳感器連接於容性傳感器和地線之間，並獲取電網母線中電壓信號，S3:處理電壓信號後並判斷是否超過預設電壓閾值，如果電壓信號幅值超過預設電壓閾值，則觸發信號採集單元，自動採集超限電壓信號，所述電壓信號的處理和判斷，具體包括以下步驟S31 :低頻電流傳感器獲取的電流信號輸入到有源積分電路中進行處理；S32:有源積分電路處理後的電流信號輸入到第一放大電路中進行信號放大處理；S33:將放大的電流信號輸入到信號調理波形重構及觸發單元，將電流信號轉換成電壓信號，並輸出超限觸發信號。同時，還包括以下步驟S21 :將高頻電流傳感器連接於低頻高頻電流傳感器和地線之間，並獲取電網母線中高頻電壓信號；S22 :將高頻電流傳感器獲取的高頻電流信號輸入到無源積分電路中進行處理；S23:將無源積分電路處理後的電流信號輸入到第二放大電路中進行信號放大處理；S24:將放大的電流信號輸入到信號調理波形重構及觸發單元，將電流信號轉換成電壓信號，並判斷電壓信號是否超過預設高頻電壓閾值，如果高頻電壓信號幅值超過預設高頻電壓閾值，輸出超限觸發信號，則觸發信號採集單元，自動採集超限高頻電壓信號。S4 :傳輸和保存米集的過電壓信號。圖2為本實用新型實施例提供的電網過電壓信號檢測系統結構示意圖，如圖所示本實用新型提供的電網過電壓信號檢測系統，包括容性傳感器、低頻電流傳感器、有源積分電路、第一放大電路、信號調理波形重構及觸發單元、信號採集單元和數據傳輸、保存系統、高頻電流傳感器、無源有源積分和第二放大電路；所述容性傳感器連接於電網母線和地線之間；所述容性傳感器與地線之間設置有低頻電流傳感器；所述有源積分電路與低頻電流傳感器連接；所述第一放大電路，用於接收低頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大；所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第一放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號；所述信號採集單元，用於採集電壓幅值超過設定閾值觸發電壓的超限電壓信號；所述數據傳輸和保存系統，用於傳輸和保存採集的過電壓信號。所述高頻電流傳感器連接於低頻高頻電流傳感器和地線之間；所述高頻電流傳感器與無源有源積分連接；所述第二放大電路，用於接收高頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大；所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第二放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號。所述電纜為雙層屏蔽電纜，所述電纜首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內層屏蔽接採集系統的信號地。所述信號採集單元的電源採用隔離變壓器供電。[0059]所述容性傳感器為基於容性設備洩漏電流的電壓傳感器，所述電壓傳感器為電容式變壓器套管。基於容性設備洩漏電流的電壓傳感器主要由電容式變壓器套管、電流傳感器和積分器三部分組成，電網電壓作用於電容式套管上，則在套管末屏接地線上產生電流，通過電流傳感器的變比，產生輸出電壓，該輸出電壓通過積分器後，產生一個與電網電壓成線性關係的輸出電壓，由此可見，通過測量容性設備洩漏電流，然後用積分器將該電流信號重構成與電網電壓成線性關係的電壓信號，可以實現電網電壓信號的檢測。基於該方法的電壓傳感器具有體積小、結構簡單、與電網一次設備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網安全運行等優點。本實施例採用高頻和低頻兩個電流傳感器對電流進行分段檢測，其中低頻電流傳感器用於工頻電壓和操作過電壓作用下套管對地電流的檢測，另外高頻電流傳感器用於雷 電衝擊作用下套管對地電流的檢測。低頻小電流傳感器採用有源積分方式，頻帶為IOHz 5kHz。高頻大電流採用無源積分方式，頻帶為5kHz 2MHz。由於套管接地線上電流在不同電壓作用下差異很大，電流值範圍在8. 5mA 200A之間，跨度達到20000倍，頻率範圍從幾Hz到幾MHz，準確測量如此大範圍的電流信號是電壓傳感器設計的最大的難點。本實施例採用高頻和低頻兩個電流傳感器對電流進行分段檢測，避免了電壓傳感器無法適用於檢測電流範圍寬的缺點。電纜採用雙層屏蔽電纜，在首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內層屏蔽接採集系統的信號地。外層屏蔽層消除外部電場的耦合，降低幹擾，在電纜入地前用金屬蛇皮管裝。整個採集系統不直接接地，信號調理箱、採集裝置、計算機、保護裝置與採集端的地絕緣。信號調理電路實現波阻抗匹配及初始分壓比與穩態分壓比的一致，同時將超限觸發信號的輸出，其比較電平決定於設置的觸發參考量，一般將其設置為I. 5倍額定電壓，也可通過電路調節實現不同電壓的觸發。採集系統採用垂直解析度為14位的三通道大容量變頻數據採集卡，最高採樣頻率達80MHz。具有預觸發和變頻採樣功能，預觸發功能實現觸發前數據的記錄，變頻採樣功能實現高速(等效頻率大於IMHz)瞬態雷電波形和長時間(大於5秒)內部過電壓波形的完整記錄。信號採集單元和數據傳輸、保存系統等後臺監測系統開機自動運行過電壓監測採集程序，一旦電壓幅值超過設定閾值觸發電壓，系統自動採集，分析過電壓特徵參量，將觸發時間、波形及特徵參量存入SQL資料庫中，並自動準備下一次的過電壓觸發採集。以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並不用於限制本實用新型，顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求1.電網過電壓信號檢測系統，其特徵在於包括容性傳感器、低頻電流傳感器、有源積分電路、第一放大電路、信號調理波形重構及觸發單元、信號採集單元和數據傳輸和保存系統； 所述容性傳感器連接於電網母線和地線之間； 所述容性傳感器與地線之間設置有低頻電流傳感器； 所述有源積分電路與低頻電流傳感器連接； 所述第一放大電路，用於接收低頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大； 所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第一放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號； 所述信號採集單元，用於採集電壓幅值超過設定閾值觸發電壓的超限電壓信號； 所述數據傳輸和保存系統，用於傳輸和保存採集的過電壓信號。
2.根據權利要求I所述的電網過電壓信號檢測系統，其特徵在於還包括高頻電流傳感器、無源有源積分和第二放大電路； 所述高頻電流傳感器連接於低頻高頻電流傳感器和地線之間； 所述高頻電流傳感器與無源有源積分連接； 所述第二放大電路，用於接收高頻電流傳感器輸入的電流信號並將電流信號放大； 所述信號調理波形重構及觸發單元，用於處理從第二放大電路輸出的電流信號並輸出超限觸發信號。
3.根據權利要求2所述的電網過電壓信號檢測系統，其特徵在於所述電纜為雙層屏蔽電纜，所述電纜首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內層屏蔽接採集系統的信號地。
4.根據權利要求3所述的電網過電壓信號檢測系統，其特徵在於所述信號採集單元的電源採用隔離變壓器供電。
5.根據權利要求4所述的電網過電壓信號檢測系統，其特徵在於所述容性傳感器為基於容性設備洩漏電流的電壓傳感器，所述電壓傳感器為電容式變壓器套管。
專利摘要本實用新型公開了一種電網過電壓信號檢測系統，首先將容性傳感器連接於電網母線和地線之間，然後通過低頻電流傳感器獲取電網母線中電壓信號，最後處理電壓信號後並判斷是否為過電壓信號，並自動採集、傳輸和保存過電壓信號。包括容性傳感器、電流傳感器、積分電路、放大電路、信號調理波形重構及觸發單元、信號採集單元和數據傳輸和保存系統；本實用新型採用容性電壓傳感器來獲取電流信號，與電網一次設備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網安全運行，不改變電氣設備一次接線，利用電流重構過電壓，實時自動記錄過電壓波形。具有良好的電磁兼容特性和保護措施，防止過電壓損壞測量系統，不將雷電引入市電系統。
文檔編號G01R19/165GK202600034SQ201220253128
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者席世友, 杜林 申請人:重慶市電力公司綦南供電局