一種並聯電容器電容量在線監測裝置製造方法
2023-10-21 06:00:52 2
一種並聯電容器電容量在線監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種並聯電容器電容量在線監測裝置，包括電流傳感器模塊、無線終端模塊、ZigBee收發模塊和上位機，電流傳感器模塊依次連接無線終端模塊、ZigBee收發模塊和上位機；所述電流傳感器模塊將信號傳輸給無線終端模塊，無線終端模塊通過ZigBee收發模塊將數據上傳給上位機；所述無線終端模塊包括主控制單元、A/D轉換單元和無線收發單元，主控制單元分別與A/D轉換單元、無線收發單元相連接；本實用新型提供一種可靠性高、可實時監測的並聯電容器電容量在線監測裝置，大大減少了檢查和維護的工作量，提高電網供電系統的穩定性，對整個電力系統正常供電起著非常重要的作用。
【專利說明】一種並聯電容器電容量在線監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電氣設備狀態監測【技術領域】，特別是一種並聯電容器電容量在線監測裝置。
【背景技術】
[0002]並聯電容器是電力系統的主要無功補償設備，用於補償電力系統感性負載的無功功率，能夠有效改善系統的功率因數，調整網絡電壓和降低線路損耗，是電網降損升壓的有效手段，佔整個補償裝置容量的首位，其安全運行對於整個電力系統的穩定、正常供電起著非常重要的作用。近些年來，儘管電容器的生產工藝有了大幅度的提高，介質材料也有了相應的改進，但仍不斷發生嚴重的電容器爆炸事故。並聯電容器在運行中過早損壞是多種運行因素的共同作用結果，直接危害電網穩定運行。隨著電壓等級的升高、設備容量的增大，設備故障的檢修時間越來越長，費用也越來越高，嚴重影響了電網供電的可靠性。
[0003]目前並聯電容器的相關規程中規定，當電容器的電容量變化超過一定閾值時即認為是電容器的故障。當電容器內部絕緣出現故障時，元件上通過較大的電流，超過預定值而導致內熔絲熔斷，將故障元件與完好元件隔離開，同時電容器電容量也會相應改變。目前對電容器裝置的監測均為整組電容器的相間或單相段間的不平衡監測，且現在的各種保護方式均存在保護盲區。當整組電容器中的某臺或幾臺電容器部分或全部損壞後，保護裝置跳開開關，檢修人員要根據實際情況，測量每臺電容器的電容量，判斷每臺電容器的好壞，找到損壞的電容器後再換下。且上述檢測工作只有在電容器損壞、繼電保護動作跳開開關後才能進行，檢測前無法準確判斷故障電容器的損壞程度，檢查和維護工作量繁重，需要付出較大的人力物力，且耗費較多時間，影響設備正常運行。
[0004]從大量故障的統計分析看，傳統預防性試驗方法檢出電容器早期缺陷的靈敏度相對較低，且在相鄰兩次試驗周期中電容器故障時有發生。這說明目前所採用的常規預防性試驗方法不能完全有效地檢測出危及電容器安全運行的絕緣隱患。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於提供一種並聯電容器電容量在線監測裝置，用於檢測並聯電容器的電容量。
[0006]實現本實用新型目的的技術解決方案為:一種並聯電容器電容量在線監測裝置，包括若干電流傳感器模塊、若干無線終端模塊、ZigBee收發模塊和上位機，每個電流傳感器模塊均通過與其對應的無線終端模塊與ZigBee收發模塊相連,所述ZigBee收發模塊還與上位機相連；所述電流傳感器模塊將信號傳輸給無線終端模塊，無線終端模塊通過ZigBee收發模塊將數據上傳給上位機。
[0007]所述無線終端模塊包括主控制單元、A/D轉換單元和無線收發單元，主控制單元分別與A/D轉換單元、無線收發單元相連接；A/D轉換單元將電流傳感器模塊上傳的信號轉換成數位訊號傳輸給主控制單元，主控制單元將數據傳輸給無線收發單元，同時，無線收發單元將控制命令傳輸給主控制單元。
[0008]所述主控制單元與無線收發單元之間採用SPI通訊方式。所述ZigBee收發模塊與上位機之間採用RS232通訊方式。所述電流傳感器模塊採用無源穿心式CT，精度為0.5級。
[0009]本實用新型與現有技術相比，其顯著優點為:1)本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置大大減少了檢查和維護的工作量，節約了人力、物力和時間，降低了電力設備維護費用；2)本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置具有可靠性高的特點，提高電網供電系統的穩定性，對整個電力系統正常供電起著非常重要的作用；3)本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置對運行中電容器運行狀態進行實時在線監測，可及時發現運行中電容器電容量的異常變化，可合理安排檢修，變被動為主動，避免事故發生，為確保並聯電容器的正常運行具有重要意義。
[0010]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置的原理框圖。
[0012]圖2為本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置中無線終端模塊的結構框圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、2所示，本實用新型的一種並聯電容器電容量在線監測裝置，包括若干電流傳感器模塊、若干無線終端模塊、ZigBee收發模塊和上位機，每個電流傳感器模塊均通過與其對應的無線終端模塊與ZigBee收發模塊相連,所述ZigBee收發模塊還與上位機相連；所述電流傳感器模塊將信號傳輸給無線終端模塊，無線終端模塊通過ZigBee收發模塊將數據上傳給上位機。所述電流傳感器模塊可以根據需要進行設置。無線終端模塊也根據需要進行設置。
[0014]所述無線終端模塊包括主控制單元、A/D轉換單元和無線收發單元，主控制單元分別與A/D轉換單元、無線收發單元相連接；A/D轉換單元將電流傳感器模塊上傳的信號轉換成數位訊號傳輸給主控制單元，主控制單元將數據傳輸給無線收發單元，同時，無線收發單元將控制命令傳輸給主控制單元。
[0015]所述主控制單元與無線收發單元之間採用SPI通訊方式。
[0016]所述ZigBee收發模塊與上位機之間採用RS232通訊方式。
[0017]所述電流傳感器模塊採用無源穿心式CT，精度為0.5級，原邊為電容器出線，副邊輸出為反映電容器電流值的電壓信號；電流傳感器模塊通過檢測電容器電流值，最終輸出相對穩定的電壓信號，無線終端模塊直接對此信號進行A/D轉換。
[0018]下面結合實施例對本實用新型做進一步詳細的描述:
[0019]所述無線終端模塊是對電流傳感器信號進行數據採集並對數據打包通過無線方式進行發送。電容器性能的降低是一個相對緩慢的過程，因此對於數據的採集頻率和傳輸速度沒有很高限制，但無線終端模塊必須滿足穩定性和低功耗的要求；無線終端模塊中主控制單元處理器採用單片機MSP430晶片，無線收發單元採用CC2420晶片，MSP430晶片和CC2420晶片之間採用SPI方式進行通訊。[0020]所述ZigBee收發模塊接收無線終端模塊數據包，並通過RS485總線發送給上位機，ZigBee收發模塊中無線收發單元採用CC2420晶片，該CC2420晶片用於接收無線終端模塊的數據包，ZigBee收發模塊中控制單元採用MSP430晶片，MSP430晶片用於將數據包通過RS485總線發送給上位機。
[0021]所述上位機使用Visual C++6.0進行編程實現，用MSComm控制項實現上位機串口通訊，上位機通過串口接收到數據後，根據數據內容進行計算和綜合判斷，根據當前電流數據和歷史數據的差獲得電流變化量，當變化量大於一定標準時報警。
[0022]本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置工作原理:
[0023]並聯電容器主要的故障是內部元件的絕緣擊穿造成的損壞，表現為電容值的變化，電容器電容值變化會導致流過電容器電流值變化，二者基本為線性關係。因此，本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置對電容器故障的判斷依據主要是電流變化量。通過監測電容器電流值的變化來反映電容器電容量的變化，根據電容量的變化量來判斷電容器是否發生故障。電容量的變化程度一般表示為電容器電容量的百分比，例如電容量增大或減小超過5%即認為電容器故障。
[0024]結合圖1和圖2，本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置通過電流傳感器模塊檢測並聯電容器電流值，最終輸出相對穩定的電壓信號；無線終端模塊對電流傳感器模塊輸出的電壓信號進行採集，無線終端模塊經過簡單的數據處理並打包後通過ZigBee無線網絡發送數據包；ZigBee收發模塊接收所有無線終端模塊的數據包，並通過RS485總線發送給上位機；上位機根據當前電流數據和歷史數據的差，獲得電容器電流值變化範圍，對當前狀態做出判斷，並根據地址存儲數據。
[0025]在整個電力系統中，所述電流傳感器模塊和無線終端模塊根據被測並聯電容器數量來配置，每臺被測並聯電容器配置電流傳感器模塊和無線終端模塊各一個，這樣本實用新型並聯電容器電容量在線監測裝置可以實時監測整個電力系統中所有被測並聯電容器，提高電網供電系統的穩定性，對整個電力系統正常供電起著非常重要的作用。開展補償電容器電容量在線檢測技術研究，對運行中電容器運行狀態進行實時在線監測，可及時發現運行中電容器電容量的異常變化，可合理安排檢修，變被動為主動，避免事故發生，為確保並聯電容器的正常運行具有重要意義。
【權利要求】
1.一種並聯電容器電容量在線監測裝置，其特徵在於，包括若干電流傳感器模塊、若干無線終端模塊、ZigBee收發模塊和上位機，每個電流傳感器模塊均通過與其對應的無線終端模塊與ZigBee收發模塊相連,所述ZigBee收發模塊還與上位機相連；所述電流傳感器模塊將信號傳輸給無線終端模塊，無線終端模塊通過ZigBee收發模塊將數據上傳給上位機。
2.根據權利要求1所述的一種並聯電容器電容量在線監測裝置，其特徵在於，所述無線終端模塊包括主控制單元、A/D轉換單元和無線收發單元，主控制單元分別與A/D轉換單元、無線收發單元相連接；A/D轉換單元將電流傳感器模塊上傳的信號轉換成數位訊號傳輸給主控制單元，主控制單元將數據傳輸給無線收發單元，同時，無線收發單元將控制命令傳輸給主控制單元。
3.根據權利要求2所述的一種並聯電容器電容量在線監測裝置，其特徵在於，所述主控制單元與無線收發單元之間採用SPI通訊方式。
4.根據權利要求1所述的一種並聯電容器電容量在線監測裝置，其特徵在於，所述ZigBee收發模塊與上位機之間採用RS232通訊方式。
5.根據權利要求1所述的一種並聯電容器電容量在線監測裝置，其特徵在於，所述電流傳感器模塊採用無源穿心式CT，精度為0.5級。
【文檔編號】G01R27/26GK203396845SQ201320475417
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】李妍, 朱立位, 尹雷, 楊浩, 周光宇, 張勇 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司連雲港供電公司