專利名稱：過電壓在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于電壓互麟傳遞特性的電網(wǎng)過電壓在線監(jiān)測裝置，屬監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的M發(fā)展，過電壓對電網(wǎng)安全的影響越來越受到人們的重視。近年來，電網(wǎng) 的電氣設(shè)備絕緣事故時有發(fā)生'而且引發(fā)事故的原因難以直接查明，需要使用一種高性能、自動 化的在線監(jiān)測設(shè)備，在過電壓發(fā)生時完整準(zhǔn)確地記錄故障過電壓的波形和各種參數(shù)，為了解事故 發(fā)生前后過電壓的情況和發(fā)^31程中對電網(wǎng)電壓的影響掛對隹確資料，并為技術(shù)人員分析事故原 因掛共可靠依據(jù)。
目前，市場中現(xiàn)有的過電壓在線監(jiān)測裝置就其原棘說有三種， 一是通過電站本身的電壓互 感器(簡稱PT) 二次端口提取的電壓信號作為過電壓數(shù)據(jù)；二^t于10kV和35kV配電網(wǎng)直接在 電站母線上裝設(shè)電容分壓lia量過電壓；三^)(寸于110kV及以上的電網(wǎng)采用高壓容性設(shè)備套管末 屏接電容組成電容分壓器獲取電壓信號。臟種方式均存在明顯缺點對于第一種監(jiān)測裝置來說， 由于PT在過電壓的高頻信號作用下呈現(xiàn)的飽和特性(非緣性)與頻關(guān)效應(yīng)，二次端口提取的電壓 信號嚴(yán)重失真，根本不能直接使用。第二種和第三種監(jiān)測裝置盡管可以真實再現(xiàn)一次系統(tǒng)的過電 壓，但由于分壓器直接接到一次母線或容性設(shè)備接i也端，因而現(xiàn)場改動大，施工困難，并且分壓 器本身的故障也會對電站帶來諸多不利影響。另外，第二種和第三種監(jiān)測裝置還需要加裝通信裝 置，將過電壓信號錢到控制室。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、^f共一種結(jié)構(gòu)簡單且能在過電壓發(fā)生時完整準(zhǔn) 確地記錄故障過電壓的波形和各種參數(shù)的過電壓在線監(jiān)領(lǐng)蝶置。本實用新型的問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的-
一種過電壓在線監(jiān)測裝置，由依次連接的電壓互感器、信號調(diào)理保護(hù)電路、數(shù)據(jù)采集卡以及 工控機組成，所述電壓互驗接在高壓母線上，所述信號調(diào)理保護(hù)電路由分壓電路和隔離電路組 成，所述分壓電路由高壓電容和低壓電容組成，它們串聯(lián)連接后經(jīng)信號傳輸匹配電纜接電壓互感 器的輸出端，所述隔離電路由運算放大器構(gòu)成，所^i算放大器接成電壓跟隨器，其輸入端接低 壓電容兩端的輸出信號，輸出端接數(shù)據(jù)采集卡。
J^3i電壓在線監(jiān)測裝置，增設(shè)一^3i流傲戶器和兩個過壓f斜戶器，戶;M3i流傲戶器與分壓
電路串聯(lián)連接，第一過壓做器并聯(lián)于分壓電路上，第二過壓f跌器并接在電JHl艮隨器的輸出端。 本實用新艦用電壓互繊在控帝惶內(nèi)對母線電壓進(jìn)行采樣，采用工控機用于對PT的二次側(cè) 信號進(jìn)行快速反演還原計算，獲得不失真的一次側(cè)電壓波形并X寸過電壓的類型進(jìn)行判斷。所有設(shè) 備、裝置均可布置在控制室內(nèi)，不需要改動電站一次接線，也不需要在現(xiàn)場與控制室之間進(jìn)行信 號^輸，不僅造價低，而且避免了電壓波形傳輸過程中產(chǎn)生的衰減與變形以及電磁兼容問題。信 號調(diào)衝娥電路用于將PT的輸出信號無畸變地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡，過流f尉戶器可以限制后續(xù)電路 的短路和過載電流，過壓^^器可以防ibl電壓對后續(xù)高速idg采集卡的侵?jǐn)_，隔離電路將信號 調(diào)理電路的輸入和輸出進(jìn)行電氣隔離，起到相互f對戶作用，高速i^采集卡可以采集高頻過電壓 信號。本實用新型不僅t,長期在線運行，實時捕捉、存儲電力系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓波形，ffl31X寸 暫態(tài)過電壓波形進(jìn)行分析，為電力系統(tǒng)事故原因分析^i共可靠數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。以下結(jié)合附圖對實用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型電原理框圖2是信號調(diào)理保護(hù)電路的電原理圖中各標(biāo)號為PT、電壓互感器，F(xiàn)u、過流保護(hù)器，VP1、第一過壓保護(hù)器，VP2、第二過壓 保護(hù)器，F(xiàn)、運算放大器，Cl、高壓電容，C2、低壓電容。
具體實施方式
基本原理
參看圖l，過電壓在線監(jiān)領(lǐng)蝶置直接從PT在控制室內(nèi)的測量二次端口提取電壓信號，經(jīng)無畸 變分壓器轉(zhuǎn)變后輸入到工控機，由工控機的后臺處理軟件對PT的二次側(cè)信號進(jìn)行快速反演還原計 算，獲得一次側(cè)電壓波形。
將PT、 二次電纜和分壓器分別等效為三個互相級聯(lián)的二端口網(wǎng)絡(luò)，通過測量和電磁場數(shù)值計 算獲得它們的寬頻傳遞函數(shù)，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用黑盒方法粒它們的電路模型。
設(shè)PT高壓端(高壓母線)上的時域電壓信號為WO，經(jīng)PT轉(zhuǎn)化后的電壓為V2(,)。該電壓信 號經(jīng)二次電纜傳輸后施加在分壓器高壓側(cè)的信號為h(,)。 、W經(jīng)分壓器轉(zhuǎn)變后的信號為、(0 ， 將、(0輸入到 采集卡進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由工控機讀取該數(shù)據(jù)，依據(jù)建立的電路模型，由后臺處 理軟件對v^)進(jìn)行快速反演還原計算依次獲得V3(0 ， v2 W和一次側(cè)電壓波形、(r)。
本實用新型采用電壓互 二次測量輸出作為采樣信號；通過經(jīng)仔細(xì)匹配的傳輸電纜與信號 調(diào)理保護(hù)電路連接，信號調(diào)理保護(hù)電路包括分壓器(Cl和C2)、過流保護(hù)器、兩個過壓保護(hù)器和 隔離電路;分壓器包括高壓臂和低壓臂，高壓臂內(nèi)的高壓電容C1和低壓臂內(nèi)的低壓電容C2串聯(lián)， 將100V電壓及過電壓信號分壓至5V以下，其高壓臂經(jīng)過流f緣器和輸入傳輸電纜相連，同時其 高壓端和地之間接有過電壓{，器，分壓輸出端經(jīng)隔離單元和過電壓保護(hù)器同高速數(shù)據(jù)采樣板相 連；過流保護(hù)器可以限制后續(xù)電路的短路和過載電流；過壓保護(hù)器可以防jiJl電壓X才后續(xù)高速采 樣板的侵?jǐn)_；隔離電路將信號調(diào)理單元的輸入和輸出進(jìn)行電氣隔離，起到相互保護(hù)作用；高速采 樣板可以采集高頻過電壓信號；高速數(shù)據(jù)采樣卡通過總線插槽與工控計算機系統(tǒng)連接。
本實用新型倉,長期在線運行實時采樣、H激捕捉、存儲電力系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓波形、艦 暫態(tài)過電壓波形進(jìn)行分析，為電力系統(tǒng)事故原因分析掛共數(shù)據(jù)。
參看圖2，信號調(diào)理^J戶單元包括分壓器、過流保護(hù)器、過壓保護(hù)器Fll和隔離電路；分壓器
由高壓電容Cl和低壓電容C2串聯(lián)構(gòu)成，將100V電壓及過電壓信號分壓至5V以下，高壓電容 Cl經(jīng)過流保護(hù)器Fu和輸入裙俞電纜相連，同時其高壓端和ite間接有過電壓f尉戶器VPl，分壓輸 出端經(jīng)由運算放大器F構(gòu)成的隔離電路和過電壓《對戶器VP2同高速,采樣板相連，本分壓^#點是采用精確計算選取的電容，輸入阻抗高，方波響應(yīng)特性小于50納秒；過流f斜戶器可以限制后
續(xù)電路的短路和過載電流，其電阻極小，無電感；過壓保護(hù)器Fu可以防ibi電ffi) 寸后續(xù)高皿樣
板的侵?jǐn)_，過壓保護(hù)器采用高輸入阻抗間隙結(jié)構(gòu)，不會X寸分壓器輸入阻抗造成影響；隔離電路將
信號調(diào)理單元的輸入和輸出進(jìn)行電氣隔離，起到相互{跌作用，隔離電路采用敲俞入阻抗放大器，
輸入阻抗達(dá)1Q9Q。這樣，信號調(diào)理單元具有輸入阻抗高、功耗小、分壓精確、波形無畸變的特點。
權(quán)利要求1、一種過電壓在線監(jiān)測裝置，其特征是它由依次連接的電壓互感器(PT)、信號調(diào)理保護(hù)電路、數(shù)據(jù)采集卡以及工控機組成，所述電壓互感器(PT)接在高壓母線上，所述信號調(diào)理保護(hù)電路由分壓電路和隔離電路組成，所述分壓電路由高壓電容(C1)和低壓電容(C2)組成，它們串聯(lián)連接后經(jīng)信號傳輸匹配電纜接電壓互感器(PT)的輸出端，所述隔離電路由運算放大器(F)構(gòu)成，所述運算放大器(F)接成電壓跟隨器電路，其輸入端接低壓電容(C2)兩端的輸出信號，輸出端接數(shù)據(jù)采集卡。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所艦電壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，增設(shè)一個過謝尉戶器(Fu)和兩 個過壓保護(hù)器，所皿流保護(hù)器(Fu)與分壓電路串聯(lián)連接，第一過壓保護(hù)器(VP1)并聯(lián)于分壓 電路上，第二過壓保護(hù)器(VP2)，在電蹈艮隨器的輸出端。
專利摘要一種過電壓在線監(jiān)測裝置，屬監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，用于解決電網(wǎng)過電壓監(jiān)測中的問題。其技術(shù)方案是它由依次連接的電壓互感器、信號調(diào)理保護(hù)電路、數(shù)據(jù)采集卡以及工控機組成，所述電壓互感器接在高壓母線上，所述信號調(diào)理保護(hù)電路由分壓電路和隔離電路組成，所述分壓電路由高壓電容和低壓電容組成，它們串聯(lián)連接后經(jīng)信號傳輸匹配電纜接電壓互感器的輸出端，所述隔離電路由運算放大器構(gòu)成，所述運算放大器接成電壓跟隨器，其輸入端接低壓電容兩端的輸出信號，輸出端接數(shù)據(jù)采集卡。本實用新型不僅能夠長期在線運行，實時捕捉、存儲電力系統(tǒng)的暫態(tài)過電壓波形，為事故原因分析提供可靠數(shù)據(jù)，而且結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。
文檔編號G01R19/165GK201302591SQ20082010621
公開日2009年9月2日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者張重遠(yuǎn), 律方成, 李文峰, 李春燕, 彬 楊, 梁貴書, 王永強, 杰 閆 申請人:華北電力大學(xué)(保定)