專利名稱：高壓相序相位儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)中用于在IiTllOkV高電壓等級下對三相電源相序 相位進行核對的高壓相序相位儀。
背景技術：
隨著工業(yè)水平和生活水平的提高，用電負載日益增大，為了保證日常用電的可靠供應，現(xiàn)在很多相鄰的供電系統(tǒng)進行合路供應，以保證在其中一個供電系統(tǒng)(如變電站)出 現(xiàn)故障的情況下，另一供電系統(tǒng)能夠繼續(xù)為其提供電壓。具體地是將一個變電站的三相電 源線與另一個變電站的相應相的三相電源線相連接，但是，在連接之前，需要對兩側的三相 電源線的對應相進行相位核對，即一側A相應與另一側的A相相位一致，一側B相應與另一 側的B相相位一致，一側C相應與另一側的C相相位一致，若相應線路相相位不一致而進行 合路連接，則容易造成短路事故。目前進行相位核對的技術手段已經(jīng)從直接核相法、濾波核相法過渡到了現(xiàn)今廣泛 采用的無線核相法。而其中的無線核相法，在低壓配電線路側，是通過核對同一側兩相電壓 差，再與另一側的兩相電壓差進行比較得到，其判斷依據(jù)比較粗糙，認為兩路電源同相端的 角差在20度或30度內(nèi)即認為是同相位電源。由于是差值比較，對兩線路對應相的相位不 能確定相位差角度，因此，測量結果不能完全保證同相。而且，上述測量前期，需要先對單側 電源電路的相序進行判斷，其又需要使用另一套單獨功能儀器進行。因此，在復雜的現(xiàn)場環(huán) 境下，操作也極其不便。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的就是為了克服上述不足而提供的一種能夠在線路帶電運行的狀 態(tài)下，通過有源線路的連接準確判斷高壓單電源線路的相序和雙電源線路的相位的裝置。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為一種高壓相序相位儀，它包 括兩個發(fā)射器、與所述發(fā)射器無線連接的接收器，每個所述的發(fā)射器包括依次相電連接的 A/D采樣電路、編碼電路、無線發(fā)射模塊，所述的接收器包括兩路相依次電連接的無線接收 模塊、解碼電路、與所述的兩路解碼電路輸出端相電連接的信號處理模塊、與所述的信號處 理模塊輸出端相連接的顯示電路；當進行單電源線路的相序判斷時，其中一個發(fā)射器的一端與任一高壓相電源線纜 相連接，所述發(fā)射器與該相高壓線纜間產(chǎn)生耦合電容，所述的A/D采樣電路采集耦合電容 上的電壓信號并輸出至編碼電路，經(jīng)編碼后的電壓信號由無線發(fā)射模塊發(fā)射出去，所述接 收器對接收的信息進行運算處理并對相應相序進行顯示；當進行雙電源線路的相位判斷時，所述的兩個發(fā)射器分別與相應側電源線路的同 一相線纜相連接，在發(fā)射器與相連接的高壓線纜間分別產(chǎn)生耦合電容，所述的發(fā)射器分別 采集相應耦合電容上的電壓信息并經(jīng)編碼電路編碼后發(fā)射出去，接收器對接收的兩路信息 進行運算處理以判斷兩相的相位是否一致。[0008]更進一步地，所述的發(fā)射器的A/D采樣電路與編碼電路之間還設置有濾波電路， 所述的濾波電路用于在編碼前濾除干擾信號。為了進一步地對電場、磁場的干擾進行屏蔽，所述的發(fā)射器的線路板外密封地包 覆有一層或多層屏蔽銅材。所述的多層屏蔽銅材之間填充有絕緣材料。所述的接收器為手持式接收器，結構小巧，便于操作。由于上述技術方案的運用，本實用新型有以下技術優(yōu)點本實用新型相序相位儀 在電力系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，將發(fā)射器與單電源線路的任一相線纜相連接，從而在發(fā)射 器與線纜之間產(chǎn)生耦合電容，通過采集該耦合電容上的電壓，對電壓信號進行處理從而可 對單電源線路進行相序判斷；通過兩個發(fā)射器與兩側單電源線路的同一相線纜相連接從而 可實現(xiàn)對雙電源線路進行相位判斷，為雙電源線路各相是否一致提供參考，以確保兩側電 源是否可以合相，由于帶電進行相位核對是電力系統(tǒng)進行運行方式調(diào)整的重要前提依據(jù)， 本實用新型相位相序儀同時實現(xiàn)了對相序和相位的判斷，制成的設備小巧輕便，便于操作 人員安全檢測。而且本實用新型相位相序儀通過無線電信號來通信，使用范圍可以擴展到 近20米，并且可以穿過圍墻和隔板使用，使用起來比電壓表或有線核相器要簡單。同時其 采用數(shù)字信號處理的方式使得該相序相位儀的測量精度較高、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定，通 過顯示電路進行測量結果顯示，更為直觀，因此，具有較大的市場應用價值。

附圖1為本實用新型高壓相序相位儀應用示意圖；附圖2為本實用新型高壓相序相位儀原理框圖；附圖3為本實用新型高壓相序相位儀的發(fā)射器線路板屏蔽結構示意圖；附圖4為本實用新型高壓相序相位儀的接收器進行相位處理的流程圖；其中1、發(fā)射器；11、耦合電容12、A/D采樣電路13、編碼電路14、無線發(fā)射模塊 15、濾波電路；1’、發(fā)射器；11’、耦合電容12’、A/D采樣電路；13’、編碼電路14’、無線發(fā)射模塊 15’、濾波電路；2、接收器21、無線接收模塊21’、無線接收模塊22、解碼電路22’、解碼電路23、信 號處理模塊24、顯示電路；3、屏蔽銅材4、絕緣材料；
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的最佳實施方式作一介紹如圖2所示的高壓相序相位儀，主要包括發(fā)射器和一手持接收器，其中，發(fā)射器為 兩個，兩個發(fā)射器的原理結構相同，具體地，發(fā)射器1包括依次相電連接的A/D采樣電路12、 編碼電路13、無線發(fā)射模塊14，在使用時，發(fā)射器1與相連接的線纜間產(chǎn)生耦合電容11，通 過A/D采樣電路12采集耦合電容11上的電壓信號，經(jīng)編碼電路13進行編碼，最后由無線 發(fā)射模塊14發(fā)射出去。各功能模塊的具體電路可根據(jù)具體使用條件選擇公知的電路，在此 對各具體電路不再贅述。發(fā)射器1’包括依次相電連接的A/D采樣電路12’、編碼電路13’、無線發(fā)射模塊14’，在使用時，發(fā)射器1’與相連接的線纜間產(chǎn)生耦合電容11’，通過A/D采 樣電路12’采集耦合電容11’上的電壓信號，該電壓信號經(jīng)編碼電路13’進行編碼，最后由 無線發(fā)射模塊14’發(fā)射出去。同樣，上述各功能模塊的具體電路可根據(jù)具體使用條件選擇 公知的電路，在此對各具體電路不再贅述。由于在現(xiàn)場核定相過程中，干擾信號有多種，來源和途徑亦各不相同。如通過線路直接流入電力設備的電暈信號，相鄰設備、母線等的電場干擾，其他電力設備內(nèi)部的局放信 號，硅整流信號，電力系統(tǒng)內(nèi)部的高頻保護和載波通訊信號，以及系統(tǒng)外的廣播通訊信號， 因此，在發(fā)射器1、1’的編碼電路13、13’進行相應的編碼之前，還加入有濾波電路15、15’， 濾波電路15、15’可采用高頻硬件濾波器及或軟件實現(xiàn)的數(shù)字濾波器實現(xiàn)。接收器2主要包括兩與相應發(fā)射器的無線發(fā)射模塊14、14’相匹配的無線接收模 塊21、21’、與無線接收模塊21、21’輸出端相連接的解碼電路22、22’，所述的兩個解碼電路 22,22'的輸出端與一信號處理模塊23相電連接，信號處理模塊23的輸出端與一數(shù)字顯示 電路24相電連接，其中信號處理模塊23可采用Ti系列DSP芯片。以TMS320F28XX系列為 例，該芯片集成12位AD采樣模塊，采樣精度達到1/1024，單次采樣時間約10ns，任2個通道 的采樣相當于并行采樣，這樣由采樣時差引起的相角差可以忽略。結合150MHz主頻的CPU， 完全能保證運算后的電壓信號相角足夠精確。若采用片外AD采樣芯片，可以選用Ti公司 的TMS320C6XXX系列，其主頻可達300MHz，數(shù)字信號處理能力更強。此外，為了進一步提高 精度還可以對雙路電壓信號交換采樣通道進行交叉采樣取平均值。上述對本實用新型高壓相序相位儀的功能模塊進行了介紹，下面將對其工作過程 說明如下如圖1所示，當需要檢測其中一路單電源線路的各相序時，將其中一發(fā)射器，如發(fā) 射器1 一端與一相線纜相接觸，在電源正常運行狀態(tài)下，該相線纜與發(fā)射器1之間形成有耦 合電容11，從而在耦合電容11上有電壓產(chǎn)生，A/D采樣電路12對電壓信號進行采樣后輸 出，經(jīng)過濾波電路15濾除干擾信號，編碼電路13對轉換后的電壓信號進行適于發(fā)射的編 碼，由無線發(fā)射模塊14發(fā)射出去，接收器2的無線接收模塊21無線接收到發(fā)射器1發(fā)射的 信號后，經(jīng)解碼電路22解碼后的信號輸入至信號處理模塊23，信號處理模塊23將接收信號 與基準信號相對比，如預先設定基準信號為相位角是零度的正弦波，且該基準信號為A相， 那么當接收信號與基準信號對比，兩者波形相吻合，則可判斷與發(fā)射器相連接的為A相；若 接收信號與基準信號對比，兩者波形在相位上滯后或超前120度，則可判斷與發(fā)射器相連 接的為B相；若接收信號與基準信號對比，兩者波形在相位上滯后或超前240度，則可判斷 與發(fā)射器相連接的為C相，待確定單電源線路的一相的相序后，將發(fā)射器1斷開與該相的連 接，同時將其與另一相線纜相連，按照上述方式再判斷出此線纜的相序，當兩相線纜的相序 判斷出來后，另一線纜的相序也自然就得知了。當需要進行雙電源線路的核相判斷時，首先按照上述的方式將兩單電源線路的各 相序判斷出來，然后將發(fā)射器1與第一路的A相線纜相連接，將發(fā)射器1’與第二路的A相 線纜相連接，在各發(fā)射器1、1’與相應線纜間分別產(chǎn)生耦合電容11、11’，發(fā)射器1、1’將分別 采集的耦合電容11兩路電壓信號編碼后發(fā)射出去。接收器2接收上述兩路信號，經(jīng)相應的 解碼后，解碼電路22、22’將相應信號一同發(fā)送至信號處理模塊23，信號處理模塊23對接收 的信號進行相位的判斷，具體判斷過程如下(圖4所示)[0028]首先預設同相的兩信號的最大偏差閾值，該閾值可為經(jīng)驗數(shù)值，然后將兩個接收 信號一個作為基準信號，另一作為比較信號，如設發(fā)射器1的發(fā)射信號為基準信號，發(fā)射器 1’的發(fā)射信號為比較信號，將比較信號與基準信號進行相似度對比，若兩者相似度小于閾 值，則判斷兩相信號同相，并輸出顯示；若兩者相似度大于閾值，將比較信號進行移位，在本實施例中，移位的角度每次可 為1度，移位后對兩波形信號繼續(xù)比較，直至經(jīng)一次或多次移位后的比較信號與基準信號 兩者相似度小于閾值，結束比較，輸出顯示移位的度數(shù)，直至兩者相似度小于閾值，結束比 較，輸出顯示移位的度數(shù)，即為雙電源線路同相的相位相差度數(shù)。需要說明的是，相似度可 根據(jù)需要設定為絕對值，這樣相差的度數(shù)也應為正數(shù)；也可為實際比較數(shù)值，如當被比信號 起點位于基準信號起點左側，相似度應為負數(shù)，若被比信號起點位于基準信號起點右側，相 似度應為正數(shù)，顯示電路可進行正負數(shù)值顯示，從而對兩者相位的判斷更加直觀。按照上述方法對同相的兩路B相、C相可同樣進行相位判斷。 在進行高壓定核相時，取樣采用感應原理，考慮到絕緣要求，采樣發(fā)射器不能與地 電位發(fā)生直接聯(lián)系。為了方便操作，可在每個發(fā)射器1、1 ’上固定連接一金屬掛鉤，測量時，通過將金屬 掛鉤掛在相應的線路上即實現(xiàn)發(fā)射器與線路的有源連接。上述已介紹到，為了消除干擾信號，在發(fā)射器中采用濾波電路進行干擾信號的濾 除，為了從源頭上抑制干擾信號，可以對整套儀器系統(tǒng)進行電場、磁場屏蔽。具體地，對于電 場干擾的屏蔽，主要靠反射損耗，因此采用具有高電導率的銅材。試驗表明，其屏蔽效能在 很寬的頻域范圍內(nèi)可達到120dB以上。而對工頻磁場干擾則采用高磁導率、低電導率的強 磁材料進行屏蔽。針對電力系統(tǒng)電磁干擾的具體特點(工頻為主，高頻范圍寬)，在本實用 新型的相序相位儀的發(fā)射器上采用多層屏蔽結構，如圖3所示，其中心為實現(xiàn)發(fā)射器功能 的印刷板，在其外部包覆有兩層銅材屏蔽層3，在兩層屏蔽層3之間填充有絕緣材料4，從而 達到較好的屏蔽效果。本實用新型高壓相序相位儀，采用無線電耦合的原理，即通過導體中電場強弱的 改變會在儀器和屏蔽與大地組成的電容分壓器上產(chǎn)生低電位電壓信號。利用這一現(xiàn)象，通 過模數(shù)轉換將該電壓信號轉化為數(shù)字信號并進行調(diào)制后將信息加載于無線電波之上。當電 波通過空間傳播到達收信端。通過解調(diào)將信息從電壓變化中提取出來，對兩路信號進行處 理，實現(xiàn)定核相功能。綜上，本實用新型相序相位儀可廣泛應用于電力系統(tǒng)中，其能對電源相位進行準 確定序和準確核對，尤其適合在IiTllOkV高電壓等級下使用。
權利要求一種高壓相序相位儀，其特征在于它包括兩個發(fā)射器(1、1’)、與所述發(fā)射器(1、1’)無線連接的接收器(2)，每個所述的發(fā)射器(1、1’)包括依次相電連接的A/D采樣電路(12、12’)、編碼電路(13、13’)、無線發(fā)射模塊(14、14’)，所述的接收器(2)包括兩路相依次電連接的無線接收模塊(21、21’)、解碼電路(22、22’)、與所述的兩路解碼電路(22、22’)輸出端相電連接的信號處理模塊(23)、與所述的信號處理模塊(23)輸出端相連接的顯示電路(24)；當進行單電源線路的相序判斷時，其中一個發(fā)射器(1)的一端與任一高壓相電源線纜相連接，所述發(fā)射器(1)與該相高壓線纜間產(chǎn)生耦合電容(11)，所述的A/D采樣電路(12)采集耦合電容(11)上的電壓信號并輸出至編碼電路(13)，經(jīng)編碼后的電壓信號由無線發(fā)射模塊(14)發(fā)射出去，所述接收器(2)對接收的信息進行運算處理并對相應相序進行顯示；當進行雙電源線路的相位判斷時，所述的兩個發(fā)射器(1、1’)分別與相應側電源線路的同一相線纜相連接，在發(fā)射器(1、1’)與相連接的高壓線纜間分別產(chǎn)生耦合電容(11、11’)，所述的發(fā)射器(1、1’)分別采集相應耦合電容(11、11’)上的電壓信息并經(jīng)編碼電路(13、13’)編碼后發(fā)射出去，接收器(2)對接收的兩路信息進行運算處理以判斷兩相的相位是否一致。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓相序相位儀，其特征在于所述的發(fā)射器(1、1’)的A/D 采樣電路(12、12’ )與編碼電路(12、12’ )之間還設置有濾波電路(15、15’)，所述的濾波 電路(15、15’ )用于在編碼前濾除干擾信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的高壓相序相位儀，其特征在于所述的發(fā)射器(1、1’)的 線路板外密封地包覆有一層或多層屏蔽銅材(3)。
4.根據(jù)權利要求3所述的高壓相序相位儀，其特征在于所述的多層屏蔽銅材(3)之 間填充有絕緣材料(4)。
5.根據(jù)權利要求1或2或4所述的高壓相序相位儀，其特征再與所述的發(fā)射器(1、 1’ )前端具有用于掛接在線纜上的金屬掛鉤。
6.根據(jù)權利要求1或2或4所述的高壓相序相位儀，其特征在于所述的接收器(2)為 手持式接收器。
專利摘要本實用新型涉及一種高壓相序相位儀，它包括兩個發(fā)射器、與發(fā)射器無線連接的接收器，每個發(fā)射器包括A/D采樣電路、編碼電路、無線發(fā)射模塊，接收器包括兩路無線接收模塊、解碼電路、與兩路解碼電路輸出端相電連接的信號處理模塊、與信號處理模塊輸出端相連接的顯示電路，在電力系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，將發(fā)射器與單電源線路的任一相線纜相連接，從而在發(fā)射器與線纜之間產(chǎn)生耦合電容，通過采集該耦合電容上的電壓，對電壓信號進行處理從而可對單電源線路進行相序判斷；通過兩個發(fā)射器與兩側單電源線路的同一相線纜相連接從而可實現(xiàn)對雙電源線路進行相位判斷，以確保兩側電源是否可以合相，適合在10～110KV高電壓等級下使用。
文檔編號G01R29/18GK201589819SQ200920353518
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權日2009年12月28日
發(fā)明者周文華, 張曦, 范建新 申請人:江蘇省電力公司蘇州供電公司;蘇州市華強電氣有限公司