專利名稱：一種變電站侵入波電流采樣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及變電站電流監(jiān)測領域，具體涉及高電壓等級下變電站內侵入波過電壓下某一條電路支路響應電流采樣裝置。
背景技術：
變電站雷電侵入波是造成變電站設備故障的重要原因。近年來隨著電網的迅速發(fā)展，超高壓輸電線路回數、長度和變電所數量的急劇增加，在我國雷擊多發(fā)地區(qū)因雷電侵入波引起的斷路器或互感器內部絕緣被擊穿的事故時有發(fā)生。雷電侵入波也是劣化設備絕緣的重要因素，每一次雷電侵入波都會對相關設備的絕緣性能造成一次沖擊，這種累積效應會逐步劣化設備的絕緣?？梢姡行ПO(jiān)測變電站內侵入波電流，為變電站內侵入波過電壓監(jiān)測奠定基礎，對于事故的記錄及分析、評估設備絕緣劣化水平、幫助提高設備絕緣配合水平，進而提高電網運行安全具有重大意義。然而，因為采樣技術的限制，高速采樣模塊觸發(fā)時刻會導致觸發(fā)前波形數據的丟失，不利于準確有效記錄侵入波電流。
發(fā)明內容為了彌補IlOkV以上電壓等級變電站中對侵入波電流監(jiān)測方面的空缺，本實用新型提供一種變電站侵入波電流監(jiān)測裝置，該裝置可以實現對變電站侵入波電流完整采樣。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該裝置包括羅氏線圈測量模塊、信號調理模塊、模數轉換模塊、時鐘控制模塊、數據處理模塊、數據存儲器、電源系統(tǒng)。羅氏線圈是測量裝置的傳感器，包括羅氏線圈和積分器。信號調理模塊由TVS管、二極管、運放芯片LM353構成。模數轉換模塊由芯片AD9238構成。時鐘采用IOMHz有源晶振，控制信號的采樣率。數據處理模塊由芯片EP1C144C8構成，屬于可編程模塊。數據存儲器由 IS61LV1024構成，存儲采樣信號。傳輸接口芯片完成數據傳輸的功能。羅氏線圈測量模塊裝在需要監(jiān)測的電路支路上，如果所監(jiān)測支路在工頻下正常運行，羅氏線圈測量模塊測量的電流值經由信號調理模塊、數模轉化模塊處理后存儲在數據存儲器開辟的可存放1000 個數據的內存中，當超過1000個數據時則覆蓋之前的數據，實現循環(huán)采樣。當所監(jiān)測的支路出現侵入波電流時，數據處理模塊中FPGA啟動觸發(fā)，數據保存在數據存儲器另外開辟的可存放3000個數據的內存中，最后把FPGA觸發(fā)前的1000個數據和觸發(fā)后的3000整合，即為侵入波完整電流數據，通過傳輸接口芯片完成數據的傳輸。本實用新型的有益效果是，實現了 IlOkV以上電壓等級變電站侵入波電流的完整監(jiān)測，避免了因為觸發(fā)時刻引起的數據丟失，并且加裝的羅氏線圈電流測量裝置結構簡單， 體積小巧，利用電磁場耦合原理測量響應電流，與被測電流回路沒有直接的電聯系，有利于變電站安全可靠運行。

[0007]圖1是本實用新型裝置結構圖。圖2是本實用新型信號調理模塊電路圖。圖3是本實用新型在電容式電壓互感器回路一個測量實例。
具體實施方式
在圖1中，變電站侵入波監(jiān)測裝置包括羅氏線圈測量模塊、信號調理模塊、模數轉換模塊、數據處理模塊、時鐘控制模塊、數據存儲器和傳輸芯片接口。其中羅氏線圈測量模塊包括羅氏線圈和積分器，羅氏線圈可以根據所測量支路的電流變化耦合小電流，經過積分器的積分就可以實現把大電流變?yōu)樾‰娏餍盘枺恍盘栒{理模塊主要作用是把羅氏線圈測量模塊測量電流變成電壓信號，并由雙極性信號轉化為模數轉換器可識識別的單極性信號；模數轉換器是測量裝置的核心部件，實現信號由模擬量變?yōu)閿底至浚粩祿幚砟K是可編程模塊，實現控制尋址，觸發(fā)信號設置和數據整合功能；數據存儲器主要存儲兩部分數據，一部分是存儲監(jiān)測支路正常狀態(tài)下無觸發(fā)時循環(huán)采樣數據，另一部分是存儲在侵入波作用在監(jiān)測支路FPGA觸發(fā)后電流數據；時鐘控制模塊控制模數轉換器的工作頻率，在侵入波電流監(jiān)測中采樣率為IOMHz ；傳輸芯片接口實現數據傳輸，根據通訊手段可以選擇相應的芯片。在圖2中，在同向輸入端口并聯TVS管，起到電壓鉗位作用，吸收浪涌功率，使兩極的電壓鉗位于預定值，有效保護電路免受浪涌脈沖的破壞。電路中Rl = R2 = 500歐姆，R3 =R4 = 2000歐姆，Cl = C2 = 104皮法，C3 = C4 = 20皮法，運放的電源為5V電源，電容 Cl和C2與電源并聯，Rl與運放反向輸入端連接，R2與同向輸入端連接，反饋網絡為與頻率無關的電阻R3和R4，在運放的輸出端分別串聯一個阻值為50歐姆的電阻，運放的輸出端連接下一級電路的輸入端，在兩個輸出端分別并聯20皮法的電容。運放和電容電阻共同構成差分電路，把單端信號變?yōu)椴罘中盘?，大幅提高了信噪比，抑制共模干擾。在圖3中，是IlOkV變電站母線電容式電壓互感器回路的侵入波電流監(jiān)測波形。 IlOkV母線電容式電壓互感器回路的殘壓為254kV，有回路參數可以確定回路最大電流為 5kA，羅氏線圈的匝數為1000匝，量程為5kA，采樣頻率設為10MHz。當變電站運行的某一時刻電容式電壓互感器回路出現侵入波電流，FPGA觸發(fā)，記錄下觸發(fā)時刻后3000個采樣數據，并完成和觸發(fā)前1000個數據的整合。圖中的波形為侵入波電流監(jiān)測裝置記錄在400微秒內電流變化情況。
權利要求1.一種變電站侵入波電流采樣裝置，其特征是包括羅氏線圈測量模塊、信號調理模塊、模數轉換模塊、時鐘控制模塊、數據處理模塊、數據存儲器、電源系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述一種變電站侵入波電流采樣裝置，其特征是羅氏線圈測量模塊包括羅氏線圈和積分器，羅氏線圈可以根據所測量支路的電流變化耦合小電流，經過積分器的積分就可以實現把大電流變?yōu)樾‰娏餍盘枺恍盘栒{理模塊由TVS管、二極管、運放芯片LM353構成，主要作用是把羅氏線圈測量模塊測量電流變成電壓信號，并由雙極性信號轉化為模數轉換器可識識別的單極性信號；模數轉換器是測量裝置的核心部件，由芯片AD9238構成，實現信號由模擬量變?yōu)閿底至?；數據處理模塊是可編程模塊，由芯片 EP1C144C8構成，實現控制尋址，觸發(fā)信號設置和數據整合功能；數據存儲器由IS61LV1024 構成，主要存儲兩部分數據，一部分是存儲監(jiān)測支路正常狀態(tài)下無觸發(fā)時循環(huán)采樣數據，另一部分是存儲在侵入波作用在監(jiān)測支路FPGA觸發(fā)后電流數據；時鐘控制模塊采用IOMHz有源晶振，控制模數轉換器的工作頻率，在侵入波電流監(jiān)測中采樣率為IOMHz ；傳輸芯片接口實現數據傳輸，根據通訊手段可以選擇相應的芯片。
3.根據權利要求1所述的一種變電站侵入波電流采樣裝置，其特征是信號調理電路采用差分結構，在同向輸入端口并聯TVS管，運放的電源為5V電源，電容為104皮法的電容分別與正負5V的電源并聯，500歐姆的電阻分別與LM353運放同向和反向輸入端串聯，反饋網絡為與頻率無關的電阻，阻值為2000歐姆，在運放的同向和反向輸出端分別串聯一個阻值為50歐姆的電阻，運放的輸出端連接下一級電路的輸入端，在兩個輸出端分別并聯20皮法的電容。
專利摘要一種變電站侵入波電流采樣裝置，它包括羅氏線圈測量模塊、信號調理模塊、模數轉換模塊、時鐘控制模塊、數據處理模塊、數據存儲器、電源系統(tǒng)。羅氏線圈是測量裝置的傳感器，包括羅氏線圈和積分器；信號調理模塊由TVS管、運放芯片LM353構成；模數轉換模塊由芯片AD9238構成；時鐘采用10MHz有源晶振，控制信號的采樣率；數據處理模塊由芯片EP1C144C8構成，屬于可編程模塊；數據存儲器由IS61LV1024構成，存儲采樣信號；傳輸接口芯片完成數據傳輸的功能。
文檔編號G01R19/00GK201974466SQ201120003168
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權日2011年1月5日
發(fā)明者馮少輝, 司亞峰, 吳曉麗, 張國清, 張學晉, 張敏, 李震宇, 杜思林, 武登峰, 錢冠軍 申請人:山西省電力公司太原供電分公司