專利名稱：電網(wǎng)過電壓信號檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實時檢測電網(wǎng)電壓的方法和裝置，特別涉及一種電網(wǎng)過電壓信號檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)過電壓是影響輸電線路及變電設(shè)備運行安全的重要隱患，對輸電線路和設(shè)備安全造成極大的影響。實時監(jiān)測系統(tǒng)過電壓，實現(xiàn)電網(wǎng)運行狀態(tài)的獲取，便于進行事故分析及電氣設(shè)備絕緣配合。常規(guī)過電壓監(jiān)測方式采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(shè)備或改變了接線方式，在傳感器故障情況下可能造成電網(wǎng)事故。因此急需一種不改變電氣設(shè)備一次接線方式就能檢測電網(wǎng)電壓是否為過電壓的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不改變電氣設(shè)備一次接線方式就能檢測電網(wǎng)電壓是否為過電壓的方法和裝置。該裝置與一次系統(tǒng)隔離，安全可靠。本發(fā)明的目的之一是提出一種電網(wǎng)過電壓信號檢測方法；本發(fā)明的目的之二是提出一種電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法，包括以下步驟
51:將容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間，
52:將低頻電流傳感器連接于容性傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中電壓信號，
53:處理電壓信號后并判斷是否超過預(yù)設(shè)電壓閾值，如果電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)電壓閾值，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限電壓信號，
54:傳輸和保存米集的過電壓信號。進一步，所述電壓信號的處理和判斷，具體包括以下步驟
531: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；
532:有源積分電路處理后的電流信號輸入到第一放大電路中進行信號放大處理；
533:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并輸出超限觸發(fā)信號，
進一步，還包括以下步驟
521:將高頻電流傳感器連接于低頻高頻電流傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中高頻電壓信號；
522: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；
523:將無源積分電路處理后的電流信號輸入到第二放大電路中進行信號放大處理；
524:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并判斷電壓信號是否超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，如果高頻電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，輸出超限觸發(fā)信號，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限高頻電壓信號。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，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(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元、信號采集單元和數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)；
所述容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間；
所述容性傳感器與地線之間設(shè)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，用于接收低頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大； 所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第一放大電路輸出的電流信號并輸出超限觸發(fā)信號；
所述信號采集單元，用于采集電壓幅值超過設(shè)定閾值觸發(fā)電壓的超限電壓信號；
所述數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)，用于傳輸和保存采集的過電壓信號。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于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，用于接收高頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大；所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第二放大電路輸出的電流信號并輸出超限觸發(fā)信號。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(nèi)層屏蔽接采集系統(tǒng)的信號地。 進一步，所述信號采集單元的電源采用隔離變壓器供電。進一步，所述容性傳感器為基于容性設(shè)備泄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。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用容性設(shè)備的電壓傳感器來獲取電流信號，與電網(wǎng)一次設(shè)備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網(wǎng)安全運行，在不改變電氣設(shè)備的一次接線方式的情況下利用電流重構(gòu)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(tǒng)，不能將雷電引入市電系統(tǒng)；
采用高頻和低頻兩個電流傳感器對電流進行分段檢測，其中低頻傳感器用于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于雷電沖擊作用下套管對地電流的檢測。電纜采用雙層屏蔽電纜，在首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內(nèi)層屏蔽接采集系統(tǒng)的信號地。外層屏蔽層消除外部電場的耦合，降低干擾，在電纜入地前用金屬蛇皮管裝。整個采集系統(tǒng)不直接接地，信號調(diào)理箱、采集裝置、計算機、保護裝置與采集端的地絕緣。監(jiān)測系統(tǒng)電源有隔離變壓器供電。作用是不僅與市電實現(xiàn)電氣隔離，避免市電中的沖擊脈沖對采集系統(tǒng)的影響，而且電源系統(tǒng)加入電源濾波器進一步降低干擾，實現(xiàn)過壓保護。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，其中
圖I為本發(fā)明實施例提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法流程 圖2為本發(fā)明實施例提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。圖I為本發(fā)明實施例提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法流程圖；如圖所示本發(fā)明提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法，包括以下步驟
51:將容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間，
52:將低頻電流傳感器連接于容性傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中電壓信號，
53:處理電壓信號后并判斷是否超過預(yù)設(shè)電壓閾值，如果電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)電壓閾值，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限電壓信號，所述電壓信號的處理和判斷，具體包括以下步驟
531: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；
532:有源積分電路處理后的電流信號輸入到第一放大電路中進行信號放大處理；
533:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并輸出超限觸發(fā)信號。同時，還包括以下步驟
521:將高頻電流傳感器連接于低頻高頻電流傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中高頻電壓信號；
522: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；
523:將無源積分電路處理后的電流信號輸入到第二放大電路中進行信號放大處理；
524:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并判斷電壓信號是否超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，如果高頻電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，輸出超限觸發(fā)信號，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限高頻電壓信號。S4 :傳輸和保存采集的過電壓信號。圖2為本發(fā)明實施例提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本發(fā)明提供的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，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(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元、信號采集單元和數(shù)據(jù)傳輸、保存系統(tǒng)、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于電網(wǎng)母線和地線之間；
所述容性傳感器與地線之間設(shè)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，用于接收低頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大；所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第一放大電路輸出的電流信號并輸出超限觸發(fā)信號；
所述信號采集單元，用于采集電壓幅值超過設(shè)定閾值觸發(fā)電壓的超限電壓信號；
所述數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)，用于傳輸和保存采集的過電壓信號。所述高頻電流傳感器連接于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，用于接收高頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大；所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第二放大電路輸出的電流信號并輸出 超限觸發(fā)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(nèi)層屏蔽接采集系統(tǒng)的信號地。所述信號采集單元的電源采用隔離變壓器供電。所述容性傳感器為基于容性設(shè)備泄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?；谌菪栽O(shè)備泄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(wǎng)電壓作用于電容式套管上，則在套管末屏接地線上產(chǎn)生電流，通過電流傳感器的變比，產(chǎn)生輸出電壓，該輸出電壓通過積分器后，產(chǎn)生一個與電網(wǎng)電壓成線性關(guān)系的輸出電壓，由此可見，通過測量容性設(shè)備泄漏電流，然后用積分器將該電流信號重構(gòu)成與電網(wǎng)電壓成線性關(guān)系的電壓信號，可以實現(xiàn)電網(wǎng)電壓信號的檢測。基于該方法的電壓傳感器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、與電網(wǎng)一次設(shè)備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網(wǎng)安全運行等優(yōu)點。本實施例采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于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于雷電沖擊作用下套管對地電流的檢測。低頻小電流傳感器采用有源積分方式，頻帶為IOHz 5kHz。高頻大電流采用無源積分方式，頻帶為5kHz 2MHz。由于套管接地線上電流在不同電壓作用下差異很大，電流值范圍在8. 5mA 200A之間，跨度達(dá)到20000倍，頻率范圍從幾Hz到幾MHz，準(zhǔn)確測量如此大范圍的電流信號是電壓傳感器設(shè)計的最大的難點。本實施例采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于檢測電流范圍寬的缺點。電纜采用雙層屏蔽電纜，在首端雙層屏蔽接地，末端外層屏蔽開路，內(nèi)層屏蔽接采集系統(tǒng)的信號地。外層屏蔽層消除外部電場的耦合，降低干擾，在電纜入地前用金屬蛇皮管裝。整個采集系統(tǒng)不直接接地，信號調(diào)理箱、采集裝置、計算機、保護裝置與采集端的地絕緣。信號調(diào)理電路實現(xiàn)波阻抗匹配及初始分壓比與穩(wěn)態(tài)分壓比的一致，同時將超限觸發(fā)信號的輸出，其比較電平?jīng)Q定于設(shè)置的觸發(fā)參考量，一般將其設(shè)置為I. 5倍額定電壓，也可通過電路調(diào)節(jié)實現(xiàn)不同電壓的觸發(fā)。采集系統(tǒng)采用垂直分辨率為14位的三通道大容量變頻數(shù)據(jù)采集卡，最高采樣頻率達(dá)80MHz。具有預(yù)觸發(fā)和變頻采樣功能，預(yù)觸發(fā)功能實現(xiàn)觸發(fā)前數(shù)據(jù)的記錄，變頻采樣功能實現(xiàn)高速(等效頻率大于IMHz)瞬態(tài)雷電波形和長時間(大于5秒)內(nèi)部過電壓波形的完整記錄。信號采集單元和數(shù)據(jù)傳輸、保存系統(tǒng)等后臺監(jiān)測系統(tǒng)開機自動運行過電壓監(jiān)測采集程序，一旦電壓幅值超過設(shè)定閾值觸發(fā)電壓，系統(tǒng)自動采集，分析過電壓特征參量，將觸發(fā)時間、波形及特征參量存入SQL數(shù)據(jù)庫中，并自動準(zhǔn)備下一次的過電壓觸發(fā)采集。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些 改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.電網(wǎng)過電壓信號檢測方法，其特征在于包括以下步驟 51:將容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間， 52:將低頻電流傳感器連接于容性傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中電壓信號， 53:處理電壓信號后并判斷是否超過預(yù)設(shè)電壓閾值，如果電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)電壓閾值，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限電壓信號， 54:傳輸和保存米集的過電壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法，其特征在于所述電壓信號的處理和判斷，具體包括以下步驟 531: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； 532:有源積分電路處理后的電流信號輸入到第一放大電路中進行信號放大處理； 533:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并輸出超限觸發(fā)信號， 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測方法，其特征在于還包括以下步驟 521:將高頻電流傳感器連接于低頻高頻電流傳感器和地線之間，并獲取電網(wǎng)母線中高頻電壓信號； 522: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； 523:將無源積分電路處理后的電流信號輸入到第二放大電路中進行信號放大處理； 524:將放大的電流信號輸入到信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并判斷電壓信號是否超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，如果高頻電壓信號幅值超過預(yù)設(shè)高頻電壓閾值，輸出超限觸發(fā)信號，則觸發(fā)信號采集單元，自動采集超限高頻電壓信號。
3.電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，其特征在于包括容性傳感器、低頻電流傳感器、有源積分電路、第一放大電路、信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元、信號采集單元和數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)； 所述容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間； 所述容性傳感器與地線之間設(shè)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，用于接收低頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大； 所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第一放大電路輸出的電流信號并輸出超限觸發(fā)信號； 所述信號采集單元，用于采集電壓幅值超過設(shè)定閾值觸發(fā)電壓的超限電壓信號； 所述數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)，用于傳輸和保存采集的過電壓信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，其特征在于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于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，用于接收高頻電流傳感器輸入的電流信號并將電流信號放大； 所述信號調(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元，用于處理從第二放大電路輸出的電流信號并輸出超限觸發(fā)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，其特征在于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(nèi)層屏蔽接采集系統(tǒng)的信號地。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，其特征在于所述信號采集單元的電源采用隔離變壓器供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電網(wǎng)過電壓信號檢測系統(tǒng)，其特征在于所述容性傳感器為基于容性設(shè)備泄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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)過電壓信號檢測方法和檢測系統(tǒng)，首先將容性傳感器連接于電網(wǎng)母線和地線之間，然后通過低頻電流傳感器獲取電網(wǎng)母線中電壓信號，最后處理電壓信號后并判斷是否為過電壓信號，并自動采集、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(diào)理波形重構(gòu)及觸發(fā)單元、信號采集單元和數(shù)據(jù)傳輸和保存系統(tǒng)；本發(fā)明采用容性電壓傳感器來獲取電流信號，與電網(wǎng)一次設(shè)備沒有直接電氣連接、絕緣性能好、不影響電網(wǎng)安全運行，不改變電氣設(shè)備一次接線，利用電流重構(gòu)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(tǒng)，不將雷電引入市電系統(tǒng)。
文檔編號G01R19/165GK102721854SQ20121017601
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者席世友, 杜林 申請人:重慶市電力公司綦南供電局