一種工廠配電電纜充電電容在線測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電纜充電電容的在線測量裝置及方法，該裝置包括電壓信號(hào)處理電路、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路分別與前置信號(hào)調(diào)理電路連接，前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊依次連接，本發(fā)明具有接線簡單、精度高、時(shí)間分辨率高和高可靠性等特點(diǎn)，并且本發(fā)明方法最終對(duì)工廠配電電纜充電電容的測量只需利用電容器容性無功計(jì)算公式和無功功率守恒原則，算法簡單。
【專利說明】—種工廠配電電纜充電電容在線測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工廠配電電纜充電電容的在線測量方法方法及其裝置，屬于電氣測量的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工廠供配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的不斷壯大，網(wǎng)絡(luò)中電纜線路所占比例增加，線路對(duì)地電容對(duì)配電網(wǎng)的影響不容忽略。一方面，充電電容可能會(huì)在某特定次諧波與系統(tǒng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振，引起系統(tǒng)的諧波變大，另一方面，在發(fā)生單相接地故障后，充電電容的存在會(huì)使接地故障點(diǎn)流過電容電流，當(dāng)接地電容電流較大時(shí)且超過一定值時(shí)，接地電弧不能自行熄滅，將造成弧光接地，產(chǎn)生過電壓。對(duì)工廠供配電系統(tǒng)的充電電容進(jìn)行在線測量，可以為合理選擇串并聯(lián)諧振解決措施和單相接地故障保護(hù)措施提供基礎(chǔ)參數(shù)。
[0003]根據(jù)電纜生產(chǎn)廠家所給定的單位電容計(jì)算出的充電電容大小和實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)充電電容的大小有所不同，故需要對(duì)工廠供配電系統(tǒng)充電電容的大小進(jìn)行測試，目前還未見有接線簡單、精度高、可靠性高、時(shí)間分辨率高的工廠配電電纜充電電容的在線測量方法與裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明創(chuàng)新性地提出了一種工廠配電電纜充電電容的在線測量方法方法及其裝置，應(yīng)用本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工廠配電電纜充電電容的進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測量，并為合理選擇諧振解決措施和單相接地保護(hù)措施提供數(shù)據(jù)支撐。
[0005]一種電纜充電電容的在線測量裝置，該裝置包括電壓信號(hào)處理電路、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)分別輸入前置信號(hào)調(diào)理電路，前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)接入處理單元模塊。
[0006]所述的前置信號(hào)調(diào)理電路包括電壓電流信號(hào)的變換單元、強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元和抗混疊濾波單元，強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元的輸出信號(hào)輸入抗混疊濾波單元，抗混疊濾波單元的輸出信號(hào)接入電壓電流信號(hào)變換單元。
[0007]所述的數(shù)據(jù)采集卡為PCMCIA數(shù)據(jù)采集卡,PCMCIA是Personal Computer MemoryCard International Association Industry Standard Architecture 的縮寫，電力系統(tǒng)的頻率為50Hz，周期為0.02s，一個(gè)周期采樣256點(diǎn)，采樣周期為78.125微秒，采樣頻率就為12.8k/s,而采集卡的采樣速度要高于采樣頻率，既采集卡的采樣速度應(yīng)大于12.8k/s,本發(fā)明選擇為200k/s。
[0008]所述的處理單元模塊為運(yùn)行有數(shù)據(jù)分析程序的電腦。
[0009]一種在線測量裝置的測試方法，其步驟為:
[0010]步驟一、在被測電纜連接一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線。[0011]步驟二、對(duì)一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓和三相電流信號(hào)進(jìn)行同步測量，通過前置信號(hào)調(diào)理電路和高速數(shù)字采集卡完成模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化；
[0012]步驟三、通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，對(duì)測量裝置硬件電路和采集卡產(chǎn)生的非同步采樣誤差進(jìn)行同步性修正；
[0013]步驟四、運(yùn)用快速離散傅立葉變換算法，完成一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓信號(hào)和電流信號(hào)的256點(diǎn)傅立葉變換，得到一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓信號(hào)和電流信號(hào)的基波幅值和相位；
[0014]步驟五、完成一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線電流信號(hào)基波功率的計(jì)算，分別計(jì)算一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線電流信號(hào)有功功率與無功功率；
[0015]步驟六、選取所需檢測充電電容大小的供電母線用電量小的時(shí)刻，利用上述測量裝置完成電纜前端總進(jìn)線以及電纜末端兩條饋線的有功功率和無功功率的測量；
[0016]步驟七、利用測得所得的電纜前端總進(jìn)線以及電纜末端兩條饋線的無功功率，通過公式可計(jì)算出在電纜前端等效的線路充電電容大小計(jì)算得出充電電容的充電功率。
[0017]步驟八、根據(jù)電容的功率計(jì)算表達(dá)式
【權(quán)利要求】
1.一種電纜充電電容的在線測量裝置，其特征在于:該裝置包括電壓信號(hào)處理電路、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)分別輸入前置信號(hào)調(diào)理電路，前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)接入處理單元模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:所述的前置信號(hào)調(diào)理電路包括強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元和抗混疊濾波單元，強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元的輸出信號(hào)輸入抗混疊濾波單元，抗混疊濾波單元的輸出信號(hào)接入電壓電流信號(hào)變換單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:所述的處理單元模塊為運(yùn)行有數(shù)據(jù)分析程序的電腦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述工廠配電電纜充電電容在線測量方法，其步驟為: 步驟一、在被測電纜連接一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線。 步驟二、對(duì)一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓和三相電流信號(hào)進(jìn)行同步測量，通過前置信號(hào)調(diào)理電路和高速數(shù)字采集卡完成模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化； 步驟三、通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，對(duì)測量裝置硬件電路和采集卡產(chǎn)生的非同步采樣誤差進(jìn)行同步性修正； 步驟四、運(yùn)用快速離散傅立葉變換算法，完成一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓信號(hào)和電流信號(hào)的256點(diǎn)傅立葉變換，得到一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線三相電壓信號(hào)和電流信號(hào)的基波幅值和相位； 步驟五、完成一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線電流信號(hào)基波功率的計(jì)算，分別計(jì)算一路電纜前端總進(jìn)線和兩路電纜末端饋線電流信號(hào)有功功率與無功功率； 步驟六、選取所需檢測充電電容大小的供電母線用電量小的時(shí)刻，利用上述測量裝置完成電纜前端總進(jìn)線以及電纜末端兩條饋線的有功功率和無功功率的測量； 步驟七、利用測得所得的電纜前端總進(jìn)線以及電纜末端兩條饋線的無功功率，通過公式Qt?可計(jì)算出在電纜前端等效的線路充電電容大小計(jì)算得出充電電容的充電功率。 步驟八、根據(jù)電容的功率計(jì)算表達(dá)式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試方法，其特征在于:所述步驟四中，電纜前端總進(jìn)線以及電纜末端兩條饋線三相電壓和三相電流的數(shù)字信號(hào)的256點(diǎn)傅立葉變換計(jì)算公式如下:
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK103513115SQ201310449854
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】包自力, 朱明星, 錢辰辰, 蘇國友 申請人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司