一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號(hào)電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過(guò)電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號(hào)電纜；取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；取樣模塊包括電流傳感器模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；本發(fā)明提供一種一體化、可靠性高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置。
【專利說(shuō)明】一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣設(shè)備狀態(tài)維修領(lǐng)域，特別是一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)電容器是電力系統(tǒng)的主要無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。由于并聯(lián)補(bǔ)償電容器數(shù)量龐大，運(yùn)行中電容器故障也時(shí)有發(fā)生。并聯(lián)電容器在運(yùn)行中過(guò)早損壞是多種因素的共同作用結(jié)果，直接危害電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]目前對(duì)電容器裝置的監(jiān)測(cè)均為整組電容器的相間或單相段間的不平衡監(jiān)測(cè)，且現(xiàn)在的各種保護(hù)方式均存在保護(hù)盲區(qū)。當(dāng)整組電容器中的某臺(tái)或幾臺(tái)電容器部分或全部損壞后，保護(hù)裝置跳開(kāi)開(kāi)關(guān)，檢修人員要根據(jù)實(shí)際情況，測(cè)量每臺(tái)電容器的電容量，判斷每臺(tái)電容器的好壞，找到損壞的電容器后再換下。且上述檢測(cè)工作只有在電容器損壞、繼電保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)開(kāi)關(guān)后才能進(jìn)行，檢測(cè)前無(wú)法準(zhǔn)確判斷故障電容器的損壞程度，檢查和維護(hù)工作量繁重，需要付出較大的人力物力，且耗費(fèi)較多時(shí)間，影響設(shè)備正常運(yùn)行。
[0004]由于現(xiàn)場(chǎng)電容器組的布置非常緊密，同一組中的電容器的不同串聯(lián)段之間電位不同，因此若要對(duì)組內(nèi)所有電容器進(jìn)行狀態(tài)信息的獲取，不能采用同一個(gè)電源對(duì)電容器監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)采集模塊供電，現(xiàn)有技術(shù)采用對(duì)組內(nèi)每個(gè)電容器配置獨(dú)立電源，這樣導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)消耗增多，造價(jià)成本高。同時(shí)電容器可供安裝傳感器的位置空間狹小，還要滿足不同電位之間的絕緣要求，因此對(duì)電容器在線監(jiān)測(cè)中的取樣傳感器也提出了比較高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種一體化、可靠性高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號(hào)電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過(guò)電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號(hào)電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號(hào)電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
[0007]所述在線取能模塊是通過(guò)并聯(lián)電容器流過(guò)的電流提取能量，為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊提供電能；在線取能模塊是將電容器流過(guò)的電流變送為適合數(shù)據(jù)采集模塊采集的電壓信號(hào)。在線取能模塊和在線取能模塊采用一體化設(shè)計(jì)，以滿足電容器在線監(jiān)測(cè)的需要。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:1)本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置將取能模塊和取樣模塊一體化設(shè)計(jì)，使在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿足不同電位之間的絕緣要求，對(duì)運(yùn)行中電容器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電容器電容量的異常變化，可合理安排檢修，變被動(dòng)為主動(dòng)，避免事故發(fā)生，為確保并聯(lián)電容器的正常運(yùn)行具有重要意義；2)本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置中取能模塊通過(guò)電容器流過(guò)的電流提取能量，為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊提供電能，節(jié)約了能源，降低了成本；3)本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置具有可靠性高的特點(diǎn)，提高電網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)正常供電起著非常重要的作用。
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置中取能模塊的原理框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置中前端沖擊保護(hù)模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號(hào)電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過(guò)電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號(hào)電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號(hào)電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
[0013]所述前端沖擊保護(hù)模塊和電壓保護(hù)能量泄放模塊都包括瞬變抑制二極管Dl和三極管NPN1,信號(hào)輸入端a與瞬變抑制二極管Dl負(fù)極的一端相連接，同時(shí),信號(hào)輸入端a與三極管NPNl集電極的一端相連接；瞬變抑制二極管Dl正極的一端與三極管NPNl基極的一端相連接，三極管NPNl發(fā)射極的一端與信號(hào)輸出端b相連接。
[0014]所述電流傳感器采用環(huán)形，電流傳感器的內(nèi)徑不小于并聯(lián)電容器出線套管的直徑。
[0015]所述鐵芯選用超微晶合金材料，采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0016]所述殼體采用工程塑料材質(zhì)。
[0017]所述殼體內(nèi)用不飽和樹(shù)脂、滑石粉、固化劑、促進(jìn)劑混合后澆注固化每個(gè)模塊。
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0019]所述取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；
[0020]所述鐵芯選用超微晶合金材料,鐵芯截面選擇35mmX 45mm,采用圓環(huán)結(jié)構(gòu),套裝在并聯(lián)電容器接線柱上，減小啟動(dòng)電流，提高能量傳遞效率，降低損耗；[0021]所述取能線圈匝數(shù)的確定首先應(yīng)根據(jù)電磁學(xué)的基本理論確定線圈匝數(shù)和最小啟動(dòng)電流間的基本關(guān)系，然后將線圈帶后續(xù)電路和實(shí)際負(fù)載進(jìn)行實(shí)測(cè)確定。本發(fā)明中最終確定的匝數(shù)為200匝，采用漆包銅線均勻纏繞在鐵芯上；
[0022]所述前端沖擊保護(hù)模塊使用了瞬變抑制二極管(TVS)，TVS限制了感應(yīng)線圈輸出的沖擊電壓，防止雷電沖擊電流和瞬時(shí)故障大電流時(shí)燒毀電源電路；
[0023]所述整流模塊采用橋式整流結(jié)構(gòu)，濾波模塊采用Π型濾波電路，整流濾波后電壓Udc隨著母線電流升高而升高，鐵芯飽和后，感應(yīng)出的電壓也較高，須限制過(guò)電壓以使DC/DC變換電源輸出模塊免受損壞；因此在DC/DC變換電源輸出模塊前增加了電壓保護(hù)能量泄放模塊，當(dāng)電壓Udc較高時(shí)，穩(wěn)壓二極管Dl擊穿，額定電流為IOA的大功率三極管工作，多余能量被泄放；當(dāng)電壓Udc較低時(shí)，Dl不會(huì)被擊穿，故不會(huì)影響啟動(dòng)電流或小電流下電源的正常工作。
[0024]所述取能線圈兩端的感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波后得到的直流電壓會(huì)隨電容器電流的波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化。因此需要經(jīng)DC/DC變換電源輸出模塊處理以維持輸出直流電壓穩(wěn)定，從而滿足無(wú)線數(shù)據(jù)采集的供電需求。本發(fā)明中DC/DC變換電源輸出模塊電路采用LT3748控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)12V的穩(wěn)壓輸出。
[0025]本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置中的取能模塊當(dāng)電容器運(yùn)行電流在20-100A范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出為12V直流電壓，功率大于3W。
[0026]所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接。所述電流傳感器采用環(huán)形鐵芯，一次側(cè)電流為電容器運(yùn)行電流，二次側(cè)通過(guò)并聯(lián)一個(gè)電阻實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)輸出；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電容器的正常運(yùn)行電流，要求當(dāng)一次電流為20A，傳感器其二次輸出電壓不小于1.25V,即靈敏度為62.5mV/A ;且當(dāng)一次電流在20?80A范圍內(nèi)變化時(shí)，二次電流與一次電流的比值基本上保持不變；所述電流傳感器的內(nèi)徑不小于電容器出線套管的直徑，可安裝在電容器出線套管的根部，滿足不同電位之間的絕緣要求，便于工作人員安裝。
[0027]通過(guò)本發(fā)明并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，使在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低了成本，滿足了不同電位之間的絕緣要求，對(duì)運(yùn)行中電容器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電容器電容量的異常變化，可合理安排檢修，變被動(dòng)為主動(dòng)，避免事故發(fā)生，為確保并聯(lián)電容器的正常運(yùn)行具有重要意義。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號(hào)電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過(guò)電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號(hào)電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護(hù)模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護(hù)能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號(hào)電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述前端沖擊保護(hù)模塊和電壓保護(hù)能量泄放模塊都包括瞬變抑制二極管[D1]和三極管[NPN1]，信號(hào)輸入端a與瞬變抑制二極管[D1]負(fù)極的一端相連接，同時(shí),信號(hào)輸入端a與三極管[NPN1]集電極的一端相連接；瞬變抑制二極管[D1]正極的一端與三極管[NPN1]基極的一端相連接，三極管[NPN1]發(fā)射極的一端與信號(hào)輸出端b相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電流傳感器采用環(huán)形，電流傳感器的內(nèi)徑不小于并聯(lián)電容器出線套管的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述鐵芯選用超微晶合金材料，采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述殼體采用工程塑料材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)用不飽和樹(shù)脂、滑石粉、固化劑、促進(jìn)劑混合后澆注固化每個(gè)模塊。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103760431SQ201310629445
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】李妍, 朱立位, 尹雷, 楊浩, 周光宇, 張勇, 伏祥運(yùn), 何玲 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司連云港供電公司