一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，在變電站現(xiàn)場分壓器處，設(shè)置一采集電壓信號的數(shù)據(jù)采集模塊；變電站現(xiàn)場還設(shè)置一無線通信發(fā)射模塊，無線通信發(fā)射模塊通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連；無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場無線通信發(fā)射模塊發(fā)射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過網(wǎng)線與計算機相連，將接收的測量數(shù)據(jù)上傳至計算機；由計算機上對測量信號進行實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析。電壓信號無線傳輸，無需在現(xiàn)場布置電纜，不受變電站電磁干擾影響，測量系統(tǒng)各模塊之間采用連接的網(wǎng)線供電，系統(tǒng)功耗低，保證測量過程中輸變電設(shè)備、測量儀器與測量人員人身的安全。
【專利說明】一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)及測量方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)及測量方法，屬于電力【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]隨著輸電線路電壓等級的提高，過電壓嚴重威脅著電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。通過準確測量系統(tǒng)的過電壓值，可分析輸變電設(shè)備的絕緣工作狀況，預(yù)測輸變電設(shè)備的絕緣安全裕度與薄弱點，確定可能發(fā)生問題的故障點。在輸變電設(shè)備投運過程中，通過測量系統(tǒng)的過電壓值，還可為事故溯源提供重要參考。
[0004]電力系統(tǒng)過電壓包括兩大類，即外部過電壓與內(nèi)部過電壓。外部過電壓持續(xù)時間短，波頭是微秒數(shù)量級(通常為IOOus左右)；內(nèi)部過電壓持續(xù)時間長，頻率低，一般小于20kHz。過電壓測量方式也可分為兩類，即外部過電壓測量與內(nèi)部過電壓測量，兩者在測量方式上存在很大差別。外部過電壓測量系統(tǒng)對分壓器的頻率響應(yīng)、數(shù)據(jù)采樣率要求高，對于高電壓等級設(shè)備，外部過電壓的分壓技術(shù)存在較大困難，目前其測量主要集中在IOkV電壓等級。針對內(nèi)部過電壓，當(dāng)系統(tǒng)電壓等級較低時，通常采用電磁式電壓互感器進行分壓測量。當(dāng)系統(tǒng)電壓等級較高時，例如500 kV及以上的輸變電設(shè)備，通常采用CT末屏或帶諧波測試功能的CVT分壓進行測量。
[0005]過電壓測量系統(tǒng)通常包括分壓系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、錄波儀等。為保證測量過程中人身安全，并方便給相關(guān)儀器設(shè)備進行供電，過電壓測量過程中，通常將除分壓系統(tǒng)以外的測量儀器布置于室內(nèi)，通過電纜將現(xiàn)場分壓系統(tǒng)信號與室內(nèi)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和錄波儀相連。上述方案使得過電壓測量過程異常繁瑣，針對部分大型變電站，電纜長度甚至可達一百米，測量現(xiàn)場工作強度大，工作效率低。此外，由于變電站復(fù)雜的電磁環(huán)境影響，在電纜中還可能感應(yīng)出較高的電壓，影響測量系統(tǒng)弱電設(shè)備乃至測量人員人身的安全。
[0006]綜上所述，目前已有的過電壓測量方法不是太理想，必須進行必要的改進和設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量方法。該方法可大大減小過電壓測量現(xiàn)場的工作強度與工作效率，同時保證測量過程中輸變電設(shè)備、測量儀器與測量人員人身的安全。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，在變電站現(xiàn)場分壓器處，設(shè)置一采集電壓信號的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由供電模塊進行供電；
變電站現(xiàn)場還設(shè)置一無線通信發(fā)射模塊，無線通信發(fā)射模塊通過POE網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，無線通信發(fā)射模塊利用POE網(wǎng)線進行供電；
無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場無線通信發(fā)射模塊發(fā)射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網(wǎng)線與計算機相連，將接收的測量數(shù)據(jù)上傳至計算機；
由計算機上采用C++ Builder方式構(gòu)建的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)對測量信號進行實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析；
所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網(wǎng)線進行供電。
[0009]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采樣電路、將數(shù)據(jù)采樣電路采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號的A/D轉(zhuǎn)換器、接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器和供電模塊。
[0010]所述數(shù)據(jù)處理器采用單片機或ARM芯片。
[0011]供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數(shù)據(jù)處理器供電。
[0012]無線通信接收模塊和無線通信發(fā)射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
[0013]一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量方法，其特征是，在變電站現(xiàn)場分壓器處，設(shè)置一采集電壓信號的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由供電模塊進行供電；
變電站現(xiàn)場還設(shè)置一無線通信發(fā)射模塊，無線通信發(fā)射模塊通過POE網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，無線通信發(fā)射模塊利用POE網(wǎng)線進行供電；
無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場無線通信發(fā)射模塊發(fā)射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網(wǎng)線與計算機相連，將接收的測量數(shù)據(jù)上傳至計算機；
由計算機上采用C++ Builder方式構(gòu)建的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)對測量信號進行實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析；
所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網(wǎng)線進行供電。
[0014]無線通信接收模塊和無線通信發(fā)射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
[0015]過電壓測量系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信發(fā)射模塊、無線通信接收模塊、數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)采集模塊安裝在變電站現(xiàn)場分壓器處，采用電池供電方式，對分壓器出來的電壓信號進行實時采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，以方便計算機的處理；本方案采用無線通信方式，主要包括無線通信發(fā)射模塊、無線通信接收模塊，實現(xiàn)電壓信號的無線傳輸，測量過程中無需布置電纜，保證測量過程中輸變電設(shè)備、測量儀器與測量人員人身安全。數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)主要實現(xiàn)信號的觸發(fā)、記錄、顯示、統(tǒng)計分析等功能。
[0016]本發(fā)明所達到的有益效果:
本方案采用無線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電壓信號的無線傳輸，無需在現(xiàn)場布置電纜。通過點對點方式進行通信。通信頻段選擇在無需申請的5.8GHz頻段，可不受變電站電磁干擾影響，同時具有架設(shè)簡單，集成性高、易施工、耐惡劣天候、傳輸距離遠、自動選頻、自動調(diào)節(jié)最佳傳輸速率等特性；數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)包括信號觸發(fā)、記錄、顯示與統(tǒng)計分析功能，可實現(xiàn)過電壓測量數(shù)據(jù)的管理。測量系統(tǒng)各模塊之間采用連接的網(wǎng)線供電，系統(tǒng)功耗低，保證測量過程中輸變電設(shè)備、測量儀器與測量人員人身的安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是電力系統(tǒng)過電壓測量系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)；
圖2是電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)?！揪唧w實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量方法，采用圖1所示的電力系統(tǒng)過電壓測量系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，它包括數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信發(fā)射模塊、無線通信接收模塊、數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)等。主要實施方式如下:
數(shù)據(jù)采集模塊安裝于變電站現(xiàn)場分壓器處，它主要包括A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理器、供電模塊等，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。針對數(shù)據(jù)處理器，本方案采用單片機或ARM芯片以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時高效處理。供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數(shù)據(jù)處理器供電，以便于變電站現(xiàn)場應(yīng)用。
[0020]無線通信發(fā)射模塊安裝于變電站現(xiàn)場，通過POE網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，利用POE網(wǎng)線進行供電。本方案采用無線網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)，通信頻段選擇在無需申請的5.8GHz頻段，可不受變電站電磁干擾影響，同時具有架設(shè)簡單，集成性高、易施工、耐惡劣天候、傳輸距離遠、自動選頻、自動調(diào)節(jié)最佳傳輸速率等特點。
[0021]無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場發(fā)射過來的電壓信號，通過網(wǎng)線與計算機相連，將測量數(shù)據(jù)上傳至計算機，并利用POE網(wǎng)線對無線通信模塊進行供電。
[0022]數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)采用C++ Builder方式進行構(gòu)建，實現(xiàn)對測量信號的實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析等功能。
[0023]本發(fā)明可以準確記錄電力系統(tǒng)在短路、接地、開關(guān)操作等過程中產(chǎn)生的各種暫態(tài)過電壓波形，為電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視和故障原因分析提供支撐。同時，該發(fā)明操作簡單、易于實現(xiàn)，可大大減輕現(xiàn)場工作強度，提高工作效率，經(jīng)濟性佳。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，在變電站現(xiàn)場分壓器處，設(shè)置一采集電壓信號的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由供電模塊進行供電； 變電站現(xiàn)場還設(shè)置一無線通信發(fā)射模塊，無線通信發(fā)射模塊通過POE網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，無線通信發(fā)射模塊利用POE網(wǎng)線進行供電； 無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場無線通信發(fā)射模塊發(fā)射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網(wǎng)線與計算機相連，將接收的測量數(shù)據(jù)上傳至計算機； 由計算機上采用C++ Builder方式構(gòu)建的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)對測量信號進行實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析； 所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網(wǎng)線進行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采樣電路、將數(shù)據(jù)采樣電路采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號的A/D轉(zhuǎn)換器、接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器和供電模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)處理器采用單片機或ARM芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數(shù)據(jù)處理器供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)過電壓無線測量系統(tǒng)，其特征是，無線通信接收模塊和無線通信發(fā)射模塊之 間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
6.一種電力系統(tǒng)過電壓無線測量方法，其特征是，在變電站現(xiàn)場分壓器處，設(shè)置一采集電壓信號的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由供電模塊進行供電； 變電站現(xiàn)場還設(shè)置一無線通信發(fā)射模塊，無線通信發(fā)射模塊通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)采集模塊相連，無線通信發(fā)射模塊利用POE網(wǎng)線進行供電； 無線通信接收模塊安裝于室內(nèi)，接收變電站現(xiàn)場無線通信發(fā)射模塊發(fā)射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過網(wǎng)線與計算機相連，將接收的測量數(shù)據(jù)上傳至計算機； 由計算機上采用C++ Builder方式構(gòu)建的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)對測量信號進行實時記錄、顯示與統(tǒng)計分析； 所述無線通信模塊利用與計算機相連接的網(wǎng)線進行供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)過電壓無線測量方法，其特征是，無線通信接收模塊和無線通信發(fā)射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
【文檔編號】G01R19/25GK103901261SQ201410132642
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】孫秋芹, 周志成, 劉洋, 陶風(fēng)波, 馬勇, 顏彪 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院