電容式電壓互感器帶電檢測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀，包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，電壓單元用于測量CVT母線PT電壓UMW，電流單元用于測量CVT測量端電壓UCVT、流過C2電流IC2和流過CVT中間變壓器電流IT。本發(fā)明無需對變電站內(nèi)CVT設備進行任何形式的停電操作、前期改造工作。使用高精度鉗形電流互感器，接線方便安全，工作時不影響待測CVT設備正常運行?？商峁┐郎yCVT多種參數(shù)，可對CVT整體運行狀態(tài)進行多參數(shù)評估，具有專業(yè)的CVT狀態(tài)評估系統(tǒng)。
【專利說明】電容式電壓互感器帶電檢測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀，采用高精度鉗形電流互感器，帶電檢測時不影響待測220kVCVT設備正常運行。
【背景技術(shù)】
[0002]1995年以來，國內(nèi)CVT產(chǎn)銷量平均以25% /年的高速增長。隨著CVT使用數(shù)量的增大，CVT出現(xiàn)故障的次數(shù)成逐年上升趨勢。因此，提高CVT現(xiàn)場檢修檢測能力，是十分有意義的。
[0003]對于日益凸顯的CVT設備潛在故障問題，目前尚無切實可靠的檢測手段。按照國家電網(wǎng)公司Q/GDW168-2008《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》要求，目前只能以外觀檢查、紅外熱像檢測，以及周期性的例行試驗，包括分壓電容器大小、介損試驗、二次繞組絕緣電阻等手段或試驗，來判斷CVT的運行狀況。但實際經(jīng)驗表明，上述停電檢測手段還不足以發(fā)現(xiàn)CVT潛在的問題。
[0004]最近十年，由于電腦和傳感器技術(shù)的進步，人們采用穿芯電流互感器，開發(fā)出了容性設備帶電在線監(jiān)測系統(tǒng)，但是該監(jiān)測系統(tǒng)需要改變末屏引線，一次投資大、二次維護費用高、總體測試結(jié)果也太不理想。由于這些缺點，迫切需要針對CVT的新型帶電測試儀器的研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電容式電壓互感器帶電檢測儀。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案:一種電容式電壓互感器帶電檢測儀，包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，所述的電壓單元:用于測量CVT母線PT電壓Uw，Uw信號經(jīng)電壓傳感器到放大濾波模塊之后與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號再經(jīng)過ADC信號處理模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，又經(jīng)可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經(jīng)FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中；
[0007]所述的電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流IT，Ucvt信號經(jīng)電壓傳感器到放大濾波模塊，Ic2> It信號分別經(jīng)電流傳感器到放大濾波模塊并與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號經(jīng)ADC信號處理模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，再經(jīng)可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經(jīng)FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中；C2為CVT低壓臂分壓電容。
[0008]本發(fā)明的積極效果:
[0009]本發(fā)明是一個帶電測試儀器，重量輕，隨用隨走，操做簡單，無需對變電站內(nèi)CVT設備進行任何形式的停電操作、前期改造工作。同一個設備，可用于不同電壓等級CVT的測量。本發(fā)明使用高精度鉗形電流互感器，接線方便安全，工作時不影響待測CVT設備正常運行。本發(fā)明可提供待測CVT多種參數(shù)，可以對CVT整體運行狀態(tài)進行多參數(shù)評估，具有專業(yè)的CVT狀態(tài)評估系統(tǒng)。除了準確測量各分壓電容值參數(shù)外，第一次提出利用CVT電壓和母線電壓的幅值和相角差的細微變化來評估CVT內(nèi)電容及介損、變壓器劣化等缺陷，解決介損受環(huán)境溫濕度影響大、測試不準確而導致結(jié)論不可靠的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明方框示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明電壓單元方框圖。
[0012]圖3為本發(fā)明電流單元方框圖。
[0013]圖4為本發(fā)明與CVT現(xiàn)場接線圖。
[0014]圖中各變量說明如下:
[0015]Ic2――流過CVT低壓臂C2電流，由高精度鉗形電流互感器獲??；
[0016]It——流經(jīng)CVT中間變壓器電流，由高精度鉗形電流互感器獲??；
[0017]UcvtCVT中間變壓器二次輸出電壓，由高精度電壓互感器獲?。?br> [0018]Uw――母線PT輸出電壓，由高精度電壓互感器獲取。
【具體實施方式】
[0019]如附圖所示，CVT帶電檢測儀包含電流單元、電壓單元、筆記本電腦三個部分，見圖1。單元間采用屏蔽網(wǎng)線用于單元間信號傳遞，使用屏蔽電纜給電壓單元通電，使用485總線及USB轉(zhuǎn)485串口實現(xiàn)電流、電壓單元與電腦的信息傳遞。
[0020]電壓單元:用于測量母線PT電壓Uwr Umw經(jīng)電壓傳感器到放大濾波之后與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號經(jīng)過ADC信號處理，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，再經(jīng)現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)輸入單片機(MCU)中進行存儲，經(jīng)FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中?；鶞市盘柺怯呻妷簡卧獌?nèi)部的基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的穩(wěn)定工頻電壓，用于記錄信號采樣時刻，消除電壓單元和電流單元非同步采樣帶來的誤差，電壓單元原理圖見圖2。
[0021 ] 電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流It，這三路信號經(jīng)電壓傳感器或電流傳感器到放大濾波裝置并與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號經(jīng)ADC信號處理，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，再經(jīng)現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)輸入單片機(MCU)中進行存儲，經(jīng)FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中。電流單元內(nèi)部的基準源信號發(fā)生器也產(chǎn)生與電壓單元基準源信號同步基準的信號，用于消除兩個單元非同步采樣帶來的誤差，電流單元原理圖見圖3。
[0022]本發(fā)明是一個220kVCVT絕緣狀態(tài)帶電測試儀，在無需停電情況下，通過高精度電壓互感器、高精度鉗形電流互感器和同步技術(shù)(利用裝置自身產(chǎn)生的參考信號，消除各信號間的采樣時間差，從而達到各信號同時采樣的效果)獲取CVT電壓、電流波形，實現(xiàn)對CVT多種參數(shù)的準確測量，進而實現(xiàn)對CVT絕緣狀態(tài)的準確評估。
[0023]第一次提出利用CVT電壓和母線電壓的幅值和相角差的細微變化來評估CVT電容及介損、變壓器劣化等缺陷，解決介損受溫濕度環(huán)境影響大、測試不準確而導致結(jié)論不可靠的問題。[0024]CVT帶電測量裝置現(xiàn)場接線圖如圖4所示。
[0025]CVT高壓臂C1由電容Cn、C12串聯(lián)組成，C2為低壓臂分壓電容。L為補償電抗器，BL為MOV避雷器，T為中間變壓器，a-n為測量端，精度一般為0.5級，da-dn為保護電壓輸出，精度一般為3P，a-n端接速飽和阻尼器ZN(包括1.5 Ω的阻尼電阻和非線性電感)。
[0026]圖4中虛線部分為220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀。
[0027]操作步驟:
[0028](1)在變電站現(xiàn)場，按照圖4所示由專業(yè)電力操作人員正確接線。
[0029](2)開啟筆記本電腦并打開測試程序(用于實現(xiàn)對采樣信號幅值、相角以及檢測參量的測量計算)，準備就緒。
[0030](3)接通交流220V電源給裝置上電。
[0031](4)開始測試，該裝置可以同時測量IT、IC2、UCTT、UM四路信號。計算出母線電壓基頻頻率f，同時計算IT、Ic2> Ucvt, Umw信號基頻幅值(有效值)和相角，然后在此基礎上利用相應公式計算出CVT總電容C、高壓臂分壓電容C1、低壓臂分壓電容C2、U2/Uw、(^(U2與Umw角差)、C/C。、C1ZC10, C2/C2Q(C1Q、C20 分別為 CVT 中 C1、C2 額定電容值，C0 為 C1Q、C20 串聯(lián)值，CSCpC2測量串聯(lián)值)。
[0032](5)通過各測量參數(shù)評估CVT整體運行狀態(tài)。
[0033](6)按規(guī)定清理CVT帶電檢測裝置，測試結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種電容式電壓互感器帶電檢測儀，其特征是:包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，所述的電壓單元:用于測量CVT母線PT電壓Uw，Uw信號經(jīng)電壓傳感器到放大濾波模塊之后與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號再經(jīng)過ADC信號處理模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，又經(jīng)可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經(jīng)FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中； 所述的電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流IT，Ucvt信號經(jīng)電壓傳感器到放大濾波模塊，1。2、It信號分別經(jīng)電流傳感器到放大濾波模塊并與基準源信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準信號經(jīng)ADC信號處理模塊，將模擬信號轉(zhuǎn)化為可被機器識別的數(shù)字信號，再經(jīng)可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經(jīng)FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經(jīng)USB轉(zhuǎn)RS485串口傳輸?shù)焦P記本電腦中；C2為CVT低壓臂分壓電容。
【文檔編號】G01R31/00GK104034977SQ201410232945
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】崔志銘, 劉春 , 伍亞萍, 蔡冰冰, 王丹江, 謝忠干 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力公司贛州供電分公司