本發(fā)明涉及變電站技術領域，具體地說涉及一種對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置。
背景技術：
智能變電站是智能電網的重要組成部分和關鍵環(huán)節(jié)。智能組件作為智能變電站設備層的關鍵設備，是服務于一次設備的測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測、計量、保護等各種附屬裝置的集合，包括各種一次設備控制器及就地布置的測控、狀態(tài)監(jiān)測、計量、保護裝置等，智能組件促進了一次設備的智能化。在電力系統(tǒng)中，因變電站和換流站匯集了眾多一次和二次電力設備，使得變電站和換流站內的電磁環(huán)境極為惡劣一些智能組件就在變電站一次設備旁，使得變電站智能組件的電磁兼容問題更為突出。所以對智能組件可能受到的電磁干擾進行監(jiān)測對保證智能組件的正常工作，提高智能組件的抗干擾能力來說是非常有必要的，現有監(jiān)測系統(tǒng)大多操作復雜，造價昂貴，且不能實現在線監(jiān)測，針對這些弊端，本發(fā)明建立了一套監(jiān)測系統(tǒng)能對變電站智能組件的電磁干擾進行實時在線監(jiān)測，能夠自動測量并上傳至監(jiān)測終端，測量人員能夠在遠離設備的工作區(qū)內對數據進行接收和分析。監(jiān)測數據更加全面而及時，對分析智能組件的電磁干擾有很大的參考價值。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置，可以自動、長時間的對變電站智能組件的電磁干擾信號進行測量并上傳至測量終端，而無需繁雜的人工操作。使測量數據更加全面而準確。
為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
一種對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置，包括內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機、和計算機連接的顯示屏以及示波器、電壓探頭，電壓探頭的一端連接在智能組件的控制電纜上，另一端接示波器，以觀察控制電纜芯皮電位差，并將這種電位差信號傳送給示波器；所述示波器一端與電壓探頭相連接，一端與計算機相連接，將電壓探頭所測的控制電纜芯皮電位差以波形的形式進行顯示；所述計算機通過USB接口與示波器相連接，所述計算機和示波器并連連接有GPS時鐘控制器。作為校正計算機和示波器時鐘信號的基準，保證數據傳輸和計算機與示波器通信的同步時鐘一致。
示波器作為信號采集和處理的中心元件，通過電壓探頭與智能組件的控制電纜相連，通過測量控制電纜上的芯皮電位差來顯示智能組件受到的電磁干擾情況，示波器將采集到的信號經由信號傳輸線將數據傳送至內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機的控制終端，測量人員就能在計算機上實時的獲取示波器的測量結果，并通過監(jiān)測軟件調整示波器的測量參數。內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機有強大的數學處理功能，便于人們對數據進行分析和處理。示波器傳輸過來的數據可以直接保存到計算機的硬盤上，可以實現長期監(jiān)測和保存數據，并可隨時回看已經保存的數據波形，并對文件進行移動和刪除。示波器的接口為USB接口，所以確定示波器和計算機的通信方式為串口通信方式。設置通信端口的參數，包括波特率、數據位、停止位和奇偶校驗位。Labview監(jiān)測軟件，界面友好，操作簡單，功能清晰，便于測量人員使用。監(jiān)測軟件對示波器的控制通過VISA庫函數和SCPI命令集實現，通過調用標準的SCPI命令，大大提高了編程效率，且SCPI命令兼容多種儀器，方便測試系統(tǒng)的開發(fā)和拓展。
串口通信參數設置包括波特率、數據位、停止位和奇偶校驗位。波特率衡量通信速度的參數。數據位衡量通信中實際數據位的參數。停止位表示單個包的最后一位。典型的值為1,1.5和2位。由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時也越慢。奇偶校驗位:串口通信中一種的檢錯方式。有4種檢錯方式:偶、奇、高和低。這樣使得接收設備能夠知道某一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數據是否不同步。
GPS時鐘作為計算機和示波器自身時鐘的基準，保證二者的時鐘同步，使數據和控制信號的發(fā)送和接收實現同步。
Labview提供了模擬真實儀器的前面板和強大的數學處理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控軟件標準，為用戶設計開發(fā)不同的先進測試系統(tǒng)提供了軟件支持。本發(fā)明中就是應用了VISA節(jié)點，方便地設計出了串口通信程序。
SCPI命令可分成以下兩組：SCPI通用命令和儀器指定的SCPI命令。應用VISA庫函數，將SCPI命令通過USB口發(fā)送至儀器，儀器接收SCPI命令后，對其進行解析，產生響應，并將測量數據通過USB口返回至計算機。這就是監(jiān)測軟件對測量儀器進行遠程控制的基本原理。通過測量儀器開發(fā)商提供的編程手冊可以方便的實現對測量儀器各種功能的控制，通過調用SCPI命令，將各個功能封裝成子VI，再集成為一個完整的labview程序，就可以實現如對儀器控制，數據的保存和查看，波形分析等功能。編程人員可以方便的選擇所需的功能，自由開發(fā)測試系統(tǒng)。
作為對上述技術方案的改進，所述智變電站智能組件電磁干擾監(jiān)測系統(tǒng)還包括電源模塊，所述電源模塊與示波器相連接，為示波器提供工作電源。
作為對上述技術方案的改進，所述電源模塊包括鋰電池組和逆變器，所述鋰電池組通過逆變器與示波器相連接。電源選用可充電的鋰電池組，其直流電輸出通過逆變器轉換為工頻市電，因為除示波器外傳輸模塊和信號傳感模塊全為無源元件，所以電源只需為示波器供電即可使測量系統(tǒng)正常工作。
作為對上述技術方案的改進，所述示波器為數字存儲式示波器，更準確的說是泰克數字存儲式示波器，最高采樣速率達2GS/s，帶寬200MHz；可以準確、清晰的顯示波形信號的細節(jié)，示波器將電壓信號收集、處理后通過傳輸線與計算機相連。
作為對上述技術方案的改進，所述電壓探頭為無源電壓探頭，直接與控制電纜相連的探頭采用無源電壓探頭，帶寬為直流到200MHz，上升時間小于2.3ns，能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，且無源探頭減小了探頭本身對測量信號的干擾。電壓探頭與示波器的連接簡單方便，且有物理鎖定裝置，保證信號良好傳輸。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明的對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置，當有干擾發(fā)生時，測量控制電纜的芯皮電位差即可監(jiān)測干擾。無源電壓探頭能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，示波器能精確捕捉到產生干擾的高頻瞬態(tài)信號，測量人員能遠程獲取波形數據。通過監(jiān)測控制電纜上芯皮電位差的變化情況，及時的發(fā)現電磁干擾對智能組件的影響，監(jiān)測系統(tǒng)能及時、準確的測量到電磁干擾發(fā)生時控制電纜上的寬頻帶瞬態(tài)信號，且測量人員能在遠方獲取測量結果，對測量數據進行分析和處理，進而有利于為保障智能組件的正常工作提出合理的保護和改進措施。通過監(jiān)測軟件的作用，使測試系統(tǒng)更加高效、智能，實現了對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測，測試系統(tǒng)能夠自動的將測量結果傳送至測量終端并保存數據，減小了測量人員的工作量的同時使測量數據更加真實全面。測量人員通過監(jiān)測軟件就能對示波器進行設置和調整，而不必到設備現場操作，使測試過程更安全，將測量數據直接保存計算機的硬盤上從而解除了示波器自身存儲空間的限制，監(jiān)測軟件還包含數學處理能力更有利于人們對測量數據進行分析研究。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
如圖1所示，本發(fā)明的對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置，包括內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機、和計算機連接的顯示屏以及示波器、電壓探頭，電壓探頭的一端連接在智能組件的控制電纜上，另一端接示波器，以觀察控制電纜芯皮電位差，并將這種電位差信號傳送給示波器；所述示波器一端與電壓探頭相連接，一端與計算機相連接，將電壓探頭所測的控制電纜芯皮電位差以波形的形式進行顯示；所述計算機通過USB接口與示波器相連接，所述計算機和示波器并連連接有GPS時鐘控制器。作為校正計算機和示波器時鐘信號的基準，保證數據傳輸和計算機與示波器通信的同步時鐘一致。
示波器作為信號采集和處理的中心元件，通過電壓探頭與智能組件的控制電纜相連，通過測量控制電纜上的芯皮電位差來顯示智能組件受到的電磁干擾情況，示波器將采集到的信號經由信號傳輸線將數據傳送至內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機的控制終端，測量人員就能在計算機上實時的獲取示波器的測量結果，并通過監(jiān)測軟件調整示波器的測量參數。內嵌Labview監(jiān)測軟件的計算機有強大的數學處理功能，便于人們對數據進行分析和處理。示波器傳輸過來的數據可以直接保存到計算機的硬盤上，可以實現長期監(jiān)測和保存數據，并可隨時回看已經保存的數據波形，并對文件進行移動和刪除。示波器的接口為USB接口，所以確定示波器和計算機的通信方式為串口通信方式。設置通信端口的參數，包括波特率、數據位、停止位和奇偶校驗位。Labview監(jiān)測軟件，界面友好，操作簡單，功能清晰，便于測量人員使用。監(jiān)測軟件對示波器的控制通過VISA庫函數和SCPI命令集實現，通過調用標準的SCPI命令，大大提高了編程效率，且SCPI命令兼容多種儀器，方便測試系統(tǒng)的開發(fā)和拓展。
串口通信參數設置包括波特率、數據位、停止位和奇偶校驗位。波特率衡量通信速度的參數。數據位衡量通信中實際數據位的參數。停止位表示單個包的最后一位。典型的值為1,1.5和2位。由于數據是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時也越慢。奇偶校驗位:串口通信中一種的檢錯方式。有4種檢錯方式:偶、奇、高和低。這樣使得接收設備能夠知道某一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數據是否不同步。
GPS時鐘作為計算機和示波器自身時鐘的基準，保證二者的時鐘同步，使數據和控制信號的發(fā)送和接收實現同步。
Labview提供了模擬真實儀器的前面板和強大的數學處理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控軟件標準，為用戶設計開發(fā)不同的先進測試系統(tǒng)提供了軟件支持。本發(fā)明中就是應用了VISA節(jié)點，方便地設計出了串口通信程序。
SCPI命令可分成以下兩組：SCPI通用命令和儀器指定的SCPI命令。應用VISA庫函數，將SCPI命令通過USB口發(fā)送至儀器，儀器接收SCPI命令后，對其進行解析，產生響應，并將測量數據通過USB口返回至計算機。這就是監(jiān)測軟件對測量儀器進行遠程控制的基本原理。通過測量儀器開發(fā)商提供的編程手冊可以方便的實現對測量儀器各種功能的控制，通過調用SCPI命令，將各個功能封裝成子VI，再集成為一個完整的labview程序，就可以實現如對儀器控制，數據的保存和查看，波形分析等功能。編程人員可以方便的選擇所需的功能，自由開發(fā)測試系統(tǒng)。
所述智變電站智能組件電磁干擾監(jiān)測系統(tǒng)還包括電源模塊，所述電源模塊與示波器相連接，為示波器提供工作電源。
所述電源模塊包括鋰電池組和逆變器，所述鋰電池組通過逆變器與示波器相連接。電源選用可充電的鋰電池組，其直流電輸出通過逆變器轉換為工頻市電，因為除示波器外傳輸模塊和信號傳感模塊全為無源元件，所以電源只需為示波器供電即可使測量系統(tǒng)正常工作。
所述示波器為數字存儲式示波器，更準確的說是泰克數字存儲式示波器，最高采樣速率達2GS/s，帶寬200MHz；可以準確、清晰的顯示波形信號的細節(jié)，示波器將電壓信號收集、處理后通過傳輸線與計算機相連。
所述電壓探頭為無源電壓探頭，直接與控制電纜相連的探頭采用無源電壓探頭，帶寬為直流到200MHz，上升時間小于2.3ns，能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，且無源探頭減小了探頭本身對測量信號的干擾。電壓探頭與示波器的連接簡單方便，且有物理鎖定裝置，保證信號良好傳輸。
本發(fā)明的對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測裝置，當有干擾發(fā)生時，測量控制電纜的芯皮電位差即可監(jiān)測干擾。無源電壓探頭能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，示波器能精確捕捉到產生干擾的高頻瞬態(tài)信號，測量人員能遠程獲取波形數據。通過監(jiān)測控制電纜上芯皮電位差的變化情況，及時的發(fā)現電磁干擾對智能組件的影響，監(jiān)測系統(tǒng)能及時、準確的測量到電磁干擾發(fā)生時控制電纜上的寬頻帶瞬態(tài)信號，且測量人員能在遠方獲取測量結果，對測量數據進行分析和處理，進而有利于為保障智能組件的正常工作提出合理的保護和改進措施。通過監(jiān)測軟件的作用，使測試系統(tǒng)更加高效、智能，實現了對變電站智能組件電磁干擾的實時在線監(jiān)測，測試系統(tǒng)能夠自動的將測量結果傳送至測量終端并保存數據，減小了測量人員的工作量的同時使測量數據更加真實全面。測量人員通過監(jiān)測軟件就能對示波器進行設置和調整，而不必到設備現場操作，使測試過程更安全，將測量數據直接保存計算機的硬盤上從而解除了示波器自身存儲空間的限制，監(jiān)測軟件還包含數學處理能力更有利于人們對測量數據進行分析研究。