一種基于總線分布式的容性設(shè)備絕緣特性監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷領(lǐng)域，特別是設(shè)備狀態(tài)預(yù)警與運維決策數(shù)據(jù)的采集與傳輸技術(shù)，具體涉及一種基于總線分布式的容性設(shè)備絕緣特性監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有智能電網(wǎng)高壓電氣設(shè)備中的容性設(shè)備是具有電容屏絕緣結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備，主要包括變壓器套管、電壓互感器、電流互感器或耦合電容器等。容性設(shè)備數(shù)量約占變電站設(shè)備總量的40%至50% ;容性設(shè)備的絕緣特性表征值主要包括介質(zhì)損耗、電容值、對地電流；容性設(shè)備的絕緣故障不僅危及其它設(shè)備及人身的安全，甚至?xí)绊憛^(qū)域電網(wǎng)的安全運行。因此，對容性設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的在線監(jiān)測具有重要意義。
[0003]目前國內(nèi)外主要采用集中式容性設(shè)備絕緣特性在線監(jiān)測系統(tǒng)，集中采樣式架構(gòu)的監(jiān)測系統(tǒng)以服務(wù)器信號集中采樣為核心，傳感器信號經(jīng)過多通道前置信號處理器整形變換，由在線數(shù)據(jù)采集模塊對信號采集電流互感器檢測到的容性設(shè)備泄漏電流。利用普通電纜直接將傳感器輸出的模擬信號用電纜引至計算機(jī)的信號采集卡，同時在進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換后，直接計算出設(shè)備的絕緣特征參數(shù)，實現(xiàn)對容性設(shè)備絕緣特性的持續(xù)監(jiān)測。
[0004]上述方式雖然可以實現(xiàn)對電流信號的同步采樣；但仍存在以下局限:
[0005](I)需在現(xiàn)場敷設(shè)過長、過多的信號電纜，導(dǎo)致模擬信號有不同程度的衰減，并且也無法避免現(xiàn)場中的各種電磁干擾。
[0006](2)由于傳統(tǒng)測量方法、電信號傳輸及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)易受到變電站現(xiàn)場環(huán)境的干擾，以及系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性與精確度等多種因素的影響，導(dǎo)致采用總線分布式結(jié)構(gòu)的監(jiān)測系統(tǒng)無法滿足對于電流、電壓信號之間的相位精確采樣要求，影響測量精度及對測量結(jié)果的分析判斷，并在一定程度上影響了容性設(shè)備絕緣特性監(jiān)測技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0007](3)該模式的同類產(chǎn)品多為孤立檢測裝置，無法形成包含監(jiān)測診斷、數(shù)據(jù)存儲、比對分析、狀態(tài)查詢及測值上傳的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008](4)傳統(tǒng)的泄漏電流測量互感器基于電磁感應(yīng)原理，互感器有效工作的基本條件在于鐵芯中必須存有磁通，為了在互感器鐵芯中建立磁通需要有勵磁電流，而勵磁電流又是導(dǎo)致互感器測量誤差的主要原因。
[0009]上述情況說明，傳統(tǒng)的檢測電路在應(yīng)用于分析容性設(shè)備絕緣特性時有局限性，不滿足進(jìn)一步提升設(shè)備安全運行水平的基本要求；故須研制一種監(jiān)測、分析容性設(shè)備絕緣特性的總線分布式檢測電路，防治容性設(shè)備的絕緣故障。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]本實用新型的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供了一種抗干擾能力強(qiáng)和擴(kuò)展性強(qiáng)，且基于總線分布式的容性設(shè)備絕緣特性監(jiān)測系統(tǒng)，為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0011]一種基于總線分布式的容性設(shè)備絕緣特性監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括若干個并行的前端采集單元、本地模塊、站端通信單元、工頻電壓信號采集單元、顯示器、GPRS無線通信模塊和打印機(jī)，所述多個并行的前端采集單元通過本地模塊與站端通信單元連接，所述站端通信單元還分別與顯示器、GPRS無線通信模塊和打印機(jī)進(jìn)行連接，所述本地模塊與工頻電壓信號采集單元連接。
[0012]具體的，所述前端采集單元包括零磁通電流互感器和終端模塊，所述零磁通電流互感器與終端模塊使用光纖進(jìn)行串行連接，所述前端采集單元的終端模塊與本地模塊進(jìn)行連接，在本實用新型中，所述終端模塊設(shè)置于容性設(shè)備本體附近，通過光纖線路與零磁通電流互感器連接并采集、調(diào)理零磁通電流互感器傳來的容性設(shè)備對地電流信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;
[0013]進(jìn)一步的，所述終端模塊包括終端A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、終端光電轉(zhuǎn)換裝置和終端數(shù)字信號編碼及解碼裝置，所述零磁通電流互感器依次通過終端A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置、終端光電轉(zhuǎn)換裝置、終端數(shù)字信號編碼及解碼裝置與本地模塊進(jìn)行連接，在本實用新型中，所述本地模塊一般設(shè)置于中央控制室的監(jiān)測屏柜內(nèi)，采用光纜與終端模塊的信號輸出端連接，所述工頻電壓信號采集單元獲取變電站主母線側(cè)系統(tǒng)電壓信號，當(dāng)在系統(tǒng)電壓過零點還會產(chǎn)生上升沿，生成的電壓信號被輸入至本地模塊。
[0014]具體的，所述工頻電壓信號采集單元采用高速DSP-TMS320LF2407芯片。
[0015]具體的，所述站端通信單元采用4U式的IPC-611系列工控機(jī)。
[0016]更具體的，所述零磁通電流互感器采用孔徑為30毫米的穿心式結(jié)構(gòu)，所述零磁通電流互感器包括一次繞組、二次繞組、第一鐵芯、第二鐵心、補(bǔ)償繞組和檢測繞組，所述第一鐵芯的一端與第二鐵心的一端相互咬合接觸，所述一次繞組和二次繞組同時疊繞在第一鐵芯與第二鐵心相互咬合接觸處，所述補(bǔ)償繞組繞在第一鐵芯的另一端，所述檢測繞組繞在第二鐵心的另一端。
[0017]綜上所述，本實用新型由于采用了上述方案，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0018](I)采用分布式結(jié)構(gòu)的布置方式，確保對單只零磁通電流互感器等部件維護(hù)時不會影響到其它設(shè)備監(jiān)測回路的正常運行。
[0019](2)通過光纖數(shù)據(jù)鏈路系統(tǒng)傳輸電流及電壓信號，可避免信號在傳輸過程中受到空間電磁場的干擾，并具有高絕緣性，可提高測量的精度，確保數(shù)據(jù)的可靠性。
[0020](3)通過零磁通電流互感器、本地模塊、終端模塊、站端通信單元、顯示器、打印機(jī)及GPRS無線通信模塊的整體配置，實現(xiàn)從容性設(shè)備絕緣特性信號檢測、分析診斷、預(yù)警、分析、展示及數(shù)據(jù)存儲的全過程控制。
[0021](4)突破了傳統(tǒng)光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用范圍的局限，徹底扭轉(zhuǎn)了因變電站內(nèi)強(qiáng)電磁射頻干擾、耦合過電壓干擾等諸多不利因素所導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的被動局面，大幅提升了在線監(jiān)測單元的可靠性。
[0022](5)首創(chuàng)了絕緣特性測量信號的光纖傳輸同步信號電路，有效保證各類監(jiān)測單元信號采樣的嚴(yán)格同步，消除采樣不同步引起的相位誤差，顯著改善對容性設(shè)備介質(zhì)損耗等參數(shù)計算結(jié)果。
[0023](6)容性設(shè)備絕緣特性數(shù)據(jù)能夠存儲，確保分析數(shù)據(jù)變化趨勢的準(zhǔn)確性及連續(xù)性。此外，還可通過GPRS無線通信模塊發(fā)送告警短信息，以及時掌握所測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行檢查處理。
[0024](7)率先設(shè)計、應(yīng)用了一種具有補(bǔ)償繞組的零磁通電流互感器，提供泄漏電流測量所需的勵磁電流，一舉攻克傳統(tǒng)泄漏電流測量中因互感器勵磁電流對電流值測量精度的影響。
[0025](8)零磁通電流互感器以電磁耦合為基本工作原理，即一次和二次繞組之間沒有電氣聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，不僅可避免改變設(shè)備原有接地回路(或開路)；還可避免被監(jiān)測的容性設(shè)備在正常運行過程中受二次回路(即電流互感器二次繞組的外部回路)影響。此夕卜，亦可根治二次測量電路及站端通信單元遭受一次回路(即一次繞組與高壓回路)過電壓侵害的隱患。
[0026](9)站端通信單元顯現(xiàn)了各類容性設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化處理，有效降低數(shù)據(jù)表述的復(fù)雜性；同時支持?jǐn)?shù)據(jù)虛擬視圖、支持導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)格式，具備與上級監(jiān)測預(yù)警中心無縫集成的能力，可大幅提高監(jiān)測診斷、數(shù)據(jù)存儲、比對分析、狀態(tài)查詢及測值上傳的效率。
【附圖說明】