一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统。包括同步锁相模块、控制模块、信号发生模块和信号耦合模块，同步锁相模块根据电力系统的运行电压产生波形数据，控制模块根据预设指令和波形数据输出电流控制命令和相位控制命令，信号发生模块根据电流控制命令和相位控制命令产生与电力系统的运行电压频率同步但存在一定相位的电流信号，信号耦合模块将此电流信号耦合到在线监测装置的电流测量传感器中。实际现场校验时，首先读取在线监测装置相应参数值，而后由校验系统输出与运行电压频率同步的一定幅值、相位的电流信号，此时再读取在线监测装置显示值，通过两者比较得出误差值，根据误差值在线监测装置的量值校准。
【专利说明】一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力【技术领域】，更具体地说，涉及一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统。
【背景技术】
[0002]电力系统是一个从发电、输电、变电、配电到用电等环节构成庞大系统，各环节内、环节之间设备的可靠性及运行状况将直接影响整个系统的稳定和安全，同时也影响着电能质量与供电可靠性。氧化锌避雷器因其优越的非线性特性和通流能力.被广泛应用于电力系统中。运行中的避雷器因内部受潮或长期承受运行电压及过电压作用下发生的老化等绝缘缺陷，都会导致避雷器交流泄漏电流中的阻性分量增加，从而加速老化过程。氧化锌避雷器的老化在电力系统中是十分危险的，如不及时发现加以检修或者更换，将酿成重大安全事故。
[0003]此外，在变电站高压设备中，容性设备(如变压器、套管、CT、CVT等)的数量占一次设备的40%?50%，比重较大。虽然容性设备绝缘劣化是一个渐变的过程，但如不及时发现并检修，就可能引发突发性事故，造成巨大的经济损失。
[0004]为此，必须对氧化锌避雷器的和容性设备的绝缘性能进行监测，目前主要通过在线监测装置对运行中的氧化锌避雷器和容性设备获得反映其健康状况的基础数据。因而在线监测装置的计量性能的准确可靠显得十分重要，否则将直接导致错误的基础数据获得和错误状态检修决策的制定，给系统和用户造成重大经济损失。
[0005]在线监测装置安装于现场之后，长期处于运行状态，如图1所示。C和R串联等效氧化锌避雷器10或容性设备10。在线监测装置20的电压参考信号来源于现场电压互感器23，电流信号则来源于监测流过氧化锌避雷器或容性设备电流的电流传感器21，分别通过导线与在线监测装置20的电压输入端24、电流输入端22相连接。由于其接线方式不允许更改，如何实现对其检测误差进行在线检测以作为校准的依据就成为一个亟待解决的难题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本申请提供一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的校验系统，用于实现在现场对氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的量值进行计量校准。
[0007]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0008]一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统，包括:
[0009]同步锁相模块，用于根据电力系统的运行电压的电压信号生成波形数据；
[0010]控制模块，根据预设指令和所述波形数据输出电流控制命令和相位控制命令；
[0011]信号发生模块，用于根据所述电流控制命令和相位控制命令输出预设电流信号，所述电流信号的频率与所述电压信号的频率同步，且存在一定相位差；
[0012]导线，用于根据所述电流信号在所述的在线监测装置的电流传感器中产生附加电流号;
[0013]首先读取所述在线监测装置显示的参数值，而后输出所述电流信号，再读取所述在线监测装置的显示值，所述参数值与所述参数值的差值即为所述在线监测装置的测量误差。
[0014]优选的，所述同步锁相模块为三相同步锁相模块，用于根据电力系统的三相运行电压的三相电压信号生成三相波形数据。
[0015]优选的，所述控制模块为多通道控制模块。
[0016]优选的，所述信号发生模块为三相信号发生模块，用于根据所述预设指令和所述波形数据输出三相预设电流信号。
[0017]优选的，还包括输出保护模块，用于接收所述信号发生模块输出的电流信号，并将所述电流信号向所述信号耦合模块输出。
[0018]优选的，还包括:
[0019]常规控制模块，用于向所述控制模块输出常规控制命令；
[0020]所述控制模块根据所述常规控制命令控制所述信号发生模块通过输出保护模块输出三相电压信号，和相位与所述三相电压信号相匹配的三相电流信号。
[0021 ] 优选的，还包括人机交互装置，用于向所述控制模块输出所述预设指令。
[0022]优选的，所述人机交互装置包括:
[0023]显示单元，用于显示所述电压信号、电流信号的参数，所述参数包括电压、全电流、相位、阻性电流、容性电流、电容量和/或介质损耗因数；
[0024]键盘，用于输出所述预设指令。
[0025]从上述的技术方案可以看出，本申请公开的氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统包括同步锁相模块、控制模块、信号发生模块和信号耦合模块，同步锁相模块根据电力系统的运行电压产生波形数据，控制模块根据预设指令和波形数据输出电流控制命令和相位控制命令，信号发生模块根据电流控制命令和相位控制命令产生与电力系统的运行电压频率同步且具有一定相位的电流信号，信号耦合模块将电流信号耦合至在线监测装置电流测量传感器中，在校验系统无电流信号输出的情况下，读取在线监测装置相应参数值，而后由校验系统输出与运行电压频率同步的一定幅值、相位的电流信号，计算两者的理论矢量合成值，此时再读取在线监测装置显示值，通过两者比较得出误差值，达到对氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的量值校准。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的现场接线图；
[0028]图2为本申请实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的结构图；
[0029]图3为本申请实施例公开的氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的现场接线图；
[0030]图4为本申请另一实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的结构图；
[0031]图5为本申请又一实施例公开的一种氧化锌避雷器或容性设备的在线监测装置的检验系统的结构图；
[0032]图6为本申请又一实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的结构图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]实施例一
[0035]图2为本申请实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的结构图。
[0036]如图2所示，本实施例公开的校验系统包括同步锁相模块30、控制模块40、信号发生模块50和导线60，其中控制模块40分别与同步锁相模块30、信号发生模块50相连接，信号发生模块50还与导线60相连接。
[0037]同步锁相模块30用于根据电力系统运行电压的电压信号生成波形数据。电压信号来自于用于向在线监测装置的电压输入端24输出参考电压信号的电压互感器23，如图3所示。
[0038]电压信号为三相电压信号，同样同步锁相模块生成的波形数据为三相波形数据，还用于完成现场电压、电流间相位、幅值的关联关系的建立及相间相位关系的建立。
[0039]控制模块40根据预设指令和同步锁相模块生成的波形数据输出电流控制命令和相位控制命令。
[0040]控制模块40为多通道控制模块，持续维持系统电流与现场电压间关系，并在当系统电压出现暂态并消失后使系统回归稳态。
[0041]信号发生模块50用于根据电流控制命令和相位控制命令输出电流信号，电流信号的幅值、与参考电压信号之间的相位可以预设，电流信号的频率与运行电压的的电压信号的频率保持同步。
[0042]导线60用于将校验系统输出的电流信号耦合至在线监测装置电流测量传感器21中；导线60的两端分别与信号发生模块50的电流输出端连接，形成电流回路，电流信号在导线60中流动，该导线60穿过用于向在线监测装置20输入电流信号的电流传感器21的中心，如图3所示。
[0043]现场校验时，首先在信号发生模块50无电流信号输出的情况下，读取在线监测装置20相应参数值，而后当信号发生模块50根据预设指令产生的电流信号在导线60中流动时，读取在线监测装置20的监测结果。通过比较两者理论矢量合成值和在线监测装置20实测结果，即可得到两者之间的误差量，该误差量即反映了在线监测装置20的检测误差。[0044]如检测误差在允许误差范围之内，说明在线监测装置工作正常，如超出允许范围，则需要对其进行维修或者更换。
[0045]从上述的技术方案可以看出，本实施例公开的氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的校验系统包括同步锁相模块、控制模块、信号发生模块和信号耦合模块，同步锁相模块根据电力系统的运行电压产生波形数据，控制模块根据预设指令和波形数据输出电流控制命令和相位控制命令，信号发生模块根据电流控制命令和相位控制命令产生与电力系统的运行电压信号同步的电流信号，信号耦合模块将电流信号耦合至在线监测装置电流测量传感器，在校验系统无电流信号输出的情况下，读取在线监测装置相应参数值，而后当校验系统根据预设指令输出电流信号时，读取在线监测装置的监测结果。通过比较两者理论矢量合成值和在线监测装置实测结果，即可得到两者之间的误差量，该误差量即反映了在线监测装置的检测误差。
[0046]实施例二
[0047]图4为本申请另一实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置的校验系统的结构图。
[0048]如图4所示，本实施例是在上一实施例的基础上增设了输出保护模块70，输出保护模块70设置在信号发生模块50与导线60之间，分别与信号发生模块50、导线60相连接。
[0049]当通过本校验系统对在线监测装置进行校验时，电力系统有可能会因为某些原因如雷击或故障等可能会在避雷器上产生浪涌，进而通过导线60向本校验系统输出浪涌，从而可能给设备或人员造成危险，因此通过增设的输出保护模块70对浪涌加以隔绝，以此对系统和人员进行必要的保护。
[0050]实施例三
[0051]图5为本申请又一实施例公开的一种氧化锌避雷器或容性设备的在线监测装置的校验系统的结构图。
[0052]如图5所示，本实施例公开的校验系统是在上一实施例的基础上增设了常规控制模块80，常规控制模块80与控制模块40相连接。
[0053]常规控制模块80用于向控制模块40输出常规控制命令，实现实验室条件下的校验，通过控制信号发生模块输出相应的电压信号，全电流信号，相位信号(在给定电压信号，电流信号以及电压电流相位角的前提下，其余参数如阻性电流值、容性电流值、介质损耗因数值、电容量值等均可唯一确定)于被校在线监测装置，从而实现对其计量性能的考核。
[0054]实验室校验工作模式主要使用常规校验控制模块、多通道硬件高速控制逻辑、多通道信号发生模块及输出保护模块。
[0055]采用实验室校验工作模式时，常规校验控制模块负责解释控制软件的控制指令，完成A、B、C三相电压及电流的:
[0056]I)波形数据合成；
[0057]2)电压、电流必要的量程切换；
[0058]3)电压及电流相位关联关系建立；
[0059]4) DA常规启停指令及多通道硬件高速控制逻辑常规工作模式控制；
[0060]5)常规校验系统线性修正工作。[0061]多通道硬件高速控制逻辑主要通过硬件完成DA启停指令的实现，高速控制逻辑同时接受常规校验模块的指令，运行于常规校验控制模式，以完成多通道间的精确同步以及同步关系的维持。
[0062]系统开始工作时，首先接受系统软件的常规控制指令，具体的是A、B、C三相电压电流需要表现出的对应的负载模型，表现出的负载模型可为R、C并联模型。
[0063]常规控制模块80解释控制指令，进行输出量程切换，并完成波形数据合成，布置通道DA过程控制逻辑，在此过程中即完成电压、电流间相位、幅值的关联关系的建立及相间相位关联关系的建立。
[0064]实施例五
[0065]图6为本申请又一实施例公开的一种氧化锌避雷器和容性设备在线监测装置校验系统的结构图。
[0066]如图6所示，本实施例公开的校验系统是在上一实施例的基础上增设了人机交互模块90，人机交互模块90与控制模块40相连接。
[0067]人机交互模块90包括显示单元91和键盘92，在常规校验模块工作模式下，即实验室校验工作模式，显示单元91可以显示本系统输出的电压、电流信号的全电流值、容性电流值、阻性电流值、相位角等参数。
[0068]在同步锁相模块工作模式下，即现场校验工作模式，显示单元91可以通过键盘92输入被校在线监测装置的初始参数值，包括电压、全电流、阻性电流、容性电流、相位等参数。其次，显示单元91通过键盘92预设输出全电流，阻性电流，容性电流，以及与电压信号的相位等参数。再次，显示单元91可以显示的参数还包括外部参考电压幅值、前述两者矢量合成值，即全电流、阻性电流、容性电流、相位角、介质损耗因数值等。
[0069]键盘92可以对人机交互模块90相应可设置参数进行输入设定，以实现对不同设备或不同校准点的校验。
[0070]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0071]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0072]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种氧化锌避雷器和容性设备的在线监测装置的校验系统，其特征在于，包括: 同步锁相模块，用于根据电力系统的运行电压的电压信号生成波形数据； 控制模块，根据预设指令和所述波形数据输出电流控制命令和相位控制命令； 信号发生模块，用于根据所述电流控制命令和相位控制命令输出预设电流信号，所述电流信号的频率与所述电压信号的频率同步，且存在一定相位差； 导线，用于根据所述电流信号在所述的在线监测装置的电流传感器中产生附加电流信号; 首先读取所述在线监测装置显示的参数值，而后输出所述电流信号，再读取所述在线监测装置的显示值，所述参数值与所述参数值的差值即为所述在线监测装置的测量误差。
2.如权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述同步锁相模块为三相同步锁相模块，用于根据电力系统的三相运行电压的三相电压信号生成三相波形数据。
3.如权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述控制模块为多通道控制模块。
4.如权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述信号发生模块为三相信号发生模块，用于根据所述预设指令和所述波形数据输出三相预设电流信号。
5.如权利要求1?4任一项所述的校验系统，其特征在于，还包括输出保护模块，用于接收所述信号发生模块输出的电流信号，并将所述电流信号向所述信号耦合模块输出。
6.如权利要求5所述的校验系统，其特征在于，还包括: 常规控制模块，用于向所述控制模块输出常规控制命令； 所述控制模块根据所述常规控制命令控制所述信号发生模块通过输出保护模块输出三相电压信号，和相位与所述三相电压信号相匹配的三相电流信号。
7.如权利要求6所述的校验系统，其特征在于，还包括人机交互装置，用于向所述控制模块输出所述预设指令。
8.如权利要求7所述的校验系统，其特征在于，所述人机交互装置包括: 显示单元，用于显示所述电压信号、电流信号的参数，所述参数包括电压、全电流、相位、阻性电流、容性电流、电容量和/或介质损耗因数； 键盘，用于输出所述预设指令。
【文档编号】G01R35/00GK103675745SQ201310695852
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】詹洪炎, 龚金龙, 胡文堂, 王友旭, 邱凌 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司电力科学研究院