继电保护带负荷检查智能相量分析仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种继电保护带负荷检查智能相量分析仪，包括电流检测单元和手持单元，所述电流检测单元包括电流相位解调电路和电流检测传感器，所述手持单元包括模数转换电路、中央处理模块、输入模块、存储模块、显示输出模块和电源模块，所述电流相位解调电路、电流检测传感器分别与模数转换电路的输入端相连，所述中央处理模块的输入端分别与模数转换电路、输入模块相连，所述中央处理模块的输出端与显示输出模块相连，所述存储模块与中央处理模块相连，所述电源模块分别与中央处理模块、输入模块、存储模块、显示输出模块相连。本实用新型具有检测准确性好、使用工作效率高、操作简单快捷、显示直观、实用性强的优点。
【专利说明】继电保护带负荷检查智能相量分析仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统的变电【技术领域】，具体涉及一种继电保护带负荷检查智能相量分析仪。
【背景技术】
[0002]当一台新设备投产运行带上负荷后，对其采样的各相电压之间、各相电流之间的夹角以及电压电流之间的夹角等各种负荷数据的测量，就叫做带负荷检查，从而能够通过已知当前的负荷潮流走向，与测量数据相比较可以判断PT、CT等接线极性的正确性。带负荷检查是校验继电保护装置的重要一环。任何一套继电保护，即使在送电前认真调试完毕，仍不算是一套完善的保护。只有经过带负荷检查，对各相量进行测量分析对比，剩用负荷电流、电压进行试验正确后才能安全可靠遣投入运行。带负荷检查是检修送电后等工作必做的试验项目，许多检修人员对带负荷检查相量分析的方法不清楚，通过人工计算等等，常常会得出错误的结论。因此在变电站进行检修送电后，如何科学、快速地通过对变电站的带负荷检查相量分析，对变电站各相量进行测量分析对比，利用负荷电流、电压进行变电站分析，已经成为一项亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测准确性好、使用工作效率高、操作简单快捷、显示直观、实用性强的继电保护带负荷检查智能相量分析仪。
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种继电保护带负荷检查智能相量分析仪，包括电流检测单元和手持单元，所述电流检测单元包括电流相位解调电路和电流检测传感器，所述手持单元包括模数转换电路、中央处理模块、输入模块、存储模块、显示输出模块和电源模块，所述电流相位解调电路、电流检测传感器分别与模数转换电路的输入端相连，所述中央处理模块的输入端分别与模数转换电路、输入模块相连，所述中央处理模块的输出端与显不输出模块相连，所述存储模块与中央处理模块相连，所述电源模块分别与中央处理模块、输入模块、存储模块、显示输出模块相连，所述电流相位解调电路、电流检测传感器分别检测送电的变电站二次侧指定相的电流相位和电流幅值并通过模数转换电路输出给中央处理模块，所述中央处理模块将模数转换电路输出的变电站二次侧各相的电流相位和电流幅值存储在存储模块中，所述中央处理模块根据输入模块输入的参数及存储模块存储的电流相位和电流幅值生成包括电流相位矢量图和诊断信息的分析报告并通过显示输出模块输出。
[0006]本实用新型继电保护带负荷检查智能相量分析仪具有下述优点:本实用新型包括电流检测单元和手持单元，通过电流检测单元实现检测变电站二次侧的电流相位和电流幅值，通过手持单元基于检测得到的变电站二次侧各相的电流相位和电流幅值来实现对变电站的快速分析，最终得到包括电流相位矢量图和诊断信息的分析报告并通过显示输出模块输出，在便于携带、操作简单的手持单元上，准确的绘制出负荷检查所需的电流相位矢量图，能够迅速给出最正确结论及诊断信息(如TA极性错误等)，因此能够大大提高带负荷检查工作的工作效率和准确性，具有检测准确性好、使用工作效率高、操作简单快捷、显示直观、实用性强的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型实施例带负荷智能分析装置的框架结构示意图。
[0008]图2为本实用新型实施例带负荷智能分析装置的基本工作原理示意图。
[0009]图例说明:1、电流检测单元；11、电流相位解调电路；12、电流检测传感器；2、手持单元；21、模数转换电路；22、中央处理模块；23、输入模块；24、存储模块；25、显示输出模块；26、电源模块。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示,本实施例继电保护带负荷检查智能相量分析仪包括电流检测单元I和手持单元2，电流检测单元I包括电流相位解调电路11和电流检测传感器12，手持单元2包括模数转换电路21、中央处理模块22、输入模块23、存储模块24、显示输出模块25和电源模块26，电流相位解调电路11、电流检测传感器12分别与模数转换电路21的输入端相连，中央处理模块22的输入端分别与模数转换电路21、输入模块23相连，中央处理模块22的输出端与显示输出模块25相连，存储模块24与中央处理模块22相连，电源模块26分别与模数转换电路21、中央处理模块22、输入模块23、存储模块24、显示输出模块25相连，电流相位解调电路11、电流检测传感器12分别检测送电的变电站二次侧指定相的电流相位和电流幅值并通过模数转换电路21输出给中央处理模块22，中央处理模块22将模数转换电路21输出的变电站二次侧各相的电流相位和电流幅值存储在存储模块24中，中央处理模块22根据输入模块23输入的参数及存储模块24存储的电流相位和电流幅值生成由电流相位矢量图和诊断信息构成的分析报告并通过显示输出模块25输出。本实施例包括电流检测单元I和手持单元2，通过电流检测单元I实现检测变电站二次侧的电流相位和电流幅值，通过手持单元2基于检测得到的变电站二次侧各相的电流相位和电流幅值来实现对变电站的快速分析，最终得到包括电流相位矢量图和诊断信息的分析报告并通过显示输出模块25输出，在便于携带、操作简单的手持设备(手持单元2)的显示输出模块25上，准确的绘制出负荷检查所需的电流相位矢量图(相量图)，并且能够迅速给出最正确结论及诊断信息(如TA极性错误等)，能够大大提高带负荷检查工作的工作效率和准确性，具有检测准确性好、使用工作效率高、操作简单快捷、显示直观、实用性强的优点。
[0011 ] 本实施例中，电流检测单元I主要用于实现检测变电站二次侧的电流相位和电流幅值，其中电流相位解调电路11用于检测变电站二次侧的电流相位信号并通过模拟电压信号输出，由于电流相位解调电路11为相位检测仪的主要组成电路，其详细电路结构在此不再详述；电流检测传感器12检测变电站二次侧的电流幅值并通过模拟电压信号的形式输出给模数转换电路21。分析人员可以握持手持单元2快速进行带负荷分析，其中模数转换电路21基于AD转换芯片实现，中央处理模块22基于ARM微处理器实现，输入模块23基于触摸模块实现，存储模块24基于NAND flash闪存实现，显示输出模块25基于IXD显示屏实现，电源模块26基于锂聚合物电池及其配套的充放电电路实现。[0012]如图2所示，本实施例继电保护带负荷检查智能相量分析仪的工作步骤如下:
[0013]I)开启手持单元2,输入初始化参数TA变比、一次电流I (A),此外还包括待分析变电站的有功P (丽)、无功Q (MVar)等。本实施例中，具体输入参数一次电流为247A，TA变比为1500/1，有功P为-102.5丽，无功Q为1.5 MVar。其中，输入的初始化参数有功P、无功Q可用于计算负荷角度，负荷角度=arctg(Q/P)=arctg(l.5/(-102.5)) ^ 179° ,该负荷角度说明A相电流超前UAN为179度。此外，待分析变电站二次侧的理论电流幅值可以根据一次电流(A)和TA变比计算得到(247/1500=164mA)。
[0014]2 )通过电流相位解调电路11检测送电的待分析变电站二次侧A相、B相、C相的电流相位(一般是以UA为参考点)，通过电流检测传感器12检测送电的待分析变电站二次侧A相、B相、C相的电流幅值，将检测得到的模拟信号形式的电流相位和电流幅值通过模数转换电路21转换为数字信号并通过中央处理模块22存储在存储模块24中。
[0015]3)电流相序分析:中央处理模块22将存储的A相、B相、C相的电流相位进行比较，检查条件A相的电流相位超前B相的电流相位且B相的电流相位超前C相的电流相位是否成立，如果条件不成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4)。如果变电站的接线正确，则各侧电流都是正序，从而会满足条件A相的电流相位超前B相的电流相位且B相的电流相位超前C相的电流相位，如果与此不符，则判定出错，且出错可能包括下述情况:(1)端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了 C相TA上。这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。(2)端子箱到保护屏的电缆芯接反，如I根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般是由安装人员的粗心造成。通过上述错误信息，能够给分析人员的现场诊断提供帮助，以便即时修复问题。
[0016]4)电流对称性分析:中央处理模块22根据存储的A相、B相、C相的电流幅值分别获取A相和B相的电流幅值差值、B相和C相的电流幅值差值、C相和A相的电流幅值差值，检查得到的三个电流幅值差值中是否有大于指定阈值的项目，若三个电流幅值差值中任意一项大于指定阈值则判定出错并生成错误信息；根据存储的A相、B相、C相的电流相位分别获取A相和B相的电流相位差值、B相和C相的电流相位差值、C相和A相的电流相位差值，检查得到的三个电流相位差值中是否有大于指定阈值的项目，若三个电流相位差值中任意一项大于指定阈值则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤5)。
[0017]变电站的电流对称性正常会满足如下规律:A相、B相、C相电流幅值基本相等，相位互差120，即A相电流超前B相120度，B相电流超前C相120度，C相电流超前A相120度。本实施例中，若三个电流幅值差值中任意一项大于指定阈值，则判定出错，且出错可能包括下述情况:(1)变压器负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。(2)变压器负荷三相对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相时负荷小。(3)某一相TA变比接错，如该相TA 二次绕组抽头接错。(4)某一相电流存在寄生回路，如某21根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减小。若三个电流相位差值中任意一项大于指定阈值，则判定出错，且出错可能包括下述情况:(I)变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大.而测另一相时功率因数小。(2)某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。通过上述错误信息，能够给分析人员的现场诊断提供帮助，以便即时修复问题。[0018]中央处理模块22进行电流对称性分析的详细步骤如下:
[0019]4.1)将A相的电流幅值减去B相的电流幅值得到A、B相电流幅值差值，将A、B相电流幅值差值除以待分析变电站二次侧的理论电流幅值得到A、B相电流幅值偏差率，检查
A、B相电流幅值偏差率大于10%是否成立，如果A、B相电流幅值偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.2)。
[0020]4.2)将B相的电流幅值减去C相的电流幅值得到B、C相电流幅值差值，将B、C相电流幅值差值除以待分析变电站二次侧的理论电流幅值得到B、C相电流幅值偏差率，检查
B、C相电流幅值偏差率大于10%是否成立，如果B、C相电流幅值偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.3)。
[0021]4.3)将C相的电流幅值减去A相的电流幅值得到C、A相电流幅值差值，将C、A相电流幅值差值除以待分析变电站二次侧的理论电流幅值得到C、A相电流幅值偏差率，检查
C、A相电流幅值偏差率大于10%是否成立，如果C、A相电流幅值偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.4)。
[0022]4.4)将A相的电流相位减去B相的电流相位得到A、B相电流相位差值，将A、B相电流相位差值除以A、B相之间的电流相位理论差值120度得到A、B相电流相位偏差率，检查A、B相电流相位偏差率大于10%是否成立，如果A、B相电流相位偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.5)。
[0023]4.5)将B相的电流相位减去C相的电流相位得到B、C相电流相位差值，将B、C相电流相位差值除以B、C相之间的电流相位理论差值120度得到B、C相电流相位偏差率，检查B、C相电流相位偏差率大于10%是否成立，如果B、C相电流相位偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.6)。
[0024]4.6)将C相的电流相位减去A相的电流相位得到C、A相电流相位差值，将C、A相电流相位差值除以C、A相之间的电流相位理论差值120度得到C、A相电流相位偏差率，检查C、A相电流相位偏差率大于10%是否成立，如果C、A相电流相位偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤4.7)。
[0025]4.7 )跳转执行步骤5 )。
[0026]5) TA变比分析:中央处理模块22将存储的A相、B相、C相的电流幅值分别除以待分析变电站的一次电流分别得到A相、B相、C相的TA变比，检查得到的三个TA变比中是否有存在大于指定阈值的项目，若三个TA变比中任意一项大于指定阈值则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤6)。
[0027]若三个TA变比中任意一项大于指定阈值，则判定出错，出错可能包括下述情况:
(I)TA的一次线未按整定变比进行串联或并联。(2)TA的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。通过上述错误信息，能够给分析人员的现场诊断提供帮助，以便即时修复问题。
[0028]其中，中央处理模块22进行TA变比分析的详细步骤如下:
[0029]5.1)将存储的A相的电流幅值除以待分析变电站的一次电流分别得到A相的TA变比，将得到的TA变比减去待分析变电站的理论TA变比后再除以待分析变电站的理论TA变比得到A相的TA变比偏差率，检查A相的TA变比偏差率大于10%是否成立，如果A相的TA变比偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤5.2)。
[0030]5.2)将存储的B相的电流幅值除以待分析变电站的一次电流分别得到B相的TA变比，将得到的TA变比减去待分析变电站的理论TA变比后再除以待分析变电站的理论TA变比得到B相的TA变比偏差率，检查B相的TA变比偏差率大于10%是否成立，如果B相的TA变比偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤5.3)。
[0031]5.3)将存储的C相的电流幅值除以待分析变电站的一次电流分别得到C相的TA变比，将得到的TA变比减去待分析变电站的理论TA变比后再除以待分析变电站的理论TA变比得到C相的TA变比偏差率，检查C相的TA变比偏差率大于10%是否成立，如果C相的TA变比偏差率大于10%成立则判定出错并生成错误信息；最终跳转执行步骤5.4)。
[0032]5.4)跳转执行步骤6)。
[0033]6)中央处理模块22根据存储模块24中存储的A相、B相、C相的电流相位和电流幅值生成电流相位矢量图，电流相位矢量图中分别绘制出A相、B相、C相的理论电流矢量和实际电流矢量图，该矢量图能够比较出理论计算的和实际测量的三相电流的相位关系。同时，中央处理模块22根据错误信息生成对应的诊断信息，将电流相位矢量图和诊断信息作为分析报告通过显示输出模块25输出。中央处理模块22通过检测待分析变电站二次侧A相、B相、C相的电流相位和电流幅值，并以A相、B相、C相的电流相位和电流幅值作为基础依次进行电流相序分析、电流对称性分析、TA变比分析，根据电流相序分析、电流对称性分析、TA变比分析得到的错误信息生成对应的诊断信息时直接判断合格/不合格，如果分析报告不包含任何错误信息，则判定待分析变电站分析合格，否则判定待分析变电站分析不合格，并输出前述错误信息的相关提示，因此相对传统的带负荷检查而言，能够提高提高带负荷检查工作的工作效率和准确性。
[0034]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种继电保护带负荷检查智能相量分析仪，其特征在于:包括电流检测单元(I)和手持单元(2)，所述电流检测单元(I)包括电流相位解调电路(11)和电流检测传感器(12)，所述手持单元(2)包括模数转换电路(21)、中央处理模块(22)、输入模块(23)、存储模块(24)、显示输出模块(25)和电源模块(26)，所述电流相位解调电路(11)、电流检测传感器(12)分别与模数转换电路(21)的输入端相连，所述中央处理模块(22)的输入端分别与模数转换电路(21)、输入模块(23)相连,所述中央处理模块(22)的输出端与显不输出模块(25 )相连，所述存储模块(24)与中央处理模块(22 )相连，所述电源模块(26 )分别与中央处理模块(22 )、输入模块(23 )、存储模块(24 )、显示输出模块(25 )相连，所述电流相位解调电路(11 )、电流检测传感器(12)分别检测送电的变电站二次侧指定相的电流相位和电流幅值并通过模数转换电路(21)输出给中央处理模块(22)，所述中央处理模块(22)将模数转换电路(21)输出的变电站二次侧各相的电流相位和电流幅值存储在存储模块(24)中，所述中央处理模块(22 )根据输入模块(23 )输入的参数及存储模块(24 )存储的电流相位和电流幅值生成包括电流相位矢量图和诊断信息的分析报告并通过显示输出模块(25)输出。
【文档编号】G01R25/00GK203376392SQ201320491409
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】张伟, 夏建勋 申请人:国家电网公司, 国网湖南省电力公司检修公司