电子式互感器状态监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种电子式互感器状态监测系统，包括分控单元、主控单元和输出单元；分控单元，用于采集电子式互感器的数据量信号和状态量信号，包括数据量采集单元、状态量采集单元、标准互感器采集单元、同步接口控制单元和录波存储控制单元；主控单元，用于监测、显示和存储电子式互感器的数据量信号误差和工作状态，包括控制模块、状态监控模块、准确度监控模块和录波监控模块；输出单元包括本地实时显示单元和远程实时显示单元。与现有技术相比，本发明提供的一种电子式互感器状态监测系统，能够监控多个电子式互感器、同步连接多个外部设备、精确监控设备的运行状态、记录长期状态和突发故障以及实现对电子式互感器的远程监控。
【专利说明】电子式互感器状态监测系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种互感器状态监测系统，具体涉及一种电子式互感器状态监测系 统。
【背景技术】
[0002] 电子式互感器是数字化变电站的关键设备，具有绝缘结构简单、无磁饱和、暂态响 应范围大、体积小、输出信号可直接输入微机化计量及保护设备接口等优点。但由于目前电 子式互感器长期运行的可靠性、寿命、误差特性不稳定、运行维护问题一直没有解决，影响 了电子互感器在电网中的推广应用。
[0003] 现场运行的电子式电流互感器在出现故障前，某些关键参数（例如绝缘状态、关 键元器件工作状态，电源供电等）会发生不同程度的变化，从而引起电子式互感器性能变 差，并逐渐劣化最终导致互感器故障，严重时将引发变电站事故。因此如果在互感器性能出 现故障前，通过状态监测系统监控这些关键参数的变化，实现提前预警，通知互感器厂家进 行维护或更换，便可避免其产生严重后果，保障现场运行的可靠性。
[0004] 同时在电子式互感器发生故障时，可通过该监控系统快速还原出故障时的各项参 数变化曲线，快速定位故障原因，从而实现故障快速排除。
[0005] 因此，为了能够准确的判断电子式互感器的运行状态，根据状态来判断是否可能 发生故障或者已经存在故障，做到提前预知故障和快速故障定位和恢复，需要一种长期监 测电子式互感器运行状态的设备。
【发明内容】
[0006] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种电子式互感器状态监测系统，所述 系统包括控制器，所述控制器包括分控单元和主控单元；所述主控单元与输出单元连接；
[0007] 所述分控单元，用于采集电子式互感器的数据量信号和状态量信号；
[0008] 所述主控单元，用于监测、显示和存储所述电子式互感器的数据量信号误差和工 作状态。
[0009] 优选的，所述分控单元包括数据量采集单元、状态量采集单元、标准互感器采集单 元、同步接口控制单元和录波存储控制单元；
[0010] 优选的，所述数据量采集单元包括至少一个合并单元接口和至少一个电子式互感 器接口；所述电子式互感器接口，用于连接被测互感器和标准互感器，传输被测互感器的数 据量信号和标准互感器的数据量信号；
[0011] 优选的，所述状态量采集单元包括至少一个合并单元接口、至少一个电子式互感 器接口和至少一个状态量专用接口；
[0012] 所述状态量专用接口包括至少一个状态量接口；所述状态量接口，用于连接被测 互感器的状态量专用接口，传输被测互感器的状态量信号；
[0013] 所述电子式互感器接口，用于连接被测互感器和标准互感器，传输被测互感器的 状态量信号和标准互感器的状态量信号；
[0014] 优选的，所述标准互感器采集单元包括至少一个标准互感器接口；所述标准互感 器接口与标准互感器的输出接口连接，传输标准互感器的数据量信号；
[0015] 优选的，所述同步接口控制单元包括至少一个同步信号接口；所述同步信号接口 与外部的同步信号发生器连接；所述同步接口控制单元将同步信号发送到主控单元，校正 所述主控单元的同步误差；
[0016] 优选的，所述录波存储控制单元包括至少一个录波存储设备接口；所述录波存储 设备接口与外部的录波存储设备连接；所述录波存储控制单元将主控单元的控制模块发送 的被测互感器的数据量信号、状态量信号和数据量信号误差存储到所述录波存储设备；
[0017] 优选的，所述主控单元包括控制模块、状态监控模块、准确度监控模块和录波监控 模块；
[0018] 优选的，所述控制模块将分控单元中数据量采集单元、状态量采集单元、标准互感 器采集单元和同步接口控制单元输出的数据量信号、状态量信号和同步信号，均发送到准 确度监控模块和状态监控模块；
[0019] 所述控制模块将所述准确度监控模块和所述状态监控模块的输出信号发送到录 波监控模块和输出单元；
[0020] 优选的，所述状态监控模块，接收所述控制模块发送的被测互感器的数据量信号 和状态量信号，将所述数据量信号与数据量阈值进行比较，将状态量信号与状态量阈值进 行比较，判断所述电子式互感器的运行状态是否正常；
[0021] 优选的，所述准确度监控模块，依据同步接口控制单元输出的同步信号，计算同一 时刻被测互感器和标准互感器的数据量信号误差；
[0022] 优选的，所述录波监控模块，依据采用的录波工作方式和录波存储控制单元要求 的信号存储格式，对所述控制模块发送的被测互感器的数据量信号、状态量信号和数据量 信号误差以及标准互感器的数据量信号和状态量信号进行处理，并将处理后的信号通过所 述控制模块发送到录波存储控制单元；
[0023] 所述录波工作方式包括长期自动录波和触发录波；
[0024] 优选的，所述输出单元包括本地实时显示单元和远程实时显示单元；
[0025] 所述本地实时显示单元包括显示设备和输入设备，通过输入设备调整对所述状态 监控模块、准确度监控模块和录波监控模块的参数设置，从而实时显示电子式互感器输出 信号的波形和误差值以及电子式互感器的工作状态；
[0026] 所述远程实时显示单元包括远程控制接口，向远程PC机发送电子式互感器的数 据量信号和状态量信号，使得所述远程PC机实时显示所述波形、所述误差值和所述工作状 态。
[0027] 与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0028] 本发明提供的一种电子式互感器状态监测系统，可直接对多个电子式互感器进行 状态监控；具备同时连接多个合并单元能力，可以同时监控多个合并单元；具备同步信号 接入功能，能够通过同步信号与连接的多个外部设备同步，能精确监控设备的运行状态；具 备准确度监测功能；具有录波功能，能存储关键信息，同时具备长期录波及触发录波功能， 记录长期状态及突发故障；具备远程连接功能，能够将所有的信息在远程PC机上进行处 理，方便数据保存。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0030] 图1 :本发明实施例中电子式互感器状态监测系统结构示意图；
[0031] 图2 :本发明实施例中电子式互感器状态监测系统结构图；
[0032] 图3 :本发明实施例中电子式互感器状态监测系统内部接线图；
[0033] 图4 :本发明实施例中状态量通信协议示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0035] 如图1所示本发明提供的一种电子式互感器状态监测系统包括分控单元11、主控 单元12和输出单元13三个部分；分控单元11，用于采集电子式互感器的数据量信号和状 态量信号；主控单元12,用于监测电子式互感器的数据量信号误差和工作状态；电子式互 感器包括被测互感器和标准互感器，二者的输入端均输入相同的测试信号。
[0036] 一、分控单元；
[0037] 如图2所示，分控单元11包括数据量采集单元111、状态量采集单元112、标准互 感器采集单元113、同步接口控制单元114和录波存储控制单元115。
[0038] 1、数据量采集单元包括Μ个合并单元接口和N个电子式互感器接口；电子式互感 器接口，用于连接被测互感器和标准互感器，传输被测互感器数据量信号和标准互感器数 据量信号；Μ和Ν至少为1 ;
[0039] 本实施例中与合并单元接口连接的合并单元包括至少一个电子式互感器接口。
[0040] 电子式互感器接口，可用于传输被测互感器的数据量信号和状态量信号，也可用 于专门传输数据量信号或者状态量信号；数据量信号发送给数据量采集单元，状态量信号 送给状态量采集单元。
[0041] 标准互感器接口，可用于传输标准互感器的数据量信号，将输入信号的数据量发 送给数据量采集单元。
[0042] 如图3所示，合并单元接口、电子式互感器接口均支持数据量信号的传输。
[0043] 数据量采集单元111按照接口协议要求将上述数据量信号组帧后发送到主控单 元12。
[0044] 如图3所示，数据量采集单元111接入多个合并单元信号时，数据采集单元111能 够对每个合并单元进行同时且相互独立的数据采集；每个合并单元接入多个电子式互感器 时，数据采集单元111对每个电子式互感器进行同时且相互独立的数据采集；
[0045] 所述合并单元与被测互感器接口之间，合并单元与标准互感器接口之间采用的通 信方式和协议包括RS232、RS422、RS485、FT3等，从而实现数据量采集单元111的数据量采 集信号、电子式互感器的输出信号和状态量信号的交互；
[0046] 所述合并单元与本实施例中电子式互感器状态监测系统的通讯采用包括 IEC61850-9-1，IEC61850-9-2, IEC61850-9-2LE，IEC60044-8 和 GOOSE 等，实现数据量信号 和状态量信号的交互。
[0047] 2、状态量采集单元112包括Μ个合并单元接口、N个电子式互感器接口和P个状 态量专用接口；电子式互感器接口，用于连接被测互感器和标准互感器，传输被测互感器状 态量信号和标准互感器状态量信号；状态量接口，用于连接被测互感器的状态量专用接口， 传输被测互感器状态量信号；Μ、Ν和Ρ至少为1。
[0048] 本实施例中与合并单元接口连接的合并单元包括至少一个电子式互感器接口。
[0049] 状态量专用接口包括至少一个状态量接口，与被测互感器状态量专用接口相连， 用于传输被测互感器的状态量信号。状态量专用接口之间能够同时且独立工作；技术人员 能够依据实际工况需要调整该状态量专用接口的数量；
[0050] 如图3所示，合并单元接口、电子式互感器接口、状态量专用接口均支持状态量信 号的传输。状态量采集单元按照接口协议要求将上述状态量信号组帧后发送到主控单元 12〇
[0051] 如图3所示，状态量采集单元接入多个电子式互感器时，状态量采集单元能够对 上述电子式互感器进行同时且独立的数据采集；
[0052] 本发明的另一优选实施例为数据量接口和状态量接口采用同一个接口进行信号 传输。
[0053] 3、标准互感器采集单元113包括至少一个标准互感器接口，该标准互感器接口与 标准互感器的输出接口连接，用于传输标准互感器的数据量信号；该数据量信号作为主控 单元12的标准信号，用于计算被测互感器输出信号的误差；
[0054] 标准互感器采集单元113按照接口协议要求将上述数据量信号组帧后发送到主 控单元12。
[0055] 4、同步接口控制单元114包括至少一个同步信号接口，与外部的同步信号发生器 连接，将同步信号接入主控单元12,校正其各模块的同步误差；
[0056] 本实施例中同步信号包括GPS信号、IRIG-B码、PPS秒脉冲信号等。
[0057] 5、录波存储控制单元115包括至少一个录波存储设备接口，与录波存储设备连 接，将电子式互感器的输出信号、输出信号误差和状态量信号等发送到录波存储设备。
[0058] 录波存储控制单元的录波工作方式包括长期自动录波和触发录波两种方式。长期 自动录波是指录波存储控制单元按照系统设定的录波频率，自动存储设置的监控信息；触 发录波是指在需要录波时通过人工触发进行录波，触发录波可在任意时刻，以任意时间间 隔进行。
[0059] 二、主控单元；
[0060] 如图2所示，主控单元包括控制模块122、状态监控模块121、准确度监控模块123 和录波监控模块124 ;控制模块122与输出单元13连接。
[0061] 状态监控模块121接收分控单元11发送的被测互感器的数据量信号和状态量信 号，将所述数据量信号与数据量阈值进行比较，将状态量信号与状态量阈值进行比较，判断 电子式互感器的运行状态是够正常；同时将状态量信号按照存储协议组帧后发送到录波监 控模块124。
[0062] 准确度监控模块123依据同步接口控制单元发送的同步信号，计算同一时刻被测 互感器和标准互感器的数据量信号的差值，得到所述被测互感器的输出误差信号；同时将 输出误差信号按照存储协议组帧后发送到录波监控模块124。
[0063] 录波监控模块124将控制模块发送的被测互感器的数据量信号、状态量信号和输 出误差信号以及标准互感器的数据量信号和状态量信号，依据录波工作方式和录波存储控 制单元要求的信号存储格式，并将处理后的信号通过所述控制模块发送到录波存储控制单 元；同时技术人员依据工况需求可以通过录波监控模块124调用录波存储设备中的信号数 据。
[0064] 所述录波监控模块，依据采用的录波工作方式和录波存储控制单元要求的信号存 储格式，对所述控制模块发送的被测互感器的数据量信号、状态量信号和数据量信号误差 以及标准互感器的数据量信号和状态量信号进行处理，并将处理后的信号通过所述控制模 块发送到录波存储控制单元；
[0065] 控制模块接收分控单元中数据量采集单元111、状态量采集单元112、标准互感器 采集单元113和同步接口控制单元114发送的数据量信号、状态量信号和同步信号，并将 上述数据量信号、状态量信号和同步信号均发送到准确度监控模块和状态监控模块进行处 理；
[0066] 控制模块将准确度监控模块和状态监控模块的输出信号发送到录波监控模块115 进行存储以及输出单元的本地实时显示单元131和远程实时显示单元132进行处理。
[0067] 本发明实施例中，主控单元12能够同时接收和处理至少2路的合并单元信号，被 测互感器的数据量信号、状态量信号，标准互感器的数据量信号、状态量信号，对计算输出 信号的误差等，并将上述信号发送到输出单元13进行显示。
[0068] 三、输出单元；
[0069] 输出单元13包括同步模块、本地实时显示单元131和远程实时显示单元132,二者 可以同时运行。
[0070] 1、本地实时显示单元131包括显示设备和输入设备，通过输入设备调整对状态监 控模块121、准确度监控模块123和录波监控模块124的参数设置，使得显示设备能够实时 显示电子式互感器输出信号的波形和误差值以及电子式互感器的工作状态；
[0071] 本实施例中显示设备可以采用液晶显示器，输入设备可以采用鼠标、键盘或触摸 输入设备。
[0072] 2、远程实时显示单元132包括远程控制接口，向远程PC机发送电子式互感器的输 出信号和状态量信号，使得远程PC机实时显示电子式互感器输出信号的波形和误差值以 及电子式互感器的工作状态；
[0073] 本实施例中远程PC机可以采用台式电脑、便携式电脑、平板电脑或手机。
[0074] 同步模块，用于将本地实时显示单元131的操作同步到远程PC机，同时也可以将 远程实时单元132的操作同步到本地PC机上。
[0075] 3、本实施例中被测互感器接口、标准互感器接口、数据量接口和状态量接口的数 目可以通过硬件接口的插拔形式进行配置，而上述接口的开关状态、参数通过本地实时显 示单元131的进行配置。
[0076] 四、本发明中可监测的电子式互感器状态量信号包括光源（驱动）状态，光功率状 态，半波电压状态，温度传感器状态，FPGA状态、ADC状态、参考信号状态、50Hz锁相信号状 态、同步状态、奇偶校验状态、绝缘气压等。
[0077] 被测互感器状态量专用接口的通信传输采用异步串行通信和以太网通信等手段； 其中，异步串行通信协议包括RS232、RS422、RS485等，以太网通信协议包括IEC61850-9-1， IEC61850-9-2, IEC61850-9-2LE， IEC60044-8 和 GOOSE 等。
[0078] 如图4示出了采用异步串行通信的状态量信号传输的发送顺序、起始符、截止符、 校验位等，其中数据发送顺序可按照需要进行配置。如果采用以太网单独通信时，只需要将 图4中的数据部分放入以太网通信协议中的数据字段。
[0079] 最后应当说明的是：所描述的实施例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做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。
【权利要求】
1. 一种电子式互感器状态监测系统，所述系统包括控制器，其特征在于，所述控制器包 括分控单元和主控单元；所述主控单元与输出单元连接； 所述分控单元，用于采集电子式互感器的数据量信号和状态量信号； 所述主控单元，用于监测、显示和存储所述电子式互感器的数据量信号误差和工作状 态。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分控单元包括数据量采集单元、状态量 采集单元、标准互感器采集单元、同步接口控制单元和录波存储控制单元。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据量采集单元包括至少一个合并单 元接口和至少一个电子式互感器接口；所述电子式互感器接口，用于连接被测互感器和标 准互感器，传输被测互感器的数据量信号和标准互感器的数据量信号。
4. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述状态量采集单元包括至少一个合并单 元接口、至少一个电子式互感器接口和至少一个状态量专用接口； 所述状态量专用接口包括至少一个状态量接口；所述状态量接口，用于连接被测互感 器的状态量专用接口，传输被测互感器的状态量信号； 所述电子式互感器接口，用于连接被测互感器和标准互感器，传输被测互感器的状态 量信号和标准互感器的状态量信号。
5. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述标准互感器采集单元包括至少一个标 准互感器接口；所述标准互感器接口与标准互感器的输出接口连接，传输标准互感器的数 据量信号。
6. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同步接口控制单元包括至少一个同步 信号接口；所述同步信号接口与外部的同步信号发生器连接；所述同步接口控制单元将同 步信号发送到主控单元，校正所述主控单元的同步误差。
7. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述录波存储控制单元包括至少一个录波 存储设备接口；所述录波存储设备接口与外部的录波存储设备连接；所述录波存储控制单 元将主控单元的控制模块发送的被测互感器的数据量信号、状态量信号和数据量信号误差 存储到所述录波存储设备。
8. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控单元包括控制模块、状态监控模 块、准确度监控模块和录波监控模块。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制模块将分控单元中数据量采集单 元、状态量采集单元、标准互感器采集单元和同步接口控制单元输出的数据量信号、状态量 信号和同步信号，均发送到准确度监控模块和状态监控模块； 所述控制模块将所述准确度监控模块和所述状态监控模块的输出信号发送到录波监 控模块和输出单元。
10. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述状态监控模块，接收所述控制模块发 送的被测互感器的数据量信号和状态量信号，将所述数据量信号与数据量阈值进行比较， 将状态量信号与状态量阈值进行比较，判断所述电子式互感器的运行状态是否正常。
11. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述准确度监控模块，依据同步接口控制 单元输出的同步信号，计算同一时刻被测互感器和标准互感器的数据量信号误差。
12. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述录波监控模块，依据采用的录波工作 方式和录波存储控制单元要求的信号存储格式，对所述控制模块发送的被测互感器的数据 量信号、状态量信号和数据量信号误差以及标准互感器的数据量信号和状态量信号进行处 理，并将处理后的信号通过所述控制模块发送到录波存储控制单元； 所述录波工作方式包括长期自动录波和触发录波。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出单元包括本地实时显示单元和远 程实时显示单元； 所述本地实时显示单元包括显示设备和输入设备，通过输入设备调整对所述状态监控 模块、准确度监控模块和录波监控模块的参数设置，从而实时显示电子式互感器输出信号 的波形和误差值以及电子式互感器的工作状态； 所述远程实时显示单元包括远程控制接口，向远程PC机发送电子式互感器的数据量 信号和状态量信号，使得所述远程PC机实时显示所述波形、所述误差值和所述工作状态。
【文档编号】G01R35/02GK104215929SQ201410495139
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】胡蓓, 张勤, 叶国雄, 郭克勤, 黄华, 刘翔, 刘彬, 童悦, 熊俊军, 万罡, 冯翔翔, 王晓周, 邬文亮, 邓小聘, 陈鹏, 杨帆, 代静, 汪英英, 孟迪, 胡敏 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 富凯仕智能技术（北京）有限公司