一种采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，特别是一种采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称GIS)在间隔扩建和检修后(特别是双母线接线GIS)，均需要在运行部分停电的情况下进行交流耐压试验。GIS扩建间隔或解体检修间隔与相邻运行部分仅通过隔离开关断开。若运行部分不停电，则交流耐压时隔离开关断口可能会发生试验电压与运行电压反向叠加导致隔离断口击穿进而危及运行设备的情况，因此DL/T 555、DL/T 617、DL/T 618等标准规定GIS耐压试验时相邻设备应断电并接地，否则应考虑由于突然击穿对原有部分造成的损坏采取措施。另外，考虑到一些重要的枢纽变电站以及带有电铁牵引站等重要负荷的GIS变电站，特别是双母线GIS，这些变电站对供电可靠性要求高，并且参考信号经过电缆传输，信号波形可能发生畸变；若信号电缆存在折损或质量问题，增加了短路的可能性；由于电压互感器的地线经过长电缆与控制箱的金属外壳地线相连，控制箱的金属外壳经过专用地线与地线汇流盘连接，GIS的地线也经过专用地线与地线汇流盘连接，所以电压互感器的地线与GIS的地线相距较远。在进行GIS耐压试验时，试验电压较高，一旦套管对地击穿，发生闪络或者击穿故障，导致地电位提高，对电压互感器形成电压冲击，危及电压互感器的正常运行，甚至造成其损坏。

因此，需要一种采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种安全的耐压试验参考信号的取样装置，采用光纤为传输媒介来获取PT二次电压信号。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提供的采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置，包括信号发射单元和信号接收单元；所述信号发射单元通过光纤将信号传输到信号接收单元。

进一步，所述信号发射单元包括降压电路、电平偏移电路、第一VFC电压频率转换器、光电发送器和第一电源电路；

所述降压电路的输入端用于接收PT电压互感器输入的PT二次信号；所述降压电路的输 出端与电平偏移电路的输入端连接；所述电平偏移电路的输出端与第一VFC电压频率转换器的输入端连接；所述第一VFC电压频率转换器的输出端与光电发送器连接；所述第一电源电路分别与降压电路、电平偏移电路、第一VFC电压频率转换器和光电发送器连接；

进一步，所述信号接收单元包括光电接收器、第二FVC频率电压转换器、电平偏移电路和第二电源电路；

所述光电接收器的输入端用于接收光电发送器发送的频率信号；所述光电接收器的输出与第二FVC频率电压转换器的输入端连接；所述第二FVC频率电压转换器的输出端与电平偏移电路的输入端连接；所述第二电源电路分别与光电接收器、第二FVC频率电压转换器、电平偏移电路和电源电路连接。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

本实用新型通过在PT二次侧选取的参考电压设置隔离转换装置来保护获取参考信号的安全性，避免来带电运行中的母线或出线PT二次侧发生短路导致PT损坏的事故现象。为GIS同频同相交流耐压控制装置提供了一种和运行设备同频率、同相位的原始信号。实现了输入GIS同频同相交流耐压试验控制装置的参考信号与现场信号取样PT之间的电气隔绝，切断了异常信号在参考信号取样PT和试验装置之间的互相传输。

本实用新型采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置，以解决直接从PT二次取电压信号通过电缆传递到控制箱所存在的信号波形畸变、短路可能性增大等问题，避免了试验过程中因参考信号取样环节不足引发的安全隐患。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

本实用新型的附图说明如下。

图1为信号发射单元框图。

图2为信号接收单元框图。

图3为GIS同频同相交流耐压参考信号选取接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图所示，本实施例提供的采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置，其特征在于：包括信号发射单元和信号接收单元；所述信号发射单元通过光纤将信号传输到信号接收单元。

所述信号发射单元包括降压电路、电平偏移电路、第一VFC电压频率转换器、光电发送器和第一电源电路；

所述降压电路的输入端用于接收PT电压互感器输入的PT二次信号；所述降压电路的输出端与电平偏移电路的输入端连接；所述电平偏移电路的输出端与第一VFC电压频率转换器的输入端连接；所述第一VFC电压频率转换器的输出端与光电发送器连接；所述第一电源电路分别与降压电路、电平偏移电路、第一VFC电压频率转换器和光电发送器连接；

所述信号接收单元包括光电接收器、第二FVC频率电压转换器、电平偏移电路和第二电源电路；

所述光电接收器的输入端用于接收光电发送器发送的频率信号；所述光电接收器的输出与第二FVC频率电压转换器的输入端连接；所述第二FVC频率电压转换器的输出端与电平偏移电路的输入端连接；所述第二电源电路分别与光电接收器、第二FVC频率电压转换器、电平偏移电路和电源电路连接。

实施例2

本实施例提供的采用光纤为传输媒介的PT二次电压信号隔离取样装置，解决了直接从PT二次取电压信号通过电缆传递到控制箱所存在的信号波形畸变、短路可能性增大等问题，避免了试验过程中因参考信号取样环节不足引发的安全隐患。

本实施例提供的PT二次信号是从现场的电压互感器汇控柜取出的PT二次电压信号，然后送入信号发射单元，信号发射单元内部经过信号处理，将模拟信号转换为数字信号，再经过光纤传送至信号接收单元。信号接收单元内部经过信号处理，将数字信号转换为模拟信号，实现了信号的还原，达到了隔离取样的目的

本实施例的FVC频率电压转换器采用美国ADI公司推出的高精度电压/频率转换器AD650，该C频率电压转换器由积分器、比较器、精密电流源、单稳多谐振荡器和输出晶体管组成。它既能用作电压频率转换器(以下简称为VFC),又可用作频率电压转换器，因此在通讯、仪器 仪表、雷达、远距离传输等领域得到广泛的应用。

采用VFC以频率形式传输模拟信号是远距离传输模拟信号而又不损失精度的最好解决方法。VFC将模拟输入信号转换为频率与其电压幅值对应的输出信号。它是模数转换器的另一种形式,是一种输出频率与输入信号成正比的电路。通过光电隔离器或者光纤在远距离传输线路上传输频率信号使其不受干扰是很容易实现的。FVC将输入信号转换为与其频率值对应的模拟电压信号，从而实现模拟信号的还原。它是数模转换器的另一种形式,是一种输出信号与输入频率成正比的电路。本装置主要由信号发射单元、信号接收单元两大部分组成。两者之间采用光纤进行连接。信号发射单元由降压电路、电平偏移电路、VFC电压频率转换器、光电发送器、电源电路组成，如图1所示。图1为信号发射单元框图；PT二次电压信号送往降压电路以及电源电路。降压电路的输出与电平偏移电路的输入相连接。电平偏移电路的输出与VFC电压频率转换器的输入相连接。VFC电压频率转换器的输出与光电发送器的输入相连接。光电发送器的输出外接光纤，将含有频率信息的数字信号发送出去。电源电路的输出送往降压电路、电平偏移电路、VFC电压频率转换器、光电发送器，为其提供工作电源。

PT二次电压信号额定值为100VAC或者为电压值较高，并且具有一定的带负载能力。电源电路由电源变压器、整流滤波电路、稳压电路组成，可以得到+15V、-15V、+5V三种电压。降压电路直接使用精密金属膜电阻进行分压，变为峰值为±4V的小信号。电平偏移电路对峰值为±4V的小信号叠加+5V的直流成分，得到1--9V的正电压信号。VFC电压频率转换器将正电压信号转换为含有频率信息的数字信号。

信号接收单元由光电接收器、FVC频率电压转换器、电平偏移电路、电源电路组成，如图2所示。图2为信号接收单元框图；光电接收器的输出与FVC频率电压转换器的输入相连接。FVC频率电压转换器的输出与电平偏移电路的输入相连接。电平偏移电路的输出即为希望得到的模拟信号，它与PT二次电压信号是完全一致的，仅仅是幅值成正比例的缩小。AC220V为内部的电源电路供电。电源电路由电源变压器、整流滤波电路、稳压电路组成，可以得到+15V、-15V、+5V三种电压。FVC频率电压转换器的输出为1--9V的正电压信号。电平偏移电路对1--9V的正电压信号叠加-5V的直流成分，得到-4V--4V的交流电压信号。信号发射单元、信号接收单元均含有电平偏移电路，还可以实现光纤故障的检测。正常情况下，信号发射单元的电平偏移电路输出电压最小为1V，则VFC电压频率转换器的输出频率有一个最小值。信号接收单元将这个最小输出频率转换为最小电压-4V。

一旦光纤未连接或者出现光纤故障，信号接收单元无法收到频率信号，则其FVC频率电压转换器的输出为0，电平偏移电路叠加-5V的直流成分后，得到-5V电压信号。对这个电压 信号进行检测识别，一旦小于-4V,即可以认为出现光纤故障，需要重新检查整个回路。所以整套装置具有一定的自检功能。以光纤为传输媒介的信号隔离方法。通过将获取的电压模拟信号经转换电路转变为数字信号，经光纤传输，再经过信号还原电路还原为电压模拟信号，实现了信号接收装置和信号源之间的电气隔离，避免了二者之间故障信号的互相传递。

实施例3

如图3所示，本实施例提供的GIS同频同相交流耐压试验装置，采用相邻设备运行电压(如取母线电压互感器二次侧电压)作为参考电压，通过谐振方式获取试验电压，并利用锁相环技术对其频率和相位进行实时动态跟踪，使试验电压与运行电压的频率和相位处于同频同相状态，现场同频同相GIS交流耐压接线如图1所示，如图中所示，本实施例提供的具有安全取样信号的同频同相耐压试验装置，包括同频同相试验电源、串联谐振装置、分压器、交流电源、转换隔离装置和控制箱；

所述交流电源与同频同相试验电源连接；所述同频同相试验电源通过串联谐振装置与分压器连接；所述分压器与连接于母线上的待测试间隔Cx连接；所述转换隔离装置设置于控制箱与电压互感器PT之间；所述控制箱与同频同相试验电源连接；所述电压互感器PT设备用于从母线上获取参考信号。

所述隔离转换装置将选取的参考信号以相位不变、频率不变的方式输出至GIS同频同相试验装置的控制箱中，作为试验高压输出的参考信号。

所述隔离转换装置包括参考信号判断模块和过流过压保护装置；所述参考信号判断模块用于从电压互感器PT接收参考信号，并判断参考信号是否为异常信号；所述过流过压保护装置与参考信号判断模块连接；所述过流过压保护装置用于切断电压互感器PT和控制箱之间连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。