变电站二次系统雷击过电压监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及过电压在线监测技术领域，特别是涉及一种变电站二次系统雷击过电压监测系统。
【背景技术】
[0002]过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于I分钟的长时间电压变动现象。过电压分外过电压和内过电压两大类，外过电压即为雷电过电压。为了防止雷电过电压破坏变电站的一次设备和二次设备等，一般在变电站的一次系统上安装避雷器，在二次系统上安装浪涌避雷器。由于变电站有众多的控制保护设备，避雷器安装在这些设备的电源或信号线入口处，安装点多且隐蔽，运行人员巡视时难以发现，由此雷击过电压在线监测技术就显得尤为重要。
[0003]目前过电压在线监测技术或系统均是针对一次系统或设备(强电系统的暂态过电压)。但是二次系统为弱电系统，由于过电压波形分散大和持续时间很短等原因，针对一次系统或设备的过电压在线监测技术并不适用于二次系统的过电压监测，并且迄今为止，国内外还没有关于二次系统的过电压在线监测相关文献的报道。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种变电站二次系统雷击过电压监测系统，能够实现变电站二次系统雷击过电压的在线监测。
[0005]一种变电站二次系统雷击过电压监测系统，包括低阻尼阻容串联分压器、阻容并联分压器、触发电路、信号处理电路、数据采集卡、后台机；阻容并联分压器输入端与低阻尼阻容串联分压器输出端相连，输出端分别与触发电路输入端、信号处理电路输入端相连；数据采集卡一端分别与触发电路输出端、信号处理电路输出端相连，另一端与后台机相连；
[0006]低阻尼阻容串联分压器获取变电站二次系统的浪涌过电压信号，并传输给阻容并联分压器；阻容并联分压器对浪涌过电压信号进行分压，得到过电压分压信号，将过电压分压信号分别传输给触发电路和信号处理电路；信号处理电路对过电压分压信号进行阻抗隔离和低通滤波，并将低通滤波后的过电压信号输入数据采集卡；触发电路将过电压分压信号和预设的门槛电压进行比较，在过电压分压信号超过门槛电压时，触发数据采集卡对信号处理电路输出的过电压信号进行采集；数据采集卡将采集的过电压信号发送给后台机；后台机对采集的过电压信号进行分析，根据分析的结果判断避雷器的动作可靠性。
[0007]本发明变电站二次系统雷击过电压监测系统，低阻尼阻容串联分压器获取浪涌过电压信号，阻容并联分压器对浪涌过电压信号分压，降低浪涌过电压的电压幅值，过电压分压信号一路进入触发电路进行过电压判断，确定是否需要过电压信号采集，另一路进入信号处理电路进行阻抗隔离和低通滤波，数据采集卡在触发状态时对信号处理电路输出的过电压信号进行采集，并传输给后台机进行过电压波形统计与分析，然后根据分析的结果判断避雷器动作的可靠性，从而指导变电站二次系统安装的避雷器的检修，保障变电站二次系统的安全正常运行。
【附图说明】
[0008]图1为本发明系统实施例一的结构示意图；
[0009]图2为本发明触发电路实施例的结构示意图；
[0010]图3为本发明信号处理电路实施例的结构示意图；
[0011]图4为本发明系统实施例二的结构示意图；
[0012]图5为本发明系统具体实施构架示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了更清晰的理解本发明解决的技术问题、采取的技术方案和达到的技术效果，下面结合附图对本发明系统的【具体实施方式】做详细描述。
[0014]如图1所示，一种变电站二次系统雷击过电压监测系统，包括低阻尼阻容串联分压器100、阻容并联分压器200、触发电路300、信号处理电路400、数据采集卡500、后台机600 ;阻容并联分压器200输入端与低阻尼阻容串联分压器100输出端相连，输出端分别与触发电路300输入端、信号处理电路400输入端相连；数据采集卡500 —端分别与触发电路300输出端、信号处理电路400输出端相连，另一端与后台机600相连；
[0015]低阻尼阻容串联分压器100获取变电站二次系统的浪涌过电压信号，并传输给阻容并联分压器200 ;阻容并联分压器200对浪涌过电压信号进行分压，得到过电压分压信号，将过电压分压信号分别传输给触发电路300和信号处理电路400 ;信号处理电路400对过电压分压信号进行阻抗隔离和低通滤波，并将低通滤波后的过电压信号输入数据采集卡500 ;触发电路300将过电压分压信号和预设的门槛电压进行比较，在过电压分压信号超过门槛电压时，触发数据采集卡500对信号处理电路400输出的过电压信号进行采集；数据采集卡500将采集的过电压信号发送给后台机600 ;后台机600对采集的过电压信号进行分析，根据分析的结果判断避雷器的动作可靠性。
[0016]对分压器的设计是一个很重要的环节。分压器的精度直接影响整个监测系统的精度，并且浪涌过电压信号的幅值很高且时间短，所以在选取分压器时不仅需要考虑分压器的精度问题，还需要考虑频响特性问题。另外，分压器的选取还需要考虑其长期运行的可靠性，发热、阻抗匹配等问题。纯电阻分压器不仅有幅值误差和相位误差，而且还有发热的问题，不适合长期运行。纯电容分压器尽管没有发热的问题，而且只有幅值误差，但是由于杂散电感，难免会产生高频震荡。所以本发明采用低阻尼阻容串联分压器100获取浪涌过电压信号，低阻尼阻容串联分压器100频响特性好，采样速率和精度高，符合浪涌过电压的检测要求。
[0017]从低阻尼阻容串联分压器100出来的信号幅值较高，超过电子元件的最高输入电压，需要进行二次分压。二次分压要保证波形的准确性，所以可以采用阻容并联分压器200对浪涌过电压信号进行分压，其中阻容并联分压器200方波响应在1ns (纳秒)以下。
[0018]触发电路300用于启动数据采集卡500的采样，只要任何一相电压超过预先设定的门槛电压，就触发数据采集卡500的A/D(模拟/数字)转换器进行过电压信号采样，否则处于等待状态。另外，触发电路300的阻抗和触发电路300整个回路是隔离开的，并且采用高速光电隔离，信号噪声比较小。
[0019]由于浪涌过电压的随机性，事先无法确定发生过电压的极性，所以如图2所示，所述触发电路300包括第一电压比较器3001、第二电压比较器3002、反相器3004、光电耦合器3005和逻辑与非门3006。需要说明的是，第一、第二并不对电压比较器的顺序和数量做以限定，仅仅为了区分一个电压比较器用于正极性电压比较触发，另一电压比较器用于负极性电压比较触发，电压比较器可以为CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)电压比较器。
[0020]第一电压比较器3001 —输入端与阻容并联分压器200输出端连接，另一输入端与提供门槛电压的参考电压源3003连接，输出端与光电耦合器3005输入端连接；第二电压比较器3002 —输入端与阻容并联分压器200输出端连接，另一输入端通过反相器3004与参考电压源3003连接，输出端与光电耦合器3005输入端连接；光电耦合器3005输出端通过逻辑与非门3006与数据采集卡500连接。
[0021]阻容并联分压器200输出的过电压分压信号分两路进入触发电路300，触发电路300采用双比较器组成窗口检测电路，实现正、负极性电压比较触发。用于正极性的电压比较器3001参考电平由参考电压源3003提供，用于负极性的电压比较器3002参考电平由同一参考电压源3003输出经反相器3004提供，由此实现正负参考电平同步调节。两电压比较器输出的信号经光电耦合器3005进行光耦隔离，其中光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点。光电耦合器3005将光耦隔离后的信号送至逻辑与非门3006形成触发逻辑电平，从而进入数据采集卡500的外触发通道，控制数据采集卡500的数据采集。
[0022]信号处理电路400主要是对过电压分压信号进行阻抗隔离和低通滤波。如图3所示，所述信号处理电路400包括连接于阻容并联分压器200和数据采集卡500之间的电压跟随器4001和有源低通滤波电路4002，其中电压跟随器4001和有