一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压智能变电站容性设备领域，具体地是一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置。
【背景技术】
[0002]容性设备包括电容式套管、电流互感器、电容式电压互感器及耦合电容器等，其绝缘结构可视为由若干个电容器串联而成，数量约占变电站设备总数的40%~50%。容性设备的安全可靠运行关系到整个电网的稳定运行，而容性设备事故大部分是绝缘性能劣化引起的，因此及时有效地发现绝缘存在缺陷，对保障电网安全运行具有重要的意义。
[0003]当前采用较多的是预防性维修制度，主要根据电气设备预防性试验规程的规定对容性设备进行定期的停电试验、维修和维护，虽然对减少和防止事故的发生起到了一定的积极作用，但这种方法具有一定的盲目性，会造成人力、物力、财力的浪费，而且还会造成维修不足或维修过剩情况，不能及时、有效发现容性设备绝缘的潜伏故障。
[0004]目前已有不少文献对容性设备绝缘在线监测技术进行了研究，但多少存在着不足之处；例如，有采用分层(级)分布式CPU结构，但是其一台待测设备对应一台现场测试和处理单元的模块化设计，会造成系统复杂度高，安装维护困难等缺点；还有采用的是谐波分析法对采集信号进行处理，使介质损耗因数tan δ不受谐波分量的影响，但是其没有考虑由于采样对工频周期信号的截断和采样的非同步，会给谐波分析带来频率的泄漏效应和栅栏效应，使求得的基波信号参数产生误差，影响测量精度。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对上述问题，克服以上缺点，提供一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，本发明具有复杂度低、安装方便、维护方便、测量精度高的特点。
[0006]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其包括主控室上位机、RS485总线、容性设备绝缘在线监测装置、母线、电流传感器、被测容性设备；其结构要点是:所述容性设备绝缘在线监测装置包括信号调理电路、A/D采样保持电路、DSP控制电路、就地上位机；所述被测容性设备和母线共同接入电网，所述被测容性设备与电流传感器连接，所述电流传感器一端与地连接、另一端和母线共同与所述容性设备绝缘在线监测装置连接，容性设备绝缘在线监测装置与RS485总线连接，所述RS485总线与主控室上位机连接。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述容性设备绝缘在线监测装置包括数据采集和处理装置。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述数据采集和处理装置由单匝穿芯式零磁通电流传感器、电压传感器、信号预处理电路、DSP数据采集电路、通信接口电路及上位机系统构成。
[0010]进一步地，本发明所述数据采集和处理装置采用基于DSP+CPLD的硬件结构。
[0011]作为本发明的另一种优选方案，所述数据采集和处理装置通过RS485总线连接到主控上位机。
[0012]作为本发明的另一种优选方案，所述数据采集和处理装置与电流传感器和母线电压相连接，然后再连接到信号调理电路，最后再连接到就地上位机。
[0013]本发明的有益效果是。
[0014]本发明根据变电站现场的实际情况设计了一种就近集中采样、计算和远距离光纤传输相结合的改进的集中式系统，该系统由就地在线监测装置和主控室上位机组成；就地在线监测装置以DSP+CPLD为核心，可有效降低常规DFT算法由于采样对工频周期信号的截断和采样的非同步而带来频率的泄漏效应和栅栏效应，提高测量准确度。
[0015]本发明对容性设备绝缘在线监测系统进行了改进，采用就近集中采样、计算和远距离光纤传输相结合的改进的集中式系统，降低系统的复杂度，简化安装，方便维护；提高了该系统的抗干扰能力和测量精度，达到了系统设计的指标，且装置运行稳定。
【附图说明】
[0016]图1是本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置原理图。
[0017]图2是本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置结构框图。
[0018]图3是本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置的数据采集和处理装置结构框图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，为本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置原理图。其中包括主控室上位机、RS485总线、容性设备绝缘在线监测装置、母线、电流传感器、被测容性设备；所述容性设备绝缘在线监测装置包括信号调理电路、A/D采样保持电路、DSP控制电路、就地上位机；所述被测容性设备和母线共同接入电网，所述被测容性设备与电流传感器连接，所述电流传感器一端与地连接、另一端和母线共同与所述容性设备绝缘在线监测装置连接，容性设备绝缘在线监测装置与RS485总线连接，所述RS485总线与主控室上位机连接。
[0020]本发明采用就近集中采样、计算和远距离光纤传输相结合的改进的集中式系统。
[0021]所述数据采集和处理装置由单匝穿芯式零磁通电流传感器、电压传感器、信号预处理电路、DSP数据采集电路、通信接口电路及上位机系统构成；采用基于DSP+CPLD的硬件结构；所述数据采集和处理装置与电流传感器和母线电压相连接，然后再连接到信号调理电路，最后再连接到就地上位机。
[0022]所述容性设备绝缘在线监测装置包括数据采集和处理装置接收来自电流传感器和母线电压信号，信号经信号调理电路处理后，接数字电路模块进行采样，采样完成后将数据传送到就地上位机进行计算。信号调理电路主要实现模拟信号的滤波和放大，其作用是消除高次谐波干扰，将模拟信号放大到高速数据采集模块(A/D)采样的最佳范围。数字电路模块实现数据的采集、存储等功能，并将采集的数据传送到就地上位机进行计算。
[0023]所述数据采集和处理装置计算的结果都通过RS485总线上传到主控室内的数据管理与诊断系统做进一步的设备绝缘状况诊断和分析。
[0024]所述DSP数据采集电路具有强大的数字信号处理能力使其能够实时准确地完成对采集数据的计算，CPLD具有逻辑资源丰富、设计灵活、可在线编程等特点。系统采用DSP+CPLD硬件结构简化了系统硬件设计，增强了系统可靠性和可升级性，应用在容型设备在线监测系统中具有突出的优势。
[0025]如图3所示，为本发明一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置的数据采集和处理装置结构框图。图中包括A/D模块、DSP模块、FIFO模块、CPLD模块、串口通讯模块、实时时钟、供电电源模块、温度传感器、及其保护模块和看门狗电路。
[0026]由于电力系统内谐波含量丰富，且随时变化，谐波频率、谐波波形畸变率、谐波初相角等因素对介质损耗因素在线监测影响很大，给介质损耗角的测量带来了较大的误差。因此，本本发明通过低通滤波滤去高次谐波，并通过二次平滑软件滤波方法尽可能的滤去低次谐波，使谐波对介质损耗因数测量的影响降到最小。
[0027]在绝缘在线监测过程中，电网频率常用波动，很难保证在短时间内测得的电压、电流信号可以看作是平稳的周期信号。如果采用谐波分析法进行频谱分析，则会因为工频周期信号的截断和采样的非同步，而产生泄漏效应和栅栏效应，会给计算的频谱，尤其会给相位带来较大的误差，影响测量的精度。因此，本系统采用加窗插值的高精度DFT算法，可以有效的解决这个问题，提高测量精度。
【主权项】
1.一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其中包括主控室上位机、RS485总线、容性设备绝缘在线监测装置、母线、电流传感器、被测容性设备；其特征在于:所述容性设备绝缘在线监测装置包括信号调理电路、A/D采样保持电路、DSP控制电路、就地上位机；所述被测容性设备和母线共同接入电网，所述被测容性设备与电流传感器连接，所述电流传感器一端与地连接、另一端和母线共同与所述容性设备绝缘在线监测装置连接，容性设备绝缘在线监测装置与RS485总线连接，所述RS485总线与主控室上位机连接。2.根据权利要求1所述的一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其特征在于:所述容性设备绝缘在线监测装置包括数据采集和处理装置。3.根据权利要求2所述的一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其特征在于:所述数据采集和处理装置由单匝穿芯式零磁通电流传感器、电压传感器、信号预处理电路、DSP数据采集电路、通信接口电路及上位机系统构成。4.根据权利要求2所述的一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其特征在于:所述数据采集和处理装置采用基于DSP+CPLD的硬件结构。5.根据权利要求2所述的一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其特征在于:所述数据采集和处理装置通过RS485总线连接到主控上位机。6.根据权利要求2所述的一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置，其特征在于:所述数据采集和处理装置与电流传感器和母线电压相连接，然后再连接到信号调理电路，最后再连接到就地上位机。
【专利摘要】一种智能变电站容性设备绝缘远程在线监测装置。本发明具有复杂度低、安装方便、维护方便、测量精度高的特点。其中包括主控室上位机、RS485总线、容性设备绝缘在线监测装置、母线、电流传感器、被测容性设备；其结构要点是：所述容性设备绝缘在线监测装置包括信号调理电路、A/D采样保持电路、DSP控制电路、就地上位机；所述被测容性设备和母线共同接入电网，所述被测容性设备与电流传感器连接，所述电流传感器一端与地连接、另一端和母线共同与所述容性设备绝缘在线监测装置连接，容性设备绝缘在线监测装置与RS485总线连接，所述RS485总线与主控室上位机连接。
【IPC分类】G01R31/12
【公开号】CN105527546
【申请号】CN201410512884
【发明人】张学一
【申请人】张学一
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年9月29日