高压电容型设备在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高压电容型设备在线监测系统，该在线监测系统包括电流传感器、绝缘参数测试仪以及工控机；电流传感器通过绝缘参数测试仪接入工控机。本实用新型提供了一种可实时进行在线监测的高压电容型设备在线监测系统。
【专利说明】高压电容型设备在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力检测领域，涉及一种高压电容型设备在线监测系统，尤其涉及一种用于IlOkV及以上变电站容性设备的在线监测系统。
【背景技术】
[0002]随我国电力设备智能改造不断升级，高压设备状态监测、检修方面沿用的一些不配套落后设备管理制度将逐步淘汰。因此，如何变“计划检修”为“状态检修”，是电力部门改革与发展的重要课题。
实用新型内容
[0003]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可实时进行在线监测的高压电容型设备在线监测系统。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:本实用新型提供了一种高压电容型设备在线监测系统，其特殊之处在于:所述高压电容型设备在线监测系统包括电流传感器、绝缘参数测试仪以及工控机；所述电流传感器通过绝缘参数测试仪接入工控机。
[0005]上述绝缘参数测试仪包括单片机、电源、A/D转换器以及存储器；所述电源分别接入单片机以及A/D转换器；所述单片机与A/D转换器相连；所述存储器接入单片机；所述单片机与工控机相连；所述A/D转换器与电流传感器相连。
[0006]上述单片机是MSP430F149单片机。
[0007]上述A/D转换器的转换位数不低于10位。
[0008]上述A/D转换器是6通道16位的A/D转换器。
[0009]上述电流传感器是磁通穿心式电流传感器。
[0010]上述电流传感器是基于零磁通穿心式小电流互感原理的泄漏电流传感器。
[0011]本实用新型的优点是:
[0012]本实用新型提供了一种高压电容型设备在线监测系统，该系统综合利用了近年来最新的传感器技术、计算机、通信技术、现代人工智能和信息处理等最新技术，在对每项指标自动连续检测状态下，依据大量数据和曲线分析设备绝缘状态的变化趋势，从变化趋势中寻找危险征兆，从多项检测结果的比较中综合判断运行设备绝缘水平及状态，并且做到将分析结果直接传输到管理部门，给电力部门实现“状态检修”提供了必要的条件，是变电站实施状态检修重要的技术基础。可用于IIOkV及以上变电站容性设备的在线监测，它监测的对象包括有主变套管、耦合电容器、电流互感器、电容式电压互感器、主变铁芯、避雷器等高压设备的绝缘状态。监测的主要项目有:介质损耗，等值电容，泄漏电流，阻性电流，环境温、湿度，主变铁芯接地电流等，同时也监测主变电压值和频率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型所提供在线监测系统的结构框图；[0014]其中:
[0015]1-电流传感器；2_绝缘参数测试仪；3_工控机。
【具体实施方式】
[0016]参见图1，本实用新型提供了 一种高压电容型设备在线监测系统，该高压电容型设备在线监测系统包括电流传感器1、绝缘参数测试仪2以及工控机3 ;电流传感器I通过绝缘参数测试仪2接入工控机3。
[0017]绝缘参数测试仪2包括单片机、电源、A/D转换器以及存储器；电源分别接入单片机以及A/D转换器；单片机与A/D转换器相连；存储器接入单片机；单片机与工控机3相连；A/D转换器与电流传感器I相连。
[0018]单片机是MSP430F149单片机；A/D转换器的转换位数不低于10位，尤其是6通道16位的A/D转换器。
[0019]绝缘参数测试仪2是现场监测单元的核心，该装置的整体体系主要由MSP430F149单片机控制的数据采集模块构成。(1)MSP430F149单片机控制子系统控制A/D的时序并完成数据采集和相关的处理功能，最终将计算结果存放在外部存储器中。监测计算机会定时给测试仪发送“数据查询命令”，当MSP430F149单片机收到命令后，把数据处理的结果发送给监测计算机。通信模块是一个以MSP430F149单片机为核心的子系统，主要负责任务管理和通信管理。MSP430F149单片机响应监测计算机发来的查询命令，并以中断的方式访问MSP430F149单片机，最后通过I/O 口将输入/输出的数据通过光电转换模块，以无线通信的形式传送给监测计算机。(2)为了能精确地测量出介质损耗角，就必须保证绝缘参数测试仪2的采样速率和精度。采样速率由Shannon采样定理确定，采样精度由介质损耗角测量误差的绝对值指标确定，若该指标设定为0.001，采样系统的A/D转换位数应该在10位以上。本系统的A/D转换芯片选用的是高速率的A/D转换芯片。它是一款6通道16位的A/D芯片，可编程控制采样速率，可实现六通道同步采样，因此能同时采集三相电压和三相电流信号，保证了采样时间的一致性，避免了因不同时采样引起的相移误差，满足了介质损耗的测量精度和速度的要求。(3) MSP430F149单片机子系统主要完成数据的采集控制、数字低通滤波、加窗后离散傅立叶变换、校正插入计算，并且最终计算出电流值、频率值、泄漏电流与基准电压之间的相角差，以及等值电容等监测结果。
[0020]电流传感器I是磁通穿心式电流传感器I，优选基于零磁通穿心式小电流互感原理的泄漏电流传感器I。
[0021]磁通穿心式电流传感器I是在线监测系统的入口器件，也是关键器件，其性能的优劣直接影响测量精度以及绝缘状态分析诊断的准确性、可靠性。目前，常用于检测高压设备绝缘状况的传感器仍以电流传感器I居多。本系统采用的是一种基于零磁通穿心式小电流互感原理的泄漏电流传感器I。选用高导磁率新型的纳米晶态磁芯材料作铁心，由一个O型线圈、一个I/V变换电路和一组放大补偿电路组成，使铁心工作在接近理想的零磁通状态，提高了传感器角差和比差的稳定性，使其满足测量精度的要求。同时，根据磁化特性曲线反映出的输入电流和输出电流的关系，以及在不同温度下的角差变化特性曲线，我们预先存入数字信号处理器中，通过软件模拟和参数修正的方法，最终达到校准和精确测量的目的。[0022]本实用新型的基本工作原理描述如下:
[0023]绝缘参数测试仪2通过电流传感器I和基准源电压获得被测设备的泄漏电流、基准电压信号，通过计算获得被测设备绝缘特性的特征参数，这些数据通过光缆送到数据处理计算机，高压设备在线监测分析软件利用各设备末屏电流与基准源电压之间的相位差，以及PT 二次电压与基准源电压之间的相位差，求出被测设备的介质损耗和其它绝缘特性参数；并通过相互比较和趋势分析原理对所测数据进行分析、比较，从而对被测设备的绝缘状态作出判断。该系统采用分层分布式结构，数字化通信网络，抗干扰能力强，彻底解决了信号传输过程中的失真问题。
[0024]考虑到传统的电桥法、谐振法等硬件电路复杂、抗干扰性能差，本系统采用以快速傅里叶变换(FFT)为核心的纯数字方法，通过在FFT前对离散信号加窗函数，在FFT后用插入算法对频率、幅值和初始相角进行校正运算，求该信号基波的频率、幅值和初始相位角。该方法不需要复杂的模拟信号处理电路，且能有效地抑制谐波干扰。
【权利要求】
1.一种高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述高压电容型设备在线监测系统包括电流传感器、绝缘参数测试仪以及工控机；所述电流传感器通过绝缘参数测试仪接入工控机。
2.根据权利要求1所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述绝缘参数测试仪包括单片机、电源、A/D转换器以及存储器；所述电源分别接入单片机以及A/D转换器；所述单片机与A/D转换器相连；所述存储器接入单片机；所述单片机与工控机相连；所述A/D转换器与电流传感器相连。
3.根据权利要求2所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述单片机是MSP430F149 单片机。
4.根据权利要求3所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述A/D转换器的转换位数不低于10位。
5.根据权利要求4所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述A/D转换器是6通道16位的A/D转换器。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述电流传感器是磁通穿心式电流传感器。
7.根据权利要求6所述的高压电容型设备在线监测系统，其特征在于:所述电流传感器是基于零磁通穿心式小电流互感原理的泄漏电流传感器。
【文档编号】G01R31/00GK203444039SQ201320539806
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】谷亚军, 马旭斌, 唐崇年, 王睿, 陈晓刚 申请人:西安四环电力监控设备工程有限公司