一种套管分压器装置的制作方法

1.本实用新型属于套管在线监测领域，具体地说是一种套管分压器装置。


背景技术：

2.变压器是变电站内核心设备,套管作为变压器的附件,是连接电力系统母线和变压器的桥梁,因此套管在变电站内是非常重要的电力设备之一。套管分压器，在国内市场应用较少，在国外市场应用较多。不过在一些南美国家，采用的都是无源分压器，输出电压仅仅作为计量应用。采用电磁式无源分压器居多，电子式很少进行深入研究。目前套管末屏引线输出的末屏信号仅用于监测计量套管的运行状态和绝缘状态，并没有一款输出的电压既可以用于计量，还可以对后续负载电路提供电源的装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种套管分压器装置。本实用新型针对变电站内套管内部结构和绝缘特点，设计的套管分压器装置分为六个组成单元，无源分压器单元、电源单元、电压放大单元、信号隔离单元、功率放大单元、状态指示单元。其中电压放大单元和功率放大单元将套管末屏输出的信号进行功率放大，驱动后续设备。无源分压器装置是将套管末屏信号引出，分压到需要的电压值。电源单元，是为整个装置提供电源，电源采用隔离模式。有源分压器在给后续负载提供大功率驱动时，还具有分段报警功能，可以对装置上电运行、过压、欠压等状态进行报警。不仅实现电压监测的功能，还具有提供一定功率电源的功能，具有广阔的市场需求和应用前景。
4.本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种套管分压器装置，包括顺序连接的无源分压单元、信号隔离单元、电压放大单元、功率放大单元、状态指示单元，以及与电压放大单元、功率放大单元、状态指示单元连接的电源单元；所述无源分压单元与变压器套管末屏引线连接。
5.所述无源分压单元包括在变压器套管末屏引线与地之间并联的二极管d4、电阻rvd、电阻r2、电容c1和电容c2；电容c2两端作为无源分压单元的输出端与信号隔离单元连接。
6.所述无源分压单元输出端通过屏蔽双绞线与信号隔离单元连接。
7.所述二极管d4为瞬态电压抑制二极管。
8.所述电阻rvd为亚敏电阻。
9.所述电压放大单元包括顺序连接的电压跟随电路和相位调节电路。
10.所述电压跟随电路包括运算放大器、电阻r59、r60和电容c19；所述运算放大器的正向输入端经过电阻r59与变压器套管末屏信号引线连接，反向输入端与运算放大器的输出端连接、还经电阻r60与芯片限流端ilim连接，第一相位补偿端cc1与第二相位补偿端cc2之间连有电容c19，运算放大器的输出端作为电压跟随电路的输出端。
11.所述相位调节电路包括电容c20、电感l2、滑动电阻rp2、电阻r61和电阻r58；电压
跟随运算放大器的输出端分别经电容c20、电感l2与滑动电阻rp2两端连接；所述电阻rp2的第三接线端通过电阻r61接地，还通过电阻r58与功率放大单元连接。
12.所述状态指示单元输出端与负载连接。
13.本实用新型具有以下有益效果及优点：
14.1.利用无源分压单元的电容分压原理，套管末屏信号通过分压电容c1，c2，输出电压稳定在110伏以下，该电压经过信号隔离单元、电压放大单元处理后可用于计量，对套管运行状态进行监测。
15.2.利用屏蔽双绞线将分压后的信号引入到信号隔离单元的输入端。保证传输的信号不受外界电磁干扰，屏蔽双绞线屏蔽层单点接地。
16.3.由于隔离单元输出信号阻抗较大，在与信号隔离单元输出连接的信号放大电路内增加电压跟随器连接方式，对信号隔离单元输出的电压信号进行处理，增加信号输入阻抗，减少信号的输出阻抗。
17.4.在电压跟随器后端输出的信号使用电阻电容电感的串并连方式构成了相位调节电路，实现对输出信号的相位调整。
18.5.本实用新型通过无源分压单元、信号隔离单元、电压放大单元和功率放大单元，实现对变电站套管一次电压和套管绝缘性能进行监测，输出电压同时具有一定的负载能力，可以为负载提供小功率电源。
附图说明
19.图1是本实用新型整套装置结构示意图；
20.其中，1、无源分压单元，2、信号隔离单元，3、电压放大单元，4、功率放大单元，5、状态指示单元，6、电源单元；
21.图2是无源分压单元电路图；
22.图3是电压放大单元中电压跟随和相位调整电路图。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
24.如图1所示，一种新型套管分压器装置，包括无源分压单元1、信号隔离单元2、电压放大单元3、功率放大单元4、状态指示单元5、电源单元6。
25.如图2所示，所述无源分压单元，包括瞬态电压抑制二极管、亚敏电阻、电阻和电容。采用电容分压原理，d4，rvd,r2,c1和c2采取并联方式，套管末屏信号接到d4,rvd，r2,c1,c2的一端，d4,rvd，r2,c1,c2的另一端接到大地上。当末屏输入信号过大时，瞬态电压抑制二极管能够快速进行阻抗变化，将电压钳位在安全值范围，末屏输入信号通过压敏电阻进行二次保护，根据电容分压原理，实现对电压的分压。输出的110v以下电压用于检测套管运行状态，当电压超出安全范围时，套管绝缘性能存在异常，需要立即进行检查，否则，套管运行正常。
26.所述信号隔离单元，采用隔离变压器，对无源分压器输出的电压信号进行隔离，隔离变压器空载电流小于8ma，额定电压110v。初次级绕组间可承受3000vac电压1分钟，漏电流不超过5ma。
27.所述电压放大单元，通过运算放大器组成放大电路，对隔离变压器输出的电压信号进行处理，包括电压跟随电路、相位调节电路。如图3所示。
28.电压跟随电路：隔离单元出来的电压信号接到电阻r59一端，r59电阻另一端接到运算放大器的信号正向输入端2引脚，信号负输入端1引脚接到输出引脚7，输出引脚7通过电阻r60接到运放的8引脚。运放第10引脚接到电源地，第12引脚接到电源正。第4引脚连接c19引脚的一端，c19另一引脚接到第6引脚。
29.相位调节电路：电压跟随电路运放7引脚输出的电压信号，接到电容c20和电感l2的一端，电容c20和电感l2并联。电容c20另一个引脚接到rp2第一引脚，l2电感另一个引脚接到rp2第二个引脚。rp2第三个引脚同时接到r58和r61上，r61另一个引脚接到电源地上。r58另一端是经过电压跟随和相位调节后的信号。
30.信号隔离单元输出的电压经运算放大器放大后输出至相位调节电路，利用电感上，电流相位落后电压。电容上，电流相位超前电压。因此通过电容、电感和电阻对相位进行调节。相位调节电路的输入信号接到电容c20和电感l2的一端，电容c20和电感l2另一端通过滑动变阻器连接，通过调整滑动变阻器，调节信号的相位信息，然后通过r58连接到下一级电路。
31.所述功率放大单元，通过功率放大器件，对放大后的电压信号进行功率放大。套管末屏分压出来的信号，负载能力只有1va，无法给后续电路供电。功率放大单元主要是对放大后的电压进行功率放大，以满足后续套管监测以及负载供电需求。
32.所述状态指示单元，包括信号监测和故障指示两个组成部分，信号检测部分采用运放，故障指示部分包括继电器，运放与继电器连接。通过运放对输入的电压信号进行监测比较，大于设定的阈值时，运放输出驱动信号，使故障指示部分的继电器线圈吸合，故障指示输出。为了防止故障电压点附近波动造成故障报警跳动，阈值比较采用滞回比较。根据继电器输出状态，判断当前是否存在异常报警。监测套管运行情况同时，还可以通过分段报警方式对电压进行报警提示。同时输出的电压还具有驱动小型负载能力，为其提供小功率电源。本装置的应用，可以更好的保证套管的安全运行。
33.所述电源单元，采用隔离变压器，将输入的ac120v，60hz的信号转换成两路输出，一路为
±
dc200v，另一路为dc24v。
±
dc200v为电压放大单元和功率放大单元供电，dc24v为状态指示单元供电。