CN103576032A - 一种电力设备的在线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力设备的在线检测装置及方法，其中装置包括：计算机和至少一个测试单元；计算机上创建有至少一个虚拟仪器；虚拟仪器包括数据采集单元；每个测试单元包括传感器、信号调理单元和被测试的电力设备；其中，传感器与被测试的电力设备连接，用于获取被测试的电力设备的采样信号并将采样信号发送至信号调理单元；信号调理单元用于对采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为计算机能够识别的采样数据并通过数据采集单元将其发送至计算机；计算机用于对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对测试结果进行显示。本发明方便了多项目的联合测试，降低了硬件成本，提高了工作效率。

Description

一种电力设备的在线检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电力检测领域，特别涉及一种基于虚拟仪器的电力设备的在线检测装置及方法。

背景技术

在推进智能电网建设过程中，电网的自愈能力首先是建立在各高压电气设备的自诊断基础上的，而检测技术是实现自诊断的技术基础。目前现场例行或诊断性试验中所使用的试验仪器基本都是基于MCU（Micro Control Unit，微控制单元）的结构，每种试验仪器为完成特定的功能设计有专用电路板，对于某种试验项目来说，这种试验仪器设计模式具有高可靠性、高性价比特点。但如果把各种试验项目组合在一起的话，这种试验仪器的弊端就暴露出来。一是不同试验仪器功能结构不同，试验人员要熟悉每种试验仪器的使用方法以及试验仪器的外包装结构；二是各种试验仪器自成系统，不同试验仪器需要不同的接口和通讯协议与上位机通讯，甚至有的试验仪器根本就没有联网功能。不具有通用部分，不利于试验系统平台的搭建。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力设备的在线检测装置及方法，以方便多项目的联合测试，降低硬件成本，提高工作效率。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种电力设备的在线检测装置，装置包括：

计算机和至少一个测试单元；计算机上创建有至少一个虚拟仪器；虚拟仪器包括数据采集单元；

每个测试单元包括传感器、信号调理单元和被测试的电力设备；

其中，传感器与被测试的电力设备连接，用于获取被测试的电力设备的采样信号并将采样信号发送至信号调理单元；

信号调理单元用于对采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为计算机能够识别的采样数据并通过所述数据采集单元将其发送至计算机；

计算机用于对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对测试结果进行显示。

优选的，计算机上创建有多个虚拟仪器。

优选的，装置还包括：激励源，用于向被测试的电力设备提供激励；

或；

计算机还用于向被测试的电力设备提供激励。

优选的，被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪；

传感器包括电流互感器和电压互感器；

电流互感器用于获取避雷器阻性电流测试仪的电流采样信号；

电压互感器用于获取避雷器阻性电流测试仪的电压采样信号；

信号调理单元具体用于对电流采样信号和电压采样信号进行调理，转换为计算机能够识别的采样数据，并对电压采样信号进行信号过零点调理。

优选的，信号调理单元具体用于将电压采样信号通过不断移相依次与基准信号进行波形比较，判断波形相似系数并当波形相似系数不大于预设阈值时，计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量；其中，基准信号以其中一个电压采样信号进行定义。

本发明还提供了一种电力设备的在线检测方法，应用在上述的装置中，方法包括：

传感器获取被测试的电力设备的采样信号并将采样信号发送至信号调理单元；

信号调理单元对采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为计算机能够识别的采样数据并通过数据采集单元将其发送至计算机；

计算机对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对测试结果进行显示。

优选的，计算机上创建有多个虚拟仪器。

优选的，装置还包括激励源，方法还包括：激励源向被测试的电力设备提供激励；

或；

方法还包括：计算机向被测试的电力设备提供激励。

优选的，被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪；传感器包括电流互感器和电压互感器；

传感器获取被测试的电力设备的采样信号包括：

电流互感器获取避雷器阻性电流测试仪的电流采样信号，电压互感器获取避雷器阻性电流测试仪的电压采样信号；

信号调理单元对采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为计算机能够识别的采样数据包括：

信号调理单元对电流采样信号和电压采样信号进行调理，转换为计算机能够识别的采样数据，并对电压采样信号进行信号过零点调理。

优选的，对电压采样信号进行信号过零点调理包括：

将电压采样信号通过不断移相依次与基准信号进行波形比较，判断波形相似系数；基准信号以其中一个电压采样信号进行定义；

当波形相似系数不大于预设阈值时，计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量。

本发明的有益效果是：

本发明通过在计算机上创建虚拟仪器，实现了在计算机上模拟各种试验仪器对电力设备的测试。同一计算机上可以创建多个虚拟仪器，以模拟多个试验仪器，方便多项目的联合测试，降低了硬件成本。而就某一虚拟仪器而言，可通过修改G语言来实现工作机制的改变，而无需像普通试验仪器那样不断修改设计原理图和电路板来实现，提高了工作效率。

附图说明

图1为实施例一的有线通信电力设备的在线检测装置结构图；

图2为实施例一的无线通信电力设备的在线检测装置结构图；

图3为实施例一的避雷器阻性电流测试仪的在线检测装置结构图；

图4为实施例二的电力设备的在线检测方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种电力设备的在线检测装置，参见图1，该装置包括：

至少一个测试单元和计算机。本发明中的计算机可以是PC或是工控机或相关的虚拟终端等。

其中每个测试单元包括传感器11、信号调理单元12和被测试的电力设备13。

计算机上创建有至少一个虚拟仪器14（图中只示出一个）。虚拟仪器14由数据采集单元141、驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，数据采集单元141为硬件接口，具体可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层驱动软件与真实的系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与方便。

在本发明中，多个虚拟仪器可以共用一个硬件接口。当然对于特殊的测试，也可以设置专门的硬件接口。

虚拟仪器与测试单元相对应。如当被测试的电力设备为电能质量谐波分析仪时，对应的虚拟仪器的面板就设置有与电能质量分析仪相关的界面、控件等，同样的，当被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪时，对应的虚拟仪器的面板就设置有与避雷器阻性电流测试仪相关的界面、控件等。

在实际应用中，经常需要把各种试验项目组合在一起进行测试。为此，可以在计算机上创建多个对应的虚拟仪器，以对多个被测试的电力设备进行测试。

在初始化时，计算机通常需要向数据采集单元141发送初始化指令，选择要开启的通道等。

在测试中，传感器11与被测试的电力设备13连接，用于获取被测试的电力设备13的采样信号并将采样信号发送至信号调理单元12。

信号调理单元12用于对采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为计算机能够识别的采样数据并将其通过数据采集单元141发送至计算机。该信号调理单元12具体的可以为数字信号电路。

需要明确的是此处的调理既包括将采样信号的类型转换为计算机能够接收并识别的信号类型，也包括对采样信号进行平滑处理以获取更有效的信号等。

计算机用于对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备13对应的虚拟仪器14对测试结果进行显示

其中，计算机的处理器15具体用于对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备13对应的虚拟仪器14对测试结果进行显示。

在具体的测试中，有一些被测试的电力设备需要外加的直流或交流激励源配合进行测量，如变压器直流电阻测试仪、互感器变比测试仪、绝缘电阻测试仪等设备。为此，在本发明的实施例中，所述的检测装置还包括：激励源16，用于向被测试的电力设备提供激励。在被测试的电力设备需要的电压比较小的情况下，也可以用计算机直接向被测试的电力设备提供激励。

进一步的，不同的被测试的电力设备或同意被测试的电力设备在不同的时间需要的激励源不同，为此，可通过计算机对激励源进行控制。

本发明为在线检测装置，测试单元1可以通过图1所示的无线或图2所示的有线方式与计算机进行通信。

图1中，信号调理单元12通过RF发射单元171、RF接收单元172将电压采样信号发送至计算机。

图2中包括传感器21、信号调理单元22和被测试的电力设备23、计算机以及激励源26。其中计算机具有处理器25并创建有多个虚拟仪器24（图中只示出一个）、虚拟仪器24具有数据采集单元241。

其与图1的不同之处在于，信号调理单元将电压采样信号通过有线的方式发送至计算机。

以下，以被测试的电力设备避雷器阻性电流测试仪为例，对本发明进行详细说明。

如图3所示，避雷器阻性电流测试仪的在线检测装置包括被测试的避雷器阻性电流测试仪31、传感器、信号调理单元33、虚拟终端34、虚拟终端34的处理器36以及创建在虚拟终端34上的虚拟仪器35。其中虚拟仪器35还包括数据采集单元351。

其中传感器包括电流互感器321和电压互感器322。

电流互感器321用于获取避雷器阻性电流测试仪31的电流采样信号。根据避雷器阻性电流测试仪31是否允许改变一次接线方式的不同，本发明可采用加装穿心式高导磁电流互感器在避雷器阻性电流测试仪31的放电计数器下端的方式或采用低漏磁高精度的电流互感器并接在放电计数器两端的方式获取电流采样信号。

电压互感器322用于获取避雷器阻性电流测试仪31的电压采样信号。

信号调理单元33具体用于对电流采样信号和电压采样信号进行调理，转换为虚拟终端34能够识别的采样数据。在采样电压信号时，电压角度信号的误差要在可控范围，以保证测量的正确性。

本发明中采用过零比较法确定电压波形角度差，即取出两个波形一个时间周期内的两个相应过零点，计算这两个零点之间的时间差，与整个时间周期比较，然后推算出两个波形的相角差。这个方法的特点是直接，没有过多运算量，速度快。但缺点是对过零点的的获取要足够精确，不然会造成很大误差，但在高压线路的工作过程中，仪器可能处于强烈的电磁场干扰中，对过零点的精确取得造成了困难。

为了避免难以捕捉过零点的问题本发明可采取如下的比较方案，即将一个电压采样信号定义为基准信号，其波形定为基准波形，将另一个电压采样信号与之比较，通过对比较信号的不断移相，来和基准信号进行波形比较，待波形相似系数符合要求时计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量。

信号调理单元33将调理后的采样数据通过数据采集单元351发送至虚拟终端34，并通过处理器36进行分析处理获得测试结果，之后调用对应的额虚拟仪器35进行显示。

本发明基于虚拟仪器的设置，能够利用共用的计算机平台，对多个电力设备进行测试，省却了专用测试仪器的成本。而且，对于同一虚拟仪器，可以修改G语言来实现仪器工作机制的改变，而不是像普通仪器设计那样不断修改设计原理图和电路板来实现，提高了工作效率。

对应上述方法，本发明实施例二还提供了一种电力设备的在线检测方法，应用在如上述在线检测装置中。如图4所示，该方法包括：

S11、传感器获取被测试的电力设备的采样信号并将采样信号发送至信号调理单元。

S12、信号调理单元对采样信号进行调理，对其进行滤波处理将其转换为计算机能够识别的采样数据并将其通过数据采集单元发送至计算机。该信号调理单元具体的可以为数字信号电路。

本发明可为线检测，信号调理单元可以通过图1所示的无线方式或图2所示的有线方式与计算机进行通信。

S13、计算机对采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对测试结果进行显示。本发明中的计算机可以是PC或是工控机或相关的虚拟终端等。

在具体的测试中，有一些被测试的电力设备需要外加的直流或交流激励源配合进行测量，如变压器直流电阻测试仪、互感器变比测试仪、绝缘电阻测试仪等设备。为此，在本发明的实施例中，所述的检测装置还包括：激励源，向被测试的电力设备提供激励。在被测试的电力设备需要的电压比较小的情况下，也可以用计算机直接向被测试的电力设备提供激励。

以被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪为例，其传感器包括电流互感器和电压互感器。其流程如下：

传感器获取被测试的电力设备的采样信号包括。

电流互感器获取避雷器阻性电流测试仪的电流采样信号，电压互感器获取避雷器阻性电流测试仪的电压采样信号。

信号调理单元对电流采样信号和电压采样信号进行调理，转换为计算机能够识别的采样数据，并对电压采样信号进行信号过零点调理。

其中对电压采样信号进行信号过零点调理包括：

将电压采样信号通过不断移相依次与基准信号进行波形比较，判断波形相似系数；基准信号以其中一个所述电压采样信号进行定义；

若波形相似系数不大于预设阈值时，计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量。

需要说明的是，本发明的装置和方法实施例相对应，相关部分可互相参考。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上仅为本发明的一个具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电力设备的在线检测装置，其特征在于，所述装置包括：

计算机和至少一个测试单元；所述计算机上创建有至少一个虚拟仪器；所述虚拟仪器包括数据采集单元；

每个所述的测试单元包括传感器、信号调理单元和被测试的电力设备；

其中，所述传感器与所述被测试的电力设备连接，用于获取所述被测试的电力设备的采样信号并将所述采样信号发送至所述信号调理单元；

所述信号调理单元用于对所述采样信号进行调理，对所述采样信号进行滤波处理并将其转换为所述计算机能够识别的采样数据并通过所述数据采集单元将其发送至所述计算机；

所述计算机用于对所述采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对所述测试结果进行显示。

2.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述计算机上创建有多个虚拟仪器。

3.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述装置还包括：激励源，用于向所述被测试的电力设备提供激励；

或；

所述计算机还用于向所述被测试的电力设备提供激励。

4.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪；

所述传感器包括电流互感器和电压互感器；

所述电流互感器用于获取所述避雷器阻性电流测试仪的电流采样信号；

所述电压互感器用于获取所述避雷器阻性电流测试仪的电压采样信号；

所述信号调理单元具体用于对所述电流采样信号和所述电压采样信号进行调理，转换为所述计算机能够识别的采样数据，并对所述电压采样信号进行信号过零点调理。

5.如权利要求4所述的在线检测装置，其特征在于，所述信号调理单元具体用于将所述电压采样信号通过不断移相依次与基准信号进行波形比较，判断波形相似系数并当所述波形相似系数不大于预设阈值时，计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量；其中，所述基准信号以其中一个所述电压采样信号进行定义。

6.一种电力设备的在线检测方法，应用在如权利要求1所述的装置中，其特征在于，所述方法包括：

传感器获取被测试的电力设备的采样信号并将所述采样信号发送至信号调理单元；

所述信号调理单元对所述采样信号进行调理，对所述采样信号进行滤波处理并将其转换为所述计算机能够识别的采样数据并通过所述数据采集单元将其发送至所述计算机；

所述计算机对所述采样数据进行分析处理获得测试结果并调用与被测试的电力设备对应的虚拟仪器对所述测试结果进行显示。

7.如权利要求6所述的在线检测方法，其特征在于，所述计算机上创建有多个虚拟仪器。

8.如权利要求6所述的在线检测方法，其特征在于，所述装置还包括激励源，所述方法还包括：所述激励源向所述被测试的电力设备提供激励；

或；

所述方法还包括：所述计算机向所述被测试的电力设备提供激励。

9.如权利要求6所述的在线检测方法，其特征在于，所述被测试的电力设备为避雷器阻性电流测试仪；所述传感器包括电流互感器和电压互感器；

所述传感器获取所述被测试的电力设备的采样信号包括：

所述电流互感器获取所述避雷器阻性电流测试仪的电流采样信号，所述电压互感器获取所述避雷器阻性电流测试仪的电压采样信号；

所述信号调理单元对所述采样信号进行调理，对其进行滤波处理并将其转换为所述计算机能够识别的采样数据包括：

所述信号调理单元对所述电流采样信号和所述电压采样信号进行调理，转换为所述计算机能够识别的采样数据，并对所述电压采样信号进行信号过零点调理。

10.如权利要求9所述的在线检测方法，其特征在于，所述对所述电压采样信号进行信号过零点调理包括：

将所述电压采样信号通过不断移相依次与基准信号进行波形比较，判断波形相似系数；所述基准信号以其中一个所述电压采样信号进行定义；

若所述波形相似系数不大于预设阈值时，计算相移角差以分解得到避雷器的阻性电流分量。

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