CN103630867A - 一种互感器带电校验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种互感器带电校验装置，包括：被校验端、标准端及主站，其中，被校验端包括：被校验互感器、第一传感信号采集及通信装置，被校验互感器通过光纤与第一传感信号采集及通信装置连接；第一传感信号采集及通信装置采集被校验互感器的测量数据，对测量数据进行模数转换，并通过光纤将转换后的测量数据传送给主站；标准端包括：标准装置、第二传感信号采集及通信装置，标准装置通过光纤与第二传感信号采集及通信装置连接；第二传感信号采集及通信装置采集标准装置的标准数据，对标准数据进行模数转换，并通过光纤将转换后的标准数据传送给主站；主站接收转换后的测量数据及标准数据，并根据转换后的测量数据及标准数据计算比差和角差。

Description

一种互感器带电校验装置

技术领域

[0001] 本发明是关于电力系统中的互感器技术，具体地，是关于一种互感器带电校验装置。

背景技术

[0002] 电能计量系统作为电能交易准确、公平的基础，必须经久耐用且精确性高。在计量系统中即使只存在一个微小的计量误差，随着长时间的积累也将可能引起电能交易中极大的误差。目前对整个计量系统检定是分元件进行的，即分别对电压、电流互感器的比差和角差检定，电压互感器二次压降的测定，电能表的误差检定等。

[0003] 计量系统中的二次测量设备都要进行周期性的现场检验工作，测量互感器检定周期相对二次回路测量的检定周期较长，因此互感器在检定周期内出现超差或者其他精度问题，只进行二次回路压降测试是无法检出的。近10年来互感器现场检定试验的结构统计表明，有近20%的互感器存在精度超差的问题。这对于讲求公平、公正的电力交易来说，是不能允许的。

[0004] 单纯依靠缩短互感器检定周期不是解决问题的有效办法，因为目前互感器现场精度校验必须在设备停电的情况下才能实施。随着电网发展和负荷侧对电能需求的提高，短时停电所带来的损失也是非常巨大的。因此对互感器精度校验的最佳解决办法是开展带电检测工作，而传统的互感器校验方法无法对被测互感器进行24小时(甚至更长的温度变化周期)的精度比对性检测。

发明内容

[0005] 本发明实施例的主要目的在于提供一种互感器带电校验装置，以实现对互感器进行带电校验，从而提高互感器的测量精度。

[0006] 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种互感器带电校验装置，该互感器带电校验装置包括:被校验端、标准端及主站，其中，所述被校验端包括:被校验互感器、第一传感信号采集及通信装置，所述被校验互感器通过光纤与所述第一传感信号采集及通信装置连接；所述第一传感信号采集及通信装置采集所述被校验互感器的测量数据，对所述测量数据进行模数转换，并通过所述光纤将所述转换后的测量数据传送给所述主站；所述标准端包括:标准装置、第二传感信号采集及通信装置，所述标准装置通过光纤与所述第二传感信号采集及通信装置连接；所述第二传感信号采集及通信装置采集所述标准装置的标准数据，对所述标准数据进行模数转换，并通过所述光纤将所述转换后的标准数据传送给所述主站；所述主站接收所述转换后的测量数据及标准数据，并根据所述转换后的测量数据及标准数据计算比差和角差。

[0007] 在一实施例中，当上述被校验互感器为电流互感器时，所述标准装置为双层磁芯开口式高压电流传感器。

[0008] 具体地，上述双层磁芯开口式高压电流传感器的磁芯包括:主磁芯及感应磁芯，所述主磁芯设置在一屏蔽壳体中，所述感应磁芯设置在所述主磁芯内侧。

[0009] 在一实施例中，当上述被校验互感器为电压互感器时，所述标准装置为全屏蔽绝缘电容式分压器。

[0010] 具体地，上述全屏蔽绝缘电容式分压器包括:电容分压装置，具有高压电极和中压电极，所述中压电极为环绕所述高压电极并与所述高压电极同轴的筒形电极；双层圆筒壳体，环绕所述中压电极并与所述高压电极同轴；多路温度感应装置，包含多个温度传感器，用于监测所述全屏蔽绝缘电容式分压器的温度信息。

[0011] 在一实施例中，上述第一传感信号采集及通信装置包括:第一数字处理前端，用于对所述第一传感信号采集及通信装置进行控制；第一采集模拟前端，用于采集所述被校验互感器的测量数据；第一模拟及数字处理前端，用于对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理及对所述测量数据进行模数转换；第一光纤同步触发系统，用于通过所述光纤输出授时时钟，以触发所述被校验端和标准端进行同步采样；第一数据通讯系统，采用光纤以太网方式实时传输所述转换后的测量数据。

[0012] 在一实施例中，上述第二传感信号采集及通信装置包括:第二数字处理前端，用于对所述第一传感信号采集及通信装置进行控制；第二采集模拟前端，用于采集所述标准装置的标准数据；第二模拟及数字处理前端，用于对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理及对所述标准数据进行模数转换；第二光纤同步触发系统，用于通过所述光纤输出授时时钟，以触发所述标准端和被校验端进行同步采样；第二数据通讯系统，采用光纤以太网方式实时传输所述转换后的标准数据。

[0013] 在一实施例中，当上述被校验互感器为电流互感器时，所述测量数据和标准数据为电流信号；当上述被校验互感器为电压互感器时，所述测量数据和标准数据为电压信号。

[0014] 在一实施例中，上述标准端还包括:电源供电装置，与所述第二传感信号采集及通信装置连接，所述电源供电装置包括:激光供能结构及高压侧CT取电电路，所述激光供能结构与高压侧CT取电电路并联连接。

[0015] 本发明的有益效果在于，通过本发明的互感器带电校验装置，实现对被测互感器进行24小时带电校验，在线对互感器的工作特性进行判断，减少了传统互感器校验方法中因需要短时停电所带来的损失。

附图说明

[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1为根据本发明实施例的互感器带电校验装置的结构示意图；

[0018] 图2为根据本发明实施例的全屏蔽绝缘电容式分压器的结构示意图；

[0019]图3为根据本发明实施例的传感信号采集及通信装置5的结构示意图；

[0020]图4为根据本发明实施例的传感信号采集及通信装置7的结构示意图；

[0021] 图5为根据本发明实施例的激光供能结构的结构示意图；

[0022] 图6为根据本发明实施例的高压侧CT取电电路结构示意图；[0023] 图7为根据本发明实施例的电流和电压互感器现场校验系统的结构示意图。具体实施方式

[0024] 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作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。

[0025] 如图1所示，本发明实施例提供一种互感器带电校验装置，该互感器带电校验装置包括:被校验端1、标准端2及主站3。

[0026] 其中，上述被校验端I包括:被校验互感器4、第一传感信号采集及通信装置5，该被校验互感器4通过光纤与第一传感信号采集及通信装置5连接。

[0027] 具体实施时，在进行带电校验的过程中，第一传感信号采集及通信装置5采集被校验互感器4的测量数据，对采集到的测量数据进行模数转换，并通过光纤将转换后的测量数据传送给主站3。

[0028] 上述标准端2包括:标准装置6、第二传感信号采集及通信装置7，标准装置6通过光纤与第二传感信号采集及通信装置7连接。

[0029] 具体实施时，在进行带电校验的过程中，第二传感信号采集及通信装置7采集标准装置6的标准数据，对采集到的标准数据进行模数转换，并通过光纤将转换后的标准数据传送给主站3。

[0030] 主站3在接收了由第一传感信号采集及通信装置5传送的转换后的测量数据及由第二传感信号采集及通信装置7传送的转换后的标准数据后，结合转换后的测量数据及转换后的标准数据计算比差和角差，以此作为校验互感器工作特性的基础。

[0031] 由图1的结构示意图及以上分析可知，本发明实施例的互感器带电校验装置实现了对互感器的在线带电校验，从而实现对互感器的工作特性进行实时监控。同时，也克服了传统的互感器校验方法只有在停电情况下才进行校验的问题，从而减少了由于短时停电给整个电网系统所带来的损失。

[0032] 在实际的校验过程中，上述的被校验互感器4可以根据需要设置为电流互感器或是电压互感器。在一实施例中，当该被校验互感器4为电流互感器时，从被校验互感器4采集的测量数据及从标准装置6采集的标准数据为电流信号，相应地，在标准端2的标准装置6则设置为双层磁芯开口式高压电流传感器。

[0033] 具体实施时，标准端2的高压侧采用双层磁芯开口式高压电流传感器，在不停电的情况下，将双层磁芯开口式高压电流传感器的标准信号通过光纤传输至低压侧的主站3，被校验端I的电流互感器的测量信号也同时被采集送入主站3，主站3将同一时刻的测量信号和标准信号进行比对，计算得到测量信号和标准信号的比差和角差。

[0034] 该双层磁芯开口式高压电流传感器的磁芯包括两部分:主磁芯及感应磁芯，该主磁芯及感应磁芯被安装在一个屏蔽壳体中，其中，感应磁芯设置在主磁芯内侧。该双层磁芯开口式高压电流传感器通过其开口结构带电安装于高压母线上，通过机械闭锁结构实现传感器磁路的闭合。该双层磁芯开口式高压电流传感器实时测量采集的电流数据通过二次侧输出，在高压端完成实时数据采集，将测量数据传送至主站。[0035] 本发明实施例的双层磁芯开口式高压电流传感器的这种结构可以减小漏磁及周边磁场对测量精度的影响，同时改进开口端部结构及材料，充分考虑电路的温漂，零漂及外界磁场的影响，在采取屏蔽、回线等处理措施后，可提高电流信号的采集精度及抗电磁干扰能力，并提高了小电流测量条件下的线性度，满足现场校验的要求。同时，还能够提高对电流互感器校验的精度及抗电磁干扰能力，解决电流传感器开口漏磁的问题，克服传统Rogowski线圈绕制困难、一致性差、性能不够稳定的缺点，也克服了传统磁芯式电流传感器存在的开口后严重影响磁导率，开口端部机加工复杂，工艺很难处理等问题。

[0036] 在一实施例中，当上述被校验互感器4为电压互感器时，从被校验互感器4采集的测量数据及从标准装置6采集的标准数据为电压信号，相应地，在标准端2的标准装置6则设置为全屏蔽绝缘电容式分压器号。

[0037] 如图2所示，全屏蔽绝缘电容式分压器包括:双层圆筒壳体、电容分压装置及多路温度感应装置。该双层圆筒壳体(图中未示出)为密封的壳体结构，其中充满了绝缘介质；该电容分压装置设置于该双层圆筒壳体中，该电容分压装置包含高压电极43和中压电极42，该高压电极43是位于中心位置的电极柱，中压电极42为环绕高压电极43并与之同轴的筒形电极，该双层圆筒壳体环绕该中压电极42并与高压电极43同轴。中压电极42、高压电极43与该双层圆筒壳体三者形成同轴结构。在电压作用下，它们之间产生的电场力均匀分布于圆周上且相互抵消，中压电极42和高压电极43之间的相对位置不会发生偏移，中压电极和高压电极之间的电容极为稳定，提高了互感器的精度。

[0038] 如图2所示，该全屏蔽绝缘电容式分压器的多路温度感应装置包含多个温度传感器41，通过温度传感器可以实时监测电容式分压器各部分的温度状况，用户可根据温度曲线修正测量数据，从而消除环境温度变化对电容分压的影响。

[0039]图3是根据本发明实施例的第一传感信号采集及通信装置5的结构示意图，如图3所示，上述第一传感信号采集及通信装置5包括:第一数字处理前端51、第一采集模拟前端52、第一模拟及数字处理前端53、第一光纤同步触发系统54及第一数据通讯系统55。

[0040] 其中，第一数字处理前端51用于控制第一传感信号采集及通信装置5进行测量数据的采集、模数转换以及转换后的测量数据的传输。

[0041] 第一采集模拟前端52用于采集被校验互感器4的测量数据，同时，该第一采集模拟前端52能够实现对测量数据的输入阻抗匹配、放大、衰减、滤波、偏置、自校准和调零等功能；实际应用中，考虑到电路的温漂，零漂及外界磁场的影响，可对该第一采集模拟前端52采取安匝校验、屏蔽、回线等处理。同时对传输通道自动调零和增益校准，动态补偿模拟通道系统误差，从而实现第一采集模拟前端52的最佳性能匹配，实现大动态范围内输入信号的高精度采集。

[0042] 通过第一模拟及数字处理前端53对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理，并且对第一采集模拟前端52采集到的被校验互感器4的测量数据进行模数转换。实际应用中，上述第一采集模拟前端52及第一模拟及数字处理前端53可以是一模数转换(ADC)芯片。

[0043] 第一光纤同步触发系统54用于通过光纤输出精准授时时钟，以触发被校验端I和标准端2进行同步采样，在解决本发明实施例的互感器带点校验装置的同步校验问题时，采用光纤同步的触发方式，通过光纤输出精准授时时钟来同步被校验端I及标准端2，以实现同步获取测量数据及标准数据。具体实施时，光纤同步触发系统54包括:主触发控制系统、子触发控制系统及探测器。由主站3给主触发控制系统发送一个命令信号，主触发控制系统根据该命令信号向子触发系统和探测器发送一个两路或多路的光纤触发信号，控制子触发系统和探测器协同工作，同时，主触发系统实时监测各子触发系统和探测器上传的信号，进行状态及故障的监控。探测器探测该光纤触发信号中的数据信息，该数据信息包括上升沿、下降沿及频率等。当探测器检测到该光触发信号中的上升沿时(此处仅为举例说明探测器的工作过程，并非限定探测器仅探测数据信息中的上升沿，可以根据实际工作需要设置探测器探测不同的数据信息)，向子触发系统发送一个采集信号，子触发系统根据该采集信号控制ADC芯片进行测量数据的采集及模数转换。

[0044] 第一数据通讯系统55采用光纤以太网方式实现测量数据的实时高速传输。

[0045]图4是根据本发明实施例的第二传感信号采集及通信装置7的结构示意图，如图4所示，上述第二传感信号采集及通信装置7包括:第二数字处理前端71、第二采集模拟前端72、第二模拟及数字处理前端73、第二光纤同步触发系统74及第二数据通讯系统75。

[0046] 其中，第二数字处理前端71用于控制第二传感信号采集及通信装置7进行标准数据的采集、模数转换以及转换后的标准数据的传输。

[0047] 第二采集模拟前端72用于采集标准装置6的标准数据，同时，该第二采集模拟前端72能够实现对标准数据的输入阻抗匹配、放大、衰减、滤波、偏置、自校准和调零等功能；实际应用中，考虑到电路的温漂，零漂及外界磁场的影响，可对该第一采集模拟前端52采取安匝校验、屏蔽、回线等处理。同时对传输通道自动调零和增益校准，动态补偿模拟通道系统误差，从而实现第二采集模拟前端72的最佳性能匹配，实现大动态范围内输入信号的高精度采集。

[0048] 通过第二模拟及数字处理前端73对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理，并且对第二采集模拟前端72采集到的标准装置6的标准数据进行模数转换。实际应用中，上述第二采集模拟前端72及第二模拟及数字处理前端73可以是一模数转换(ADC)芯片。

[0049] 第二光纤同步触发系统74用于通过光纤输出精准授时时钟，以触发被校验端I和标准端2进行同步采样，在解决本发明实施例的互感器带点校验装置的同步校验问题时，采用光纤同步的触发方式，通过光纤输出精准授时时钟来同步被校验端I及标准端2，以实现同步获取测量数据及标准数据。具体实施时，光纤同步触发系统包括:主触发控制系统、子触发控制系统及探测器。由主站3给主触发控制系统发送一个命令信号，主触发控制系统根据该命令信号向光纤同步触发系统发送一个两路或多路的光纤触发信号，控制子触发系统和探测器协同工作，同时，主触发系统实时监测各子触发系统和探测器上传的信号，进行状态及故障的监控。探测器探测该光纤触发信号中的数据信息，该数据信息包括上升沿、下降沿及频率等。当探测器检测到该光触发信号中的上升沿时(此处仅为举例说明探测器的工作过程，并非限定探测器仅探测数据信息中的上升沿，可以根据实际工作需要设置探测器探测不同的数据信息)，向子触发系统发送一个采集信号，子触发系统根据该采集信号控制ADC芯片进行标准数据的采集及模数转换。

[0050] 第二数据通讯系统75采用光纤以太网方式实现标准数据的实时高速传输。

[0051] 如图1所示，在一较佳实施例中，本发明实施例的互感器带电校验装置还包括电源供电装置8，该电源供电装置8与第二传感信号采集及通信装置7连接，电源供电装置8包括:激光供能结构及高压侧CT取电电路，该激光供能结构与高压侧CT取电电路并联连接，以给第二传感信号采集及通信装置7提供电源。上述的激光供能结构如图5所示，该高压侧CT取电电路结构如图6所示。

[0052] 具体实施时，上述主站3可以是采用四阶矩形卷积窗的DFT算法设计的一种电压/电流互感器现场校验系统，目的在于有效减少因非周期采样造成的频谱泄露误差，达到在线比对系统的技术要求，并且可以对实时采集信号进行处理，计算测量数据和标准数据的比差和角差，实现数据结果及波形的显示和输出；并使其具备二次开发功能。

[0053] 如图7所示，该电流和电压互感器现场校验系统的测量数据分别送入各自的现场数据采集系统31，通过交换机32将现场数据采集系统采集到的数据上传至内部网(Intranet)中，并通过工作站36控制采集到的数据在Web服务器37、应用服务器38、实时数据库服务器33及与实时数据库服务器33相连的实时数据库34之间进行信息的交互，实现实时的远程校验操作。其中，通过因特网Internet的局域网进行外界访问时需要经过防火墙39，通过内部网(Intranet)进行内部访问时不需经过防火墙39。同时，还可根据用户的需要，通过打印机35将得到的校验结果打印出来。

[0054] 上述电流和电压互感器现场校验系统能够实现的功能如下:

[0055] I)在因特网Internet上建立互感器校验系统的Web服务器37，通过Web服务器37给合法用户提供相关资源，给合法的用户一个进入远程监视的入口，使之能够在计算机40的网页上远程监视电流和电压互感器现场校验系统的运行参数；

[0056] 2)用Flash开发嵌入网页中用来远程监视的客户端，使用户能够通过客户端与电流和电压互感器现场校验系统内部的应用服务器38交互，并能够以实时数据、图形导航、波形输出的方式进行远程监视；

[0057] 3)建立基于XML的客户端与应用服务器38之间的通讯协议与数据格式；

[0058] 4)用SQL Server设计并建立Web服务器37和应用服务器38所需要的数据库。

[0059] 由此，通过本发明实施例的互感器带电校验装置，实现了在线对互感器进行实时校验，及时获取互感器的运行状态，同时，减少了传统互感器校验方法因需要停电给互感器所处的电网系统带来的损失。

[0060] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如R0M/RAM、磁碟、光盘等。

[0061] 以上所述的具体实施例，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，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种互感器带电校验装置，其特征在于，所述互感器带电校验装置包括:被校验端、标准端及王站，其中， 所述被校验端包括:被校验互感器、第一传感信号采集及通信装置，所述被校验互感器通过光纤与所述第一传感信号采集及通信装置连接；所述第一传感信号采集及通信装置采集所述被校验互感器的测量数据，对所述测量数据进行模数转换，并通过所述光纤将所述转换后的测量数据传送给所述主站； 所述标准端包括:标准装置、第二传感信号采集及通信装置，所述标准装置通过光纤与所述第二传感信号采集及通信装置连接；所述第二传感信号采集及通信装置采集所述标准装置的标准数据，对所述标准数据进行模数转换，并通过所述光纤将所述转换后的标准数据传送给所述主站； 所述主站接收所述转换后的测量数据及标准数据，并根据所述转换后的测量数据及标准数据计算比差和角差。

2.根据权利要求1所述的互感器带电校验装置，其特征在于，当所述被校验互感器为电流互感器时，所述标准装置为双层磁芯开口式高压电流传感器。

3.根据权利要求2所述的互感器带电校验装置，其特征在于，所述双层磁芯开口式高压电流传感器的磁芯包括:主磁芯及感应磁芯，所述主磁芯设置在一屏蔽壳体中，所述感应磁芯设置在所述主磁芯内侧。

4.根据权利要求1所述的互感器带电校验装置，其特征在于，当所述被校验互感器为电压互感器时，所述标准装置为全屏蔽绝缘电容式分压器。

5.根据权利要求4所述的互感器带电校验装置，其特征在于，所述全屏蔽绝缘电容式分压器包括: 电容分压装置，具有高压电极和`中压电极，所述中压电极为环绕所述高压电极并与所述高压电极同轴的筒形电极； 双层圆筒壳体，环绕所述中压电极并与所述高压电极同轴； 多路温度感应装置，包含多个温度传感器，用于监测所述全屏蔽绝缘电容式分压器的温度信息。

6.根据权利要求3或5所述的互感器带电校验装置，其特征在于，所述第一传感信号采集及通信装置包括: 第一数字处理前端，用于对所述第一传感信号采集及通信装置进行控制； 第一采集模拟前端，用于采集所述被校验互感器的测量数据； 第一模拟及数字处理前端，用于对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理及对所述测量数据进行模数转换； 第一光纤同步触发系统，用于通过所述光纤输出授时时钟，以触发所述被校验端和标准端进行同步采样； 第一数据通讯系统，采用光纤以太网方式实时传输所述转换后的测量数据。

7.根据权利要求6所述的互感器带电校验装置，其特征在于，所述第二传感信号采集及通信装置包括: 第二数字处理前端，用于对所述第一传感信号采集及通信装置进行控制； 第二采集模拟前端，用于采集所述标准装置的标准数据；第二模拟及数字处理前端，用于对从高压侧到低压侧传感信号的模拟调理及对所述标准数据进行模数转换； 第二光纤同步触发系统，用于通过所述光纤输出授时时钟，以触发所述标准端和被校验端进行同步采样； 第二数据通讯系统，采用光纤以太网方式实时传输所述转换后的标准数据。

8.根据权利要求7所述的互感器带电校验装置，其特征在于，当所述被校验互感器为电流互感器时，所述测量数据和标准数据为电流信号；当所述被校验互感器为电压互感器时，所述测量数据和标准数据为电压信号。

9.根据权利要求8所述的互感器带电校验装置，其特征在于，所述标准端还包括:电源供电装置，与所述第二传感信号采集及通信装置连接，所述电源供电装置包括:激光供能结构及高压侧CT取电电 路，所述激光供能结构与高压侧CT取电电路并联连接。