CN103901261A - 一种电力系统过电压无线测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统过电压无线测量系统，在变电站现场分压器处，设置一采集电压信号的数据采集模块；变电站现场还设置一无线通信发射模块，无线通信发射模块通过网线与数据采集模块相连；无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场无线通信发射模块发射过来的电压信号，无线通信接收模块通过网线与计算机相连，将接收的测量数据上传至计算机；由计算机上对测量信号进行实时记录、显示与统计分析。电压信号无线传输，无需在现场布置电缆，不受变电站电磁干扰影响，测量系统各模块之间采用连接的网线供电，系统功耗低，保证测量过程中输变电设备、测量仪器与测量人员人身的安全。

Description

一种电力系统过电压无线测量系统及测量方法

 

技术领域

本发明涉及一种电力系统过电压无线测量系统及测量方法，属于电力技术领域。

背景技术

随着输电线路电压等级的提高，过电压严重威胁着电力系统输变电设备的安全稳定运行。通过准确测量系统的过电压值，可分析输变电设备的绝缘工作状况，预测输变电设备的绝缘安全裕度与薄弱点，确定可能发生问题的故障点。在输变电设备投运过程中，通过测量系统的过电压值，还可为事故溯源提供重要参考。

电力系统过电压包括两大类，即外部过电压与内部过电压。外部过电压持续时间短，波头是微秒数量级（通常为100us左右）；内部过电压持续时间长，频率低，一般小于20kHz。过电压测量方式也可分为两类，即外部过电压测量与内部过电压测量，两者在测量方式上存在很大差别。外部过电压测量系统对分压器的频率响应、数据采样率要求高，对于高电压等级设备，外部过电压的分压技术存在较大困难，目前其测量主要集中在10kV电压等级。针对内部过电压，当系统电压等级较低时，通常采用电磁式电压互感器进行分压测量。当系统电压等级较高时，例如500 kV及以上的输变电设备，通常采用CT末屏或带谐波测试功能的CVT分压进行测量。

过电压测量系统通常包括分压系统、光电转换系统、录波仪等。为保证测量过程中人身安全，并方便给相关仪器设备进行供电，过电压测量过程中，通常将除分压系统以外的测量仪器布置于室内，通过电缆将现场分压系统信号与室内光电转换系统和录波仪相连。上述方案使得过电压测量过程异常繁琐，针对部分大型变电站，电缆长度甚至可达一百米，测量现场工作强度大，工作效率低。此外，由于变电站复杂的电磁环境影响，在电缆中还可能感应出较高的电压，影响测量系统弱电设备乃至测量人员人身的安全。

综上所述，目前已有的过电压测量方法不是太理想，必须进行必要的改进和设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统过电压无线测量方法。该方法可大大减小过电压测量现场的工作强度与工作效率，同时保证测量过程中输变电设备、测量仪器与测量人员人身的安全。

本发明采用如下技术方案：

一种电力系统过电压无线测量系统，其特征是，在变电站现场分压器处，设置一采集电压信号的数据采集模块，数据采集模块由供电模块进行供电；

变电站现场还设置一无线通信发射模块，无线通信发射模块通过POE网线与数据采集模块相连，无线通信发射模块利用POE网线进行供电；

无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场无线通信发射模块发射过来的电压信号，无线通信接收模块通过POE网线与计算机相连，将接收的测量数据上传至计算机； 

由计算机上采用C++ Builder 方式构建的数据管理软件系统对测量信号进行实时记录、显示与统计分析；

所述无线通信模块利用与计算机相连接的POE网线进行供电。

所述数据采集模块包括数据采样电路、将数据采样电路采集的模拟信号转换为数据信号的A/D转换器、接收A/D转换器输出数据的数据处理器和供电模块。

所述数据处理器采用单片机或ARM芯片。

供电模块采用锂电池方式进行供电，由电源管理芯片控制锂电池向数据处理器供电。

无线通信接收模块和无线通信发射模块之间无线通信的通信频段选择在5.8GHz 频段。

一种电力系统过电压无线测量方法，其特征是，在变电站现场分压器处，设置一采集电压信号的数据采集模块，数据采集模块由供电模块进行供电；

变电站现场还设置一无线通信发射模块，无线通信发射模块通过POE网线与数据采集模块相连，无线通信发射模块利用POE网线进行供电；

无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场无线通信发射模块发射过来的电压信号，无线通信接收模块通过POE网线与计算机相连，将接收的测量数据上传至计算机； 

由计算机上采用C++ Builder 方式构建的数据管理软件系统对测量信号进行实时记录、显示与统计分析；

所述无线通信模块利用与计算机相连接的POE网线进行供电。

无线通信接收模块和无线通信发射模块之间无线通信的通信频段选择在5.8GHz 频段。

过电压测量系统包括数据采集模块、无线通信发射模块、无线通信接收模块、数据管理软件系统。其中，数据采集模块安装在变电站现场分压器处，采用电池供电方式，对分压器出来的电压信号进行实时采集和模数转换，以方便计算机的处理；本方案采用无线通信方式，主要包括无线通信发射模块、无线通信接收模块，实现电压信号的无线传输，测量过程中无需布置电缆，保证测量过程中输变电设备、测量仪器与测量人员人身安全。数据管理软件系统主要实现信号的触发、记录、显示、统计分析等功能。

本发明所达到的有益效果：

本方案采用无线网桥结构，实现电压信号的无线传输，无需在现场布置电缆。通过点对点方式进行通信。通信频段选择在无需申请的5.8GHz 频段，可不受变电站电磁干扰影响，同时具有架设简单，集成性高、易施工、耐恶劣天候、传输距离远、自动选频、自动调节最佳传输速率等特性；数据管理软件系统包括信号触发、记录、显示与统计分析功能，可实现过电压测量数据的管理。测量系统各模块之间采用连接的网线供电，系统功耗低，保证测量过程中输变电设备、测量仪器与测量人员人身的安全。

附图说明

图1是电力系统过电压测量系统拓扑结构；

图2 是电力系统过电压无线测量系统数据采集模块结构。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种电力系统过电压无线测量方法，采用图1所示的电力系统过电压测量系统拓扑结构，它包括数据采集模块、无线通信发射模块、无线通信接收模块、数据管理软件系统等。主要实施方式如下：

数据采集模块安装于变电站现场分压器处，它主要包括A/D转换器、数据处理器、供电模块等，其结构如图2所示。针对数据处理器，本方案采用单片机或ARM芯片以实现数据的实时高效处理。供电模块采用锂电池方式进行供电，由电源管理芯片控制锂电池向数据处理器供电，以便于变电站现场应用。

无线通信发射模块安装于变电站现场，通过POE网线与数据采集模块相连，利用POE网线进行供电。本方案采用无线网桥结构，通信频段选择在无需申请的5.8GHz 频段，可不受变电站电磁干扰影响，同时具有架设简单，集成性高、易施工、耐恶劣天候、传输距离远、自动选频、自动调节最佳传输速率等特点。

无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场发射过来的电压信号，通过网线与计算机相连，将测量数据上传至计算机，并利用POE网线对无线通信模块进行供电。

数据管理软件系统采用C++ Builder 方式进行构建，实现对测量信号的实时记录、显示与统计分析等功能。

本发明可以准确记录电力系统在短路、接地、开关操作等过程中产生的各种暂态过电压波形，为电力设备运行状态监视和故障原因分析提供支撑。同时，该发明操作简单、易于实现，可大大减轻现场工作强度，提高工作效率，经济性佳。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力系统过电压无线测量系统，其特征是，在变电站现场分压器处，设置一采集电压信号的数据采集模块，数据采集模块由供电模块进行供电；

变电站现场还设置一无线通信发射模块，无线通信发射模块通过POE网线与数据采集模块相连，无线通信发射模块利用POE网线进行供电；

无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场无线通信发射模块发射过来的电压信号，无线通信接收模块通过POE网线与计算机相连，将接收的测量数据上传至计算机； 

由计算机上采用C++ Builder 方式构建的数据管理软件系统对测量信号进行实时记录、显示与统计分析；

所述无线通信模块利用与计算机相连接的POE网线进行供电。

2.根据权利要求1所述的电力系统过电压无线测量系统，其特征是，所述数据采集模块包括数据采样电路、将数据采样电路采集的模拟信号转换为数据信号的A/D转换器、接收A/D转换器输出数据的数据处理器和供电模块。

3.根据权利要求2所述的电力系统过电压无线测量系统，其特征是，所述数据处理器采用单片机或ARM芯片。

4.根据权利要求2所述的电力系统过电压无线测量系统，其特征是，供电模块采用锂电池方式进行供电，由电源管理芯片控制锂电池向数据处理器供电。

5.根据权利要求1所述的电力系统过电压无线测量系统，其特征是，无线通信接收模块和无线通信发射模块之间无线通信的通信频段选择在5.8GHz 频段。

6.一种电力系统过电压无线测量方法，其特征是，在变电站现场分压器处，设置一采集电压信号的数据采集模块，数据采集模块由供电模块进行供电；

变电站现场还设置一无线通信发射模块，无线通信发射模块通过网线与数据采集模块相连，无线通信发射模块利用POE网线进行供电；

无线通信接收模块安装于室内，接收变电站现场无线通信发射模块发射过来的电压信号，无线通信接收模块通过网线与计算机相连，将接收的测量数据上传至计算机； 

由计算机上采用C++ Builder 方式构建的数据管理软件系统对测量信号进行实时记录、显示与统计分析；

所述无线通信模块利用与计算机相连接的网线进行供电。

7.根据权利要求6所述的电力系统过电压无线测量方法，其特征是，无线通信接收模块和无线通信发射模块之间无线通信的通信频段选择在5.8GHz 频段。

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