CN104101773B - 一种电力系统暂态过电压采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统暂态过电压采集系统，所述系统包括：电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号传输到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

Description

一种电力系统暂态过电压采集系统

技术领域

本发明涉及电力系统安全研究领域，尤其涉及一种电力系统暂态过电压采集系统。

背景技术

电力系统过电压对发电厂、变电所电气设备的绝缘以及线路的绝缘有着重大的影响。如何合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失降低，使得研究和监测过电压成为了必要。

现有过电压监测采集设备没有校准装置，不知道其是否能正常工作，现有的取样系统或分压系统普遍采用电压互感器，电压互感器在响应冲击电压信号时，特别是雷电冲击，响应不够灵敏，存在一定误差；现有的监测设备将采集的工频过电压和雷电（操作）过电压数据缓存和存储没有区分，使得相互之间有影响，使得在存储工频过电压的过程中，如果有雷电过电压，会录不到雷电过电压。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，由于过电压监测采集设备没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且现有的取样系统或分压系统普遍采用电压互感器，导致电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差，所以，现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种电力系统暂态过电压采集系统，解决了现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题，实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差，能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电力系统暂态过电压采集系统，所述系统包括：

电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、液晶显示屏和校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形。

其中，所述倍压电路包括：第一电容、第二电容、单刀双掷开关、第一二级管、第二二极管，其中，所述第一二极管负极与所述第一电容正极连接，所述第一电容负极与电源正极连接，所述第一二极管正极与所述单刀双掷开关的第一动端连接，所述第二二极管正极与所述第一二级管的负极连接，所述第二二极管负极与所述电源负极连接，所述第二电容正极与所述单刀双掷开关的不动端连接，所述第二电容负极与所述电源负极连接。

其中，所述波形调节电路包括：第一可变电阻、第二可变电阻、第一电阻、第二电阻、第三电容，其中，所述第一可变电阻一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第三电容一端连接，所述第三电容的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二可变电阻的一端连接，所述第二可变电阻的另一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接。

其中，所述电容式套管作为分压器的高压臂，在所述电容式套管的末屏测量抽头处安装标准电容，作为所述分压器的低压臂电容，形成电容分压器电压传感器。

其中，分压器的低压臂电容选择预设的电容量，使低压臂电容器单元上的正常运行电压小于等于50V；并且设置由压敏电阻、气体放电管和继电器组成的保护单元，防止传感器故障时，末屏开路，同时抑制有害过电压对二次测量系统的入侵。

其中，所述液晶显示屏为具有触控功能的液晶显示屏。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将过电压监测采集系统设计为包括：电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、液晶显示屏和校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形的技术方案，所以，有效解决了现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题，进而实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中电力系统暂态过电压采集系统的结构示意图；

图2是本申请实施例一中电压传感器电路原理图；

图3是本申请实施例一中校正电路示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种电力系统暂态过电压采集系统，解决了现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题，实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差，能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将过电压监测采集系统设计为包括：电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、液晶显示屏和校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形的技术方案，所以，有效解决了现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题，进而实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种电力系统暂态过电压采集系统，请参考图1-图3，所述系统包括：

电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、液晶显示屏和校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形。

其中，在本申请实施例中，所述倍压电路包括：第一电容、第二电容、单刀双掷开关、第一二级管、第二二极管，其中，所述第一二极管负极与所述第一电容正极连接，所述第一电容负极与电源正极连接，所述第一二极管正极与所述单刀双掷开关的第一动端连接，所述第二二极管正极与所述第一二级管的负极连接，所述第二二极管负极与所述电源负极连接，所述第二电容正极与所述单刀双掷开关的不动端连接，所述第二电容负极与所述电源负极连接。

其中，在本申请实施例中，所述波形调节电路包括：第一可变电阻、第二可变电阻、第一电阻、第二电阻、第三电容，其中，所述第一可变电阻一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第三电容一端连接，所述第三电容的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二可变电阻的一端连接，所述第二可变电阻的另一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接。

其中，在本申请实施例中，所述第一电阻的另一端与所述第三电容一端连接，连接后具有一个共同的输出端，所述输出端与所述二次阻容分压器连接。

其中，在本申请实施例中，所述电容式套管作为分压器的高压臂，在所述电容式套管的末屏测量抽头处安装标准电容，作为所述分压器的低压臂电容，形成电容分压器电压传感器。

其中，在本申请实施例中，分压器的低压臂电容选择预设的电容量，使低压臂电容器单元上的正常运行电压小于等于50V；并且设置由压敏电阻、气体放电管和继电器组成的保护单元，防止传感器故障时，末屏开路，同时抑制有害过电压对二次测量系统的入侵。

其中，在本申请实施例中，所述液晶显示屏为具有触控功能的液晶显示屏。

其中，在本申请实施例中，传感器用于数据的采集，所述放大器用于将数据信号进行放大，其中，在实际应用中也可以利用数据采集卡用于采集数据。

其中，在本申请实施例中，本申请实施例中的系统还包括数据采集卡与工业控制器，其中，所述数据采集卡和所述工业控制器依次连接在所述二次阻容分压器与所述液晶显示屏之间，所述数据采集卡选用40MHz/s以上的数据采集卡，采样速率为100ns/次。其中，在本申请实施例中，所述工业控制器，对工频和暂态过电压进行预先判断，将工频和暂态过电压数据缓存和存储都分开进行，将工频和暂态过电压的录波长度均设为8个工频周期，将工频和暂态过电压启动电压设置为第一预设范围内，所述第一预设范围具体为额定电压峰值的1.2～2倍可调，且根据电压的频率进行判断暂态过电压是雷击过电压还是操作过电压。

其中，在实际应用中，所述校正电路为雷电冲击校正，可模拟雷电电压波形，输出与二次阻容分压器相连。所述二次阻容分压器，把电压传感器处取得的电压信号进行二次分压，使得数据采集卡能够直接采集。所述数据采集卡选用40MHz/s以上的数据采集卡，并将采集到的电压数据按照采集时间先后顺序进行存储，采样速率为100ns/次。所述工业控制器，就是对采集数据进行分析做出故障判断；发现电压故障时，记录电压故障，启动故障录波，并将信息传给硬盘存储和液晶屏幕显示。所述液晶显示屏，实时将采集到的电压已图形的方式在曲线图上显示，对故障进行报警，查询报警记录，通过液晶显示屏可对相关参数进行设置修改。

其中，在实际应用中，请参考图2，图2示出了本申请实施例中的电压传感器电路原理图。电压传感器由分压单元、保护单元和匹配电阻RP组成。分压单元由分压电容Cs和分压电阻Rs组成，分压器的低压臂电容Cs选择合适的电容量，使电压传感器输出的电压信号不大于50V，将输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到二次阻容分压器上。保护单元由压敏电阻R、气体放电管P和继电器K组成，防止传感器故障时，末屏开路，同时抑制有害过电压对二次测量系统的入侵。当传感器正常工作时，继电器K断开；当传感器故障时，继电器闭合，防止末屏开路。

其中，在实际应用中，请参考图3，如图3示出了本申请实施例中校正电路的电路原理图。所述电路包括倍压电路(A)、开关（K）和波形调节电路（B）。Um的值在10V—200V之间，通过倍压电路(A)将交流电压升高为20V—440V的直流电压；进行校正时，将开关K打到b触头，电容C2对C3进行充电，可通过调节可变电阻R1调节C3的充电时间；开关弹回a触头时，C3对R1、R2、R3、R4组成的串联电路放电，可通过调节可变电阻R2调节C3的放电时间。C3的充放电电压波形可模拟雷电脉冲电压，调节可变电阻R1调节雷电脉冲电压的波头，调节可变电阻R2调节雷电脉冲电压的波尾。产生的雷电脉冲电压，用以检测仪器是否正常记录。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将过电压监测采集系统设计为包括：电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、液晶显示屏和校正电路，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形的技术方案，所以，有效解决了现有的过电压监测采集设备存在没有校准装置，无法判断是否能正常工作，且电压互感器在响应冲击电压信号时，响应不够灵敏，存在一定误差的技术问题，进而实现了能够对系统进行校准，提高系统可靠性，分压系统为电容式套管末屏分压系统，频率响应特性良好，可以大大减少测量冲击电压时产生的误差能实时对内、外过电压进行采集、监测的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，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 (3)

1.一种电力系统暂态过电压采集系统，其特征在于，所述系统包括：

电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、校正电路、液晶显示屏，其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感器输出的电压信号传输到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形；所述倍压电路包括：第一电容、第二电容、单刀双掷开关、第一二极管、第二二极管，其中，所述第一二极管负极与所述第一电容正极连接，所述第一电容负极与电源正极连接，所述第一二极管正极与所述单刀双掷开关的第一动端连接，所述第二二极管正极与所述第一二极管的负极连接，所述第二二极管负极与所述电源负极连接，所述第二电容正极与所述单刀双掷开关的不动端连接，所述第二电容负极与所述电源负极连接；所述波形调节电路包括：第一可变电阻、第二可变电阻、第一电阻、第二电阻、第三电容，其中，所述第一可变电阻一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接，另一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第三电容一端连接，所述第三电容的另一端与所述第二电阻的一端连接，所述第三电容的另一端与第二电容的负极连接，所述第二电阻的另一端与所述第二可变电阻的一端连接，所述第二可变电阻的另一端与所述单刀双掷开关的第二动端连接；所述液晶显示屏为具有触控功能的液晶显示屏，其中，所述电压传感器输出的电压信号具体通过双屏蔽同轴电缆连接到所述二次阻容分压器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电容式套管作为所述二次阻容分压器的高压臂，在所述电容式套管的末屏测量抽头处安装标准电容，作为所述二次阻容分压器的低压臂电容，形成所述二次阻容分压器的电压传感器。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，二次阻容分压器的低压臂电容选择预设的电容量，使低压臂电容器单元上的正常运行电压小于等于50V；并且设置由压敏电阻、气体放电管和继电器组成的保护单元，防止传感器故障时，末屏开路，同时抑制有害过电压对二次测量系统的入侵。