CN105182160B - 一种在线式spd微安级漏电流检测装置 - Google Patents
一种在线式spd微安级漏电流检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105182160B CN105182160B CN201510599471.3A CN201510599471A CN105182160B CN 105182160 B CN105182160 B CN 105182160B CN 201510599471 A CN201510599471 A CN 201510599471A CN 105182160 B CN105182160 B CN 105182160B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spd
- microampere
- current
- online
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000016507 interphase Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 240000000971 garden vetch Species 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
本发明所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,采用光电藕合传感器(3)的方式采集电压的相位信号;由一组微安级电流互感器(2)采集流过各相MOV(1)晶片上的泄漏电流,由互阻放大器(4)将电流信号转换为电压信号,经带通滤波电路(5)滤除噪声及干扰信号,通过调整放大器(6)放大后供MCU(7)采样处理;MCU(7)将信号通过FFT分析,得到一组与初始相位相关的数据值,经相位补偿、相间干扰修正后得到MOV上的阻性电流值;当漏电全电流小于预定的界限,判定MOV离线,并通过通信模块(8)的网络端口发往上位机,发出警报。本发明有效地避免防雷保护失效以及次生灾害的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种漏电流检测装置,特别是一种在线式SPD微安级漏电流检测装置。
背景技术
在建筑电气、铁路、电信、石化、光伏、风电等行业的低压线路防雷,广泛使用氧化锌压敏电阻制作的防雷装置(简称SPD),从输配电线路、变配电站到计算机机房,从通讯机房到设备内部,SPD在防雷、防电磁干扰、防开关冲击等浪涌电流方面起到了不可或缺的作用,保障了电力网络中各类电气设备的正常运行。但是伴随着SPD安装数量的剧增,因SPD劣化和失效所带来的电力事故也日益增加。SPD异常的劣化和失效,即未及时正常脱扣,导致电力网络的跳闸而造成供电中断,或因SPD自身漏电流过大,产生高温导致的火灾事故也时有发生。
为了防止SPD劣化出现雪崩漏电流,国家防雷装置检测标准制定了SPD漏电流合格判断数据。人工检测SPD劣化是目前唯一使用的方法,无法做到随时、随地跟踪SPD的劣化进程检测。为了解决这个问题防雷工程师设计了多种检测仪器,需要定期或不定期地断电检测SPD(MOV:氧化锌压敏电阻)的特性参数以防MOV带病使用。造成MOV劣化的电源暂态过电压及雷电冲击电流没有规律性,定期检测有很大可能会错开MOV劣化的时间,给预防造成疏漏,从而带来不必要的损失。
发明内容
本发明的目的,是要提供一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,它能实时地检测MOV的运行状态,对劣化和失效的MOV提前发现,并给予警报,提示用户及时更换,可有效地避免防雷保护失效以及次生灾害的产生,在线实时地监测MOV的漏电流的变化。
本发明是这样实现的,所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,采用光电藕合传感器(3)的方式采集电压的相位信号;由一组微安级电流互感器(2)采集流过各相MOV(1)晶片上的泄漏电流,由互阻放大器(4)将电流信号转换为电压信号,经带通滤波电路(5)滤除噪声及干扰信号,通过调整放大器(6)放大后供MCU(7)采样处理;MCU(7)将信号通过FFT分析,得到一组与初始相位相关的数据值,经相位补偿、相间干扰修正后得到MOV上的阻性电流值;当漏电全电流小于预定的界限,判定MOV离线,并通过通信模块(8)的网络端口发往上位机,发出警报。
本发明所述微安级电流互感器外直径小于18mm,安装在宽度18mm的外壳中;或微安级电流互感器外直径小于27mm,安装在宽度27mm的外壳中;或微安级电流互感器外直径小于36mm,安装在宽度36mm的外壳中。
本发明所述一组微安级电流互感器其测量范围为5—1000uA,且直流电阻小于1欧姆,以满足对SPD全电流的测量与抗干扰的需要。
本发明所述MCU将信号通过FFT分析、变换求取阻性电流值的方法:阻性电流值Ir通过FFT变换求得相角Pn、峰值全电流IM、修正系统相位偏移差值Δθ后,由下述公式求得:
Ir= IMcos(Pn-Δθ) 。
本发明所述电流互感器可以任意方向接线,其由接线方向带来的相位改变由MCU自动识别并修正。
本发明所述检测装置配合SPD的供电方式为侧插式供电,即SPD的L2线与N线通过侧方插孔座与SPD漏流检测装置上的插针配合供电。
本发明的有益效果是,它能够通过漏电全电流的变化判断MOV是否在线,对劣化和失效的MOV提前发现,并给予警报,提示用户及时更换,可有效地避免防雷保护失效以及次生灾害的产生。
附图说明
图1为本发明原理框图(一相)。
图2为MOV伏安特性图。
图3为信号处理部分电路图。
图4为电压相位信号提取电路图。
图5为相位中断响应流程图。
图6、7为本发明连接方式示意图。
图中:1.MOV,2.微安级电流互感器,3.光电藕合传感器,4.互阻放大器,5.带通滤波电路,6.调整放大器,7.MCU,8.通信模块,61.SPD,62.泄漏电流检测装置,63.电源及工作状态指示灯,64.CT接线端子,65.电源接线插针,66.网络通信端子,67.电源供给座。
具体实施方式
本发明所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,如图1-7所示,采用光电藕合传感器3的方式采集电压的相位信号;由一组微安级电流互感器2采集流过各相MOV 1晶片上的泄漏电流,由互阻放大器4将电流信号转换为电压信号,经带通滤波电路5滤除噪声及干扰信号,通过调整放大器6放大后供MCU 7采样处理;MCU 7将信号通过FFT分析,得到一组与初始相位相关的数据值,经相位补偿、相间干扰修正后得到MOV上的阻性电流值;当漏电全电流小于预定的界限,判定MOV离线,并通过通信模块8的网络端口发往上位机,发出警报。本发明所述微安级电流互感器外直径小于18mm,安装在宽度18mm的外壳中;或微安级电流互感器外直径小于27mm,安装在宽度27mm的外壳中;或微安级电流互感器外直径小于36mm,安装在宽度36mm的外壳中。本发明所述一组微安级电流互感器其测量范围为5—1000uA,且直流电阻小于1欧姆,以满足对SPD全电流的测量与抗干扰的需要。
本发明所述MCU将信号通过FFT分析、变换求取阻性电流值的方法:阻性电流值Ir通过FFT变换求得相角Pn、峰值全电流IM、修正系统相位偏移差值Δθ后,由下述公式求得:
Ir= IMcos(Pn-Δθ) 。
本发明所述电流互感器可以任意方向接线,其由接线方向带来的相位改变由MCU自动识别并修正。
本发明所述检测装置配合SPD的供电方式为侧插式供电,即SPD的L2线与N线通过侧方插孔座与SPD漏流检测装置上的插针配合供电。
图6、7中,标有SPD 61,泄漏电流检测装置62,电源及工作状态指示灯63,CT接线端子64,电源接线插针65,网络通信端子66,电源供给座67。
下面对本发明做进一步描述,以下本发明描述的SPD指仅由MOV组成防雷装置便于更好理解。
SPD导通启动定义为通过1mA时在SPD两端施加的电压,在SPD两端施加的导通电压值0.75倍呈现出现的电流值定义为SPD的漏电流。根据MOV伏安特性曲线(图2),可以认为此区间MOV的泄漏电流(阻性)与施加的电压呈线性关系。依据GB/T 21431-2008、 5.8.3.2 条规定,当泄漏电流(阻性)大于20uA时判断为不合格,这是SPD劣化予以更换的依据。新出厂SPD使用专用仪器测量漏电流仅几个微安(一般情况下小于1薇安),安装到电源上的SPD回路串联精密电流表测量漏电流可达100—350uA左右,实质上主要是容性干扰电流(以下简称漏电全电流)。本发明选择其全电流的测量范围为0—800uA,可满足3—120KA通流量SPD的漏电流监测的需要。
1、传感器
本实施例采用一组微安级电流互感器其测量范围为5—1000uA,以满足对SPD全电流的测量。电流互感器外径ф16mm,内径ф6mm,安装在18mm宽度壳体中,配合18mm宽度的SPD也可以单独使用。或微安级电流互感器外直径小于27mm,安装在宽度27mm的外壳中;或微安级电流互感器外直径小于36mm,安装在宽度36mm的外壳中。
2、信号处理部分(其它二相同理)
电流Iin信号由互阻放大器U2(图3信号处理部分电路图)进行放大:
其输出电压U2OUT=-IinR2;
U2的输出电压与互感器的电流呈线性关系。C9、R13的作用在于吸收高频串扰,R16、R19、R20为偏置电路用于放大器的工作点调节。
3、电压相位信号
电压的相位信号提取由(图4 电压相位信号提取电路图)R38降压经光藕降离取得电压过零信号。
4、MCU信号处理
4.1、MCU的信号采样与FFT变换电流求取
从图5 相位中断响应流程图可以看出,MCU对端口进行采样,采样的时间间隔为N(采样点数)/Fs;完成采样后进行FFT变换得到一组与点数相关的FFT数列,提取50Hz所在的点数的数据可得到该点位的实部电流值a和虚部b;通过计算我们可以得到其模数An和相角Pn,修正系统相差后Δθ得到真实的相角θ,这样我们就可以计算出MOV真正的阻性电流值(相关公式如下):
频率分辩率=Fs/N (公式1)
式中Fs为采样频率,N为采样点数
Fn所在的点数 n=(FnN/Fs)+1 (公式2)
式中Fn为第n点的频率
模数 An= (公式3)
式中An为第n点的模数,a为第n点的实部数,b为第n点的虚部数
FFT后第N点的相应全电流值(峰值)为
IM=An/(N/2) (公式4)
相角:Pn=atan2(b,a) (公式5)
那么FFT变换和修正后的漏电流值为
Ir= IMcos(Pn-Δθ) (公式6)
式中Δθ为系统的相位偏移。
MCU在计算出Ir后判断漏电流是否超过警报界限,若超限则向上位机发出警报。
4.2 相间干扰排除
相间干扰电流通过测量各相MOV电压入口至邻相出口间的电容值,计算相间补偿。
4.3 MOV离线判断
判断MOV是否在线的功能,当漏电全电流过小(界限)判定MOV离线,并通过通信模块向上位机发出警报。
4.4 电流互感器的接线方向
电流互感器可以任意方向接线,其由接线方向带来的相位改变由MCU自动识别并修正。
4.5 侧插式供电方式
本装置配合SPD的供电方式为侧插式供电(图6、图7,连接方式示意图),即SPD的L2线与N线通过侧方插孔座与SPD漏流检测装置上的插针配合供电。
本发明的实际应用效果如下:
本发明测量的电流值与微安表测定的一致,表1为纯电阻在AC峰值10V电压下的测量结果。表2为SPD漏流检测装置与电流表实测的对比效果。
表1、SPD泄漏电流监测装置实测效果一(纯阻)
序号 | 电阻值(MΩ) | 电流表实测值(uA) | SPD漏流检测装置测试值(uA) |
1 | 2 | 5 | 4~6 |
2 | 1 | 10 | 8-10 |
3 | 0.5 | 20 | 18-24 |
4 | 0.2 | 50 | 45--48 |
5 | 0.1 | 100 | 99-102 |
6 | 0.03 | 333 | 333-339 |
7 | 0.0125 | 803 | 801-807 |
注:SPD漏流检测装置的测试值为测量十次值的范围。
表2、 SPD产品测试对比效果
序号 | SPD产品 | 75%压敏电压下的漏电流(uA) | 电流表测试值(uA) | SPD漏流测试的全电流值(uA) | SPD漏流检测装置测试的阻性电流值(uA) |
1 | VC20 | 6.5 | 191.4 | 186-198 | 5.9-7.1 |
2 | VA100 | 31.5 | 642.1 | 621-662 | 27.8-34.1 |
3 | VB40 | 1.2 | 250.7 | 240-261 | 0-2.3 |
4 | VD10 | 25 | 210.9 | 207-219 | 22.7-26 |
注:SPD漏流检测装置的测试值为测量十次值的范围。
从表2中可以看出,当SPD阻性漏流大于5uA时测试结果与实际值(表测)其误差不大于10%,与设计一致。
本发明所涉及到的SPD漏电流检测方法对于SPD仅由氧化锌压敏电阻或者由间隙放电管、TVS管等不同元件组成,漏电流的检测性质相同。
Claims (5)
1.一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,其特征是:包括:光电藕合传感器(3)、微安级电流互感器(2)、互阻放大器(4)、带通滤波电路(5)、调整放大器(6)以及MCU(7),所述光电藕合传感器(3)采集电压的相位信号;由一组所述微安级电流互感器(2)采集流过各相MOV(1)晶片上的泄漏电流,由所述互阻放大器(4)将电流信号转换为电压信号,经所述带通滤波电路(5)滤除噪声及干扰信号,通过所述调整放大器(6)放大后供所述MCU(7)采样处理,且采样分辨率为Fs/N,其中,N为采样点数,Fs为采样频率,所述MCU(7)将采样后的信号通过FFT分析,得到一组与初始相位相关的数据值,根据公式n=(FnN/Fs)+1从得到的一组数据值中提取频率为50Hz所在的采样点的数据,并得到该数据的实部数a和虚部数b,根据公式得到模数An,根据公式Pn=atan2(b,a)得到相角Pn,根据公式IM=An/(N/2)得到采样点的全电流值峰值IM,以及根据公式Ir=IMcos(Pn-Δθ)得到漏电全电流Ir,其中,Δθ为系统的相位偏移;当漏电全电流小于预定的界限,判定MOV(1)离线,并通过通信模块(8)的网络端口发往上位机。
2.根据权利要求1所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,其特征是:所述微安级电流互感器(2)外直径小于18mm,安装在宽度18mm的外壳中;或微安级电流互感器(2)外直径小于27mm,安装在宽度27mm的外壳中;或微安级电流互感器(2)外直径小于36mm,安装在宽度36mm的外壳中。
3.根据权利要求1所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,其特征是:所述微安级电流互感器(2)其测量范围为5—1000uA,且直流电阻小于1欧姆,以满足对SPD全电流的测量与抗干扰的需要。
4.根据权利要求1所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,其特征是:所述微安级电流互感器(2)任意方向接线,其由接线方向带来的相位改变由MCU(7)自动识别并修正。
5.根据权利要求1所述一种在线式SPD微安级漏电流检测装置,其特征是:所述在线式SPD微安级漏电流检测装置的供电方式为侧插式供电,即SPD的L2线与N线通过侧方插孔座与该在线式SPD微安级漏电流检测装置上的插针配合供电。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510599471.3A CN105182160B (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种在线式spd微安级漏电流检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510599471.3A CN105182160B (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种在线式spd微安级漏电流检测装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105182160A CN105182160A (zh) | 2015-12-23 |
CN105182160B true CN105182160B (zh) | 2018-08-31 |
Family
ID=54904372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510599471.3A Active CN105182160B (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种在线式spd微安级漏电流检测装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105182160B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106353557A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-25 | 许继集团有限公司 | 一种金属氧化物避雷器阻性电流测量方法及装置 |
CN109283385B (zh) * | 2018-10-17 | 2021-05-04 | 许昌许继软件技术有限公司 | 一种避雷器监测数据在线处理方法及系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1892240A (zh) * | 2005-07-08 | 2007-01-10 | 上海市电力公司 | 一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法 |
CN102565558A (zh) * | 2010-12-07 | 2012-07-11 | 吉林省电力有限公司四平供电公司 | 氧化锌避雷器带电测试方法 |
CN103176083A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-26 | 福建省电力有限公司 | 相间干扰对金属氧化物避雷器带电测试影响情况的诊断方法 |
CN204101663U (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-14 | 国家电网公司 | 避雷器带电测试仪 |
CN104330615A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-04 | 南京世都科技有限公司 | 基于fft算法的避雷器和变压器的多相同测装置及其方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100538081B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2005-12-21 | 김종락 | 피뢰기 진단장치 및 방법 |
-
2015
- 2015-09-21 CN CN201510599471.3A patent/CN105182160B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1892240A (zh) * | 2005-07-08 | 2007-01-10 | 上海市电力公司 | 一种对避雷器泄漏电流中阻性电流值的在线监测方法 |
CN102565558A (zh) * | 2010-12-07 | 2012-07-11 | 吉林省电力有限公司四平供电公司 | 氧化锌避雷器带电测试方法 |
CN103176083A (zh) * | 2013-03-07 | 2013-06-26 | 福建省电力有限公司 | 相间干扰对金属氧化物避雷器带电测试影响情况的诊断方法 |
CN204101663U (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-14 | 国家电网公司 | 避雷器带电测试仪 |
CN104330615A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-04 | 南京世都科技有限公司 | 基于fft算法的避雷器和变压器的多相同测装置及其方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105182160A (zh) | 2015-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105137163B (zh) | 金属氧化物压敏电阻型避雷器或浪涌保护器的阻性漏电流在线监测方法 | |
CN106771645B (zh) | 电容式电压互感器介损及电容量在线监测方法及监测系统 | |
CN105277857B (zh) | 一种在线监测变压器套管受潮缺陷的方法 | |
CN101556299B (zh) | 检测变压器绕组微小形变的方法 | |
CN204256093U (zh) | 一种10~35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置 | |
CN104407270A (zh) | 一种10~35kV配电网中电缆接头的故障在线监测装置及其评估系统状态的方法 | |
JP6547217B2 (ja) | 過渡過電圧監視システム用のコンデンサ形計器用変圧器 | |
CN100595595C (zh) | 高精度宽频带污秽绝缘子泄漏电流传感器 | |
US9244114B2 (en) | System and method for assessing faulty power-line insulator strings | |
CN204269746U (zh) | 一种moa避雷器在线监测装置 | |
CN109521391B (zh) | 发电机电压互感器绕组匝间短路故障的检测装置及方法 | |
CN105182160B (zh) | 一种在线式spd微安级漏电流检测装置 | |
CN103913715B (zh) | 高压计量箱误差检定系统及误差检定方法 | |
CN104425091A (zh) | 一种可无线监测避雷器 | |
CN208076652U (zh) | 基于泄露电流的缺陷绝缘子检测装置 | |
CN102589750B (zh) | 自动气象站温度传感器的故障检测结构 | |
CN204101663U (zh) | 避雷器带电测试仪 | |
CN104330650A (zh) | 一种基于全电流的氧化锌避雷器组带电测试方法 | |
CN110645887A (zh) | 一种基于短路电抗的绕组变形判断方法 | |
CN106646324B (zh) | 一种cvt计量误差异常状态评估方法及系统 | |
Martins et al. | Evaluation and diagnosis technique for surge arresters | |
CN209606602U (zh) | 发电机电压互感器绕组匝间短路故障的检测装置 | |
CN204116446U (zh) | 一种用于高压变频器的电压和频率测量装置 | |
Aihua et al. | Research on the practical detection for a power cable fault point | |
CN105572489A (zh) | 避雷器带电测试仪 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Hu Yaozu Inventor after: Lv Qingyong Inventor after: Li Xin Inventor before: Hu Yaozu Inventor before: Lv Qingyong Inventor before: Li Xin |
|
CB03 | Change of inventor or designer information |