CN105300455A - 电流互感器实时在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流互感器实时在线监测装置，所述监测装置包括六氟化硫充气式电流互感器主体、六氟化硫红外传感器和数字信号处理器，所述六氟化硫红外传感器用于对六氟化硫充气式电流互感器主体中的六氟化硫气体进行采样分析，所述数字信号处理器与所述六氟化硫红外传感器连接，用于基于所述六氟化硫红外传感器的采样分析结果确定是否进行相应的报警操作。通过本发明，能够对六氟化硫充气式电流互感器内起到绝缘作用的六氟化硫气体进行实时状态装置，避免不必要的事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及电力领域，尤其涉及一种电流互感器实时在线监测装置。
背景技术
互感器(instrumenttransformer)又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。
电流互感器，其利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同，只是其原边绕组串联在被测电路中，且匝数很少；副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载，近似短路。原边电流(即被测电流)和副边电流取决于被测线路的负载，而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路，所以原、副边电压U1和都很小，励磁电流I0也很小。电流互感器运行时，副边不允许开路。因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形。
六氟化硫充气式电流互感器是充气式电流互感器中最为常见的类型，然而，现有技术中的六氟化硫充气式电流互感器存在结构不合理、合格率较低的缺陷，同时六氟化硫充气式电流互感器本身缺乏对其工作状态是否正常的装置机制，导致现有技术中的六氟化硫充气式电流互感器的质量不高，安全性较差。
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种电流互感器实时在线监测装置，能够改善现有技术中六氟化硫充气式电流互感器的架构，提高产品的质量，在此基础上增加了一系列自装置的设备，保证六氟化硫充气式电流互感器的正常运行。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种电流互感器实时在线监测装置，优化现有技术中六氟化硫充气式电流互感器的架构，增加了包括第一压力表、第二压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器的各种工作参数装置设备，以在出现异常时及时进行报警，从而避免现场设备受到损坏，保障现场人员的人身安全。
根据本发明的一方面，提供了一种电流互感器实时在线监测装置，所述监测装置包括六氟化硫充气式电流互感器主体、六氟化硫红外传感器和数字信号处理器，所述六氟化硫红外传感器用于对六氟化硫充气式电流互感器主体中的六氟化硫气体进行采样分析，所述数字信号处理器与所述六氟化硫红外传感器连接，用于基于所述六氟化硫红外传感器的采样分析结果确定是否进行相应的报警操作。
更具体地，在所述电流互感器实时在线监测装置中，包括：六氟化硫充气式电流互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合；互感器装置口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的装置端口；接口转换三通，与所述互感器装置口连接；第一手动阀，与所述接口转换三通连接；三通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀以及第二手动阀分别连接；第一开关电磁阀，与稳压阀连接；稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了第一压力表；六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量；第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；环境温度传感器，用于实时装置互感器周围环境的实时温度；第二开关电磁阀，与二氧化硫测量气室连接；加压泵，与第二开关电磁阀连接；四通，与加压泵、第三手动阀、第二压力表和压力调节阀分别连接；第三手动阀，与四通连接；第二压力表，与四通连接；压力调节阀，与四通和第二手动阀分别连接；信号滤波器，与第一压力表、第二压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对第一压力表输出的第一压力值、第二压力表输出的第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理；信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度；FLASH存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围；数字信号处理器，通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与FLASH存储器连接，以在数字化第一压力值超出压力阈值范围时发出第一压力报警信号，在数字化第二压力值超出压力阈值范围时发出第二压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号；声光报警器，与数字信号处理器连接，用于发出与第一压力报警信号、第二压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号。
更具体地，在所述电流互感器实时在线监测装置中：信号放大器将滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别放大到8位模数转换器能够处理的数值范围内。
更具体地，在所述电流互感器实时在线监测装置中：数字信号处理器为TI公司的DSP芯片。
更具体地，在所述电流互感器实时在线监测装置中：声光报警器包括双声道扬声器和LED阵列报警灯。
更具体地，在所述电流互感器实时在线监测装置中：信号滤波器与信号放大器被集成在一块集成电路板上。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为本发明的电流互感器实时在线监测装置的结构方框图。
图2为本发明的电流互感器实时在线监测装置的声光报警器的结构方框图。
附图标记：1六氟化硫充气式电流互感器主体；2六氟化硫红外传感器；3数字信号处理器；4双声道扬声器；5LED阵列报警灯
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的电流互感器实时在线监测装置的实施方案进行详细说明。
互感器工作原理如下：在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏。线路中电流电压都比较高，如直接测量是非常危险的。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5等)。随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。
目前的充气式电流互感器结构不够合理，导致产品冗余度过高，合格率不高，同时缺乏自身装置机制，需要另外增加接口和相应的装置设备进行操作，使得装置过程复杂，以及目前的充气式电流互感器的安全性能无法满足现场需求。
为此，本发明搭建了一种电流互感器实时在线监测装置，改造现有的充气式电流互感器的结构，提高充气式电流互感器的性能，而且在充气式电流互感器自身集成了自我装置设备，实现现场参数异常时的自动报警，有力保障了现场设备和人员的安全。
图1为本发明的电流互感器实时在线监测装置的结构方框图，所述监测装置包括六氟化硫充气式电流互感器主体、六氟化硫红外传感器和数字信号处理器，所述六氟化硫红外传感器用于对六氟化硫充气式电流互感器主体中的六氟化硫气体进行采样分析，所述数字信号处理器与所述六氟化硫红外传感器连接，用于基于所述六氟化硫红外传感器的采样分析结果确定是否进行相应的报警操作。
接着，对本发明的电流互感器实时在线监测装置进行具体说明。
所述监测装置包括：六氟化硫充气式电流互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合。
所述监测装置包括：互感器装置口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的装置端口；接口转换三通，与所述互感器装置口连接；第一手动阀，与所述接口转换三通连接；三通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀以及第二手动阀分别连接；第一开关电磁阀，与稳压阀连接；稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了第一压力表。
所述监测装置包括：六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量；第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；环境温度传感器，用于实时装置互感器周围环境的实时温度；第二开关电磁阀，与二氧化硫测量气室连接。
所述监测装置包括：加压泵，与第二开关电磁阀连接；四通，与加压泵、第三手动阀、第二压力表和压力调节阀分别连接；第三手动阀，与四通连接；第二压力表，与四通连接；压力调节阀，与四通和第二手动阀分别连接；信号滤波器，与第一压力表、第二压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对第一压力表输出的第一压力值、第二压力表输出的第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理。
所述监测装置包括：信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度。
所述监测装置包括：FLASH存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围；数字信号处理器，通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与FLASH存储器连接，以在数字化第一压力值超出压力阈值范围时发出第一压力报警信号，在数字化第二压力值超出压力阈值范围时发出第二压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号。
如图2所示，所述监测装置包括：声光报警器，与数字信号处理器连接，用于发出与第一压力报警信号、第二压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号，所述声光报警器包括双声道扬声器和LED阵列报警灯。
可选地，在所述监测装置中：信号放大器可以将滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别放大到8位模数转换器能够处理的数值范围内；数字信号处理器可选为TI公司的DSP芯片；以及信号滤波器与信号放大器可被集成在一块集成电路板上。
另外，互感器最早出现于19世纪末。随着电力工业的发展，互感器的电压等级和准确级别都有很大提高，还发展了很多特种互感器，如电压、电流复合式互感器、直流电流互感器，高准确度的电流比率器和电压比率器,大电流激光式电流互感器，电子线路补偿互感器，超高电压系统中的光电互感器，以及SF6全封闭组合电器(GIS)中的电压、电流互感器。在电力工业中，要发展什么电压等级和规模的电力系统，必须发展相应电压等级和准确度的互感器，以供电力系统测量、保护和控制的需要。
另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。
随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。
采用本发明的电流互感器实时在线监测装置，针对现有技术中六氟化硫充气式电流互感器结构不合理以及安全性能较差的技术问题，通过优化六氟化硫充气式电流互感器的内部结构，集成一系列自装置设备对上述技术问题进行克服，从而提高了六氟化硫充气式电流互感器的稳定性和可靠性。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种电流互感器实时在线监测装置，所述监测装置包括六氟化硫充气式电流互感器主体、六氟化硫红外传感器和数字信号处理器，所述六氟化硫红外传感器用于对六氟化硫充气式电流互感器主体中的六氟化硫气体进行采样分析，所述数字信号处理器与所述六氟化硫红外传感器连接，用于基于所述六氟化硫红外传感器的采样分析结果确定是否进行相应的报警操作。
2.如权利要求1所述的电流互感器实时在线监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：
六氟化硫充气式电流互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；
复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；
互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；
防爆片设置在互感器外壳的顶部；
硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；
二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；
二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；
一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；
复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；
硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合；
互感器装置口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的装置端口；
接口转换三通，与所述互感器装置口连接；
第一手动阀，与所述接口转换三通连接；
三通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀以及第二手动阀分别连接；
第一开关电磁阀，与稳压阀连接；
稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了第一压力表；
六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；
二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；
二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量；
第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；
环境温度传感器，用于实时装置互感器周围环境的实时温度；
第二开关电磁阀，与二氧化硫测量气室连接；
加压泵，与第二开关电磁阀连接；
四通，与加压泵、第三手动阀、第二压力表和压力调节阀分别连接；
第三手动阀，与四通连接；
第二压力表，与四通连接；
压力调节阀，与四通和第二手动阀分别连接；
信号滤波器，与第一压力表、第二压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对第一压力表输出的第一压力值、第二压力表输出的第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理；
信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；
8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度；
FLASH存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围；
数字信号处理器，通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化第一压力值、数字化第二压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与FLASH存储器连接，以在数字化第一压力值超出压力阈值范围时发出第一压力报警信号，在数字化第二压力值超出压力阈值范围时发出第二压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号；
声光报警器，与数字信号处理器连接，用于发出与第一压力报警信号、第二压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号。
3.如权利要求2所述的电流互感器实时在线监测装置，其特征在于：
信号放大器将滤波后的第一压力值、第二压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别放大到8位模数转换器能够处理的数值范围内。
4.如权利要求2所述的电流互感器实时在线监测装置，其特征在于：
数字信号处理器为TI公司的DSP芯片。
5.如权利要求2所述的电流互感器实时在线监测装置，其特征在于：
声光报警器包括双声道扬声器和LED阵列报警灯。
6.如权利要求2所述的电流互感器实时在线监测装置，其特征在于：
信号滤波器与信号放大器被集成在一块集成电路板上。
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