CN105785183A - 一种电子式互感器测量电路在线自监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，包括被监测电路，所述被监测电路的输入端电连接有转换开关，所述转换开关根据被监测电路CPU发来的定时切换信号在波形发生器与一次传感单元之间进行切换，当所述转换开关切换到所述波形发生器时，所述被监测电路处于被监测状态，输出测量数据；当所述转换开关切换到所述一次传感单元时，所述被监测电路处于正常工作状态，所述被监测电路的输出端电连接有含自监测模块的合并单元，所述自监测模块根据所述被监测电路输出的所述测量数据判断所述被监测电路的运行状态，所述波形发生器根据所述CPU发来的控制信号产生标准信号。本发明能够实现不停电定时自动监测，并给出状态信息。
Description
技术领域
本发明涉及电力监测领域，特别是涉及一种电子式互感器测量电路在线自监测系统。
背景技术
随着电力系统容量和电压等级的不断提高，传统的电磁式互感器绝缘难度不断增大，绝缘成本也不断升高，体积大、重量重，已经难以适应智能电网的发展。新型的电子式互感器以光纤为信号传输媒介，绝缘结构简单，性能优良，随电压等级的升高，其性价比优势明显；其二次数字输出可直接与计算机连接，能够适应智能电网数字化、智能化发展的潮流，近年来发展迅速，已经处于实用化发展阶段。
电子式互感器电路中大量使用电子器件，且电路多处于户外，环境温度、湿度、振动等影响较大。若电子式互感器电路设计不够合理，或电子器件质量不过关，将导致测量结果超差，甚至出现故障不能正常工作。以往的电子式互感器检测多用电磁式互感器作为标准互感器，与被测电子式互感器测量结果比较，来检测电子式互感器的准确度，上述检测方法需要停电，进行离线检测或另设标准通道。当电压等级较高时，电磁式互感器设备体积、重量均不利于现场操作，工作量大，检测成本高。实际运行过程中，电子式互感器电路往往为故障或超差的主要原因。为及时确认电子式互感器电路的运行状态，迫切需要实现不停电情况下的电子式互感器电路在线自监测。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统。
本发明的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，包括被监测电路，其特征在于：所述被监测电路的输入端电连接有转换开关，所述转换开关根据被监测电路CPU发来的定时切换信号在波形发生器与一次传感单元之间进行切换，当所述转换开关切换到所述波形发生器时，所述被监测电路处于被监测状态，输出测量数据；当所述转换开关切换到所述一次传感单元时，所述被监测电路处于正常工作状态，所述被监测电路的输出端电连接有含自监测模块的合并单元，所述自监测模块根据所述被监测电路输出的所述测量数据判断所述被监测电路的运行状态，所述波形发生器根据所述CPU发来的控制信号产生标准信号。
进一步的，所述转换开关为模拟集成电子开关或程控电子开关，根据收到的所述CPU发来的定时切换信号，分时将所述一次传感单元输出信号或所述波形发生器输出信号送至所述被监测电路的输入端。
进一步的，所述被监测电路即为电子式互感器测量电路，从输入端到输出端依次包括信号预处理单元、模数转换单元、所述CPU和电光转换单元，所述信号预处理单元作为所述被监测电路的输入端，所述电光转换单元通过光纤进行输出。
进一步的，所述波形发生器为高精度可编程波形发生器，或高精度DDS波形发生器，或AD9833型号的信号发生器。
进一步的，当所述转换开关切换到与所述波形发生器连接时，所述波形发生器利用所述CPU来控制所述波形发生器定时输出已知幅值和相位的标准信号，所述标准信号输出至所述被监测电路的输入端，所述被监测电路按照正常的测量工作流程，对所述标准信号进行测量得到测量数据，并将该测量数据发送给所述含有自监测模块的合并单元，在所述合并单元中所述自监测模块将所述测量数据与已存储的已知标准值进行比较，得到所述被监测电路的正常、超差或故障状态信息。
进一步的，所述CPU定时向所述波形发生器发送控制信号以及向所述转换开关发送切换信号，实现对所述波形发生器的上电过程的初始化和所述转换开关的定时切换控制，并对所述波形发生器发来的标准信号测量结果打上标识，供所述合并单元处理。
进一步的，所述合并单元，包括所述自监测模块和已存储的标准值表格。
进一步的，所述波形发生器和所述转换开关可与所述被监测电路进行集成，实现一体化。
本发明能够实现定时自动监测电子式互感器电路运行状态，并给出状态信息，该系统可对电子式互感器被监测电路进行不停电在线监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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。
图1为本发明一个实施例的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统的原理框图。
图1中的标记：1-波形发生器，2-一次传感单元，3-转换开关，4-信号预处理单元、5-模数转换单元，6-CPU，7-电光转换单元，8-光纤，9-含自监测模块的合并单元。
具体实施方式
下面将参照附图更详细的描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能更透彻的理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，包括被监测电路，被监测电路的输入端电连接有转换开关3，转换开关3根据被监测电路CPU6发来的定时切换信号在波形发生器1与一次传感单元2之间进行切换，当转换开关3切换到波形发生器1时，被监测电路处于被监测状态，输出测量数据；当转换开关3切换到一次传感单元2时，被监测电路处于正常工作状态，被监测电路的输出端电连接有含自监测模块的合并单元9，自监测模块根据被监测电路输出的测量数据判断被监测电路的运行状态。波形发生器1根据被监测电路CPU6发来的控制信号产生标准信号。
转换开关3为模拟集成电子开关，或者为程控电子开关，可在电子式互感器一次传感单元输出信号与波形发生器输出信号之间实现定时切换，分时将两种信号送至电子式互感器被监测电路的输入端。当转换开关3在接收到CPU6的定时切换信号将数据通道切换至波形发生器1的一侧时，可在不停电的情况下，实现电子式互感器被监测电路的在线自监测。相比现有技术，在降低成本的同时提高了对电子式互感器电路监测的效率，能够及时发现电子式互感器故障或超差。
被监测电路即为电子式互感器测量电路，从输入端到输出端依次包括信号预处理单元4、模数转换单元5、CPU6和电光转换单元7，信号预处理单元4作为被监测电路的输入端，电光转换单元7通过光纤8进行输出。信号预处理单元4将电子式互感器一次传感单元2的输出信号或波形发生器1的输出信号调理至适合状态，经过模数转换单元5将从信号预处理单元4传输过来的模拟量信号转换为数字量信号，并将数字量信号输出至CPU6，之后经电光转换单元7将数字量信号转换为光信号，将测量结果经光纤8传输给合并单元9。
具体的，波形发生器1可采用高精度可编程类的波形发生器，这样其输出信号的幅值和相位均易于精确控制，比如采用高精度DDS(DirectDigitalSynthesizer，数字式频率合成器)波形发生器作为电子式互感器电路在线自监测的标准信号源，这种波形发生器体积小、功耗低，适合在现场使用，与电子式互感器电路一体化，改造电路简单，成本低，极具实用性。当转换开关3切换到与波形发生器1连接时，波形发生器1利用被监测电路已有的CPU6来控制波形发生器1定时输出已知幅值和相位的标准信号，标准信号输出至电子式互感器被监测电路的输入端(即信号预处理单元4的输入端)，电子式互感器被监测电路按照正常的测量工作流程，对标准信号进行测量得到测量数据，并将该测量数据发送给含有自监测模块的合并单元9，在合并单元9中自监测模块将测量数据与已存储的已知标准值进行比较，得到被监测电路的状态信息，即正常、超差或故障三种状态信息。
CPU6定时向高精度可编程波形发生器1发送控制信号以及向转换开关3发送切换信号，实现对高精度可编程波形发生器1的上电过程的初始化和转换开关3的定时切换控制，并对波形发生器1发来的标准信号测量结果打上标识，供合并单元9处理。
合并单元9，包括自监测模块和已存储的标准值(标准检测结果值)表格，合并单元9在完成原有功能的基础上，以查表的形式对被监测电路输出的标准信号测量结果与标准值进行比较判断，并给出被监测电路正常、故障或超差的运行状态信息。
作为上述实施例的另一种方式，波形发生器在接收到被监测电路CPU6的控制信号后，输出特定初相位、频率和幅值的标准信号，经转换开关传输至被监测电路的信号预处理单元中，经过模数转换单元、CPU、电光转换单元进行信号的测量和转换，测量结果传输至自监测模块，自监测模块对测量结果与标准值进行比较判断，得到被监测电路正常、超差或故障的三种状态信息，实现电子式互感器电路的在线自监测。
作为上述实施例的进一步改进，波形发生器和转换开关可与原有电子式互感器测量电路进行集成，实现一体化，不影响电子式互感器原有电路基本结构，无须对电子式互感器测量电路进行改动。降低自监测实现的难度与成本，具有可操作性。
作为上述实施例的最佳实施例，波形发生器采用高精度可编程波形发生器，型号可选AD9833。工作电压范围2.3V-5.5V。具有功耗低(工作电压为3V时，功耗为20mW)，温度范围广(-40℃～+105℃)等特点。在接收到CPU6控制信号后，输出10个整周期，与电网频率相同的工频50Hz、初相位为0、幅值与一次传感单元2相对应的标准信号，作为电子式互感器电路在线自监测的标准信号。通过信号预处理单元4、模数转换单元5后测量转换结果传输至CPU6。
CPU6可每隔一小时向高精度可编程波形发生器1和转换开关K3发送控制信号，每次控制信号持续时间为10个标准信号周期。控制信号发出后，CPU6在每个信号周期采集256点的数据，并打上时间标识。多周期采样、整周期多点采样的方法可提高自监测测量结果的准确度。
CPU6同时向转换开关K3和高精度可编程波形发生器1发送控制信号，转换开关K3在收到CPU6切换信号后，将通道切换至高精度可编程波形发生器1一侧，标准信号进入被监测电路。在AD9833输出10个正弦波周期波后，转换开关K3重新切回电子式互感器一次传感单元2一侧，回到电子互感器工作状态。
含自监测模块的合并单元9通过提取含有时间标识的定时监测数据，即电子式互感器电路对于高精度可编程波形发生器1输出的正弦波信号的测量数据，以查表的形式将存储的标准检测结果值与定时监测数据进行比较判断，可以判断电子式互感器电路的运行状态，并给出正常、超差、故障三种状态信息。考虑到电子式互感器工作环境(如温度、湿度等)和互感器等级的不同，可设不同的误差限值。例如比较结果在±1％范围内，可认为电子式互感器电路处于正常状态；比较结果大于±1％范围，小于±5％范围，可认为电子式互感器电路处于超差状态；比较结果大于±5％范围，可认为电子式互感器电路处于故障状态。上述三种偏差范围可依据实际情况适量修改。CPU6控制信号结束之后，高精度可编程波形发生器1进入休眠状态，不产生输出，可降低功耗。
从上述实施例可以看出，本发明的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，可对电子式互感器测量电路定时进行在线自动监测，并给出电子式互感器测量电路三种运行状态(正常、超差、故障)信息。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。
Claims (8)
1.一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，包括被监测电路，其特征在于：所述被监测电路的输入端电连接有转换开关，所述转换开关根据被监测电路CPU发来的定时切换信号在波形发生器与一次传感单元之间进行切换，当所述转换开关切换到所述波形发生器时，所述被监测电路处于被监测状态，输出测量数据；当所述转换开关切换到所述一次传感单元时，所述被监测电路处于正常工作状态，所述被监测电路的输出端电连接有含自监测模块的合并单元，所述自监测模块根据所述被监测电路输出的所述测量数据判断所述被监测电路的运行状态，所述波形发生器根据所述CPU发来的控制信号产生标准信号。
2.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述转换开关为模拟集成电子开关或程控电子开关，根据收到的所述CPU发来的定时切换信号，分时将所述一次传感单元输出信号或所述波形发生器输出信号送至所述被监测电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述被监测电路即为电子式互感器测量电路，从输入端到输出端依次包括信号预处理单元、模数转换单元、所述CPU和电光转换单元，所述信号预处理单元作为所述被监测电路的输入端，所述电光转换单元通过光纤进行输出。
4.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述波形发生器为高精度可编程波形发生器，或高精度DDS波形发生器，或AD9833型号的信号发生器。
5.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：当所述转换开关切换到与所述波形发生器连接时，所述波形发生器利用所述CPU来控制所述波形发生器定时输出已知幅值和相位的标准信号，所述标准信号输出至所述被监测电路的输入端，所述被监测电路按照正常的测量工作流程，对所述标准信号进行测量得到测量数据，并将该测量数据发送给所述含有自监测模块的合并单元，在所述合并单元中所述自监测模块将所述测量数据与已存储的已知标准值进行比较，得到所述被监测电路的正常、超差或故障状态信息。
6.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述CPU定时向所述波形发生器发送控制信号以及向所述转换开关发送切换信号，实现对所述波形发生器的上电过程的初始化和所述转换开关的定时切换控制，并对所述波形发生器发来的标准信号测量结果打上标识，供所述合并单元处理。
7.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述合并单元，包括所述自监测模块和已存储的标准值表格。
8.根据权利要求1所述的一种电子式互感器测量电路在线自监测系统，其特征在于：所述波形发生器和所述转换开关可与所述被监测电路进行集成，实现一体化。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170224 Address after: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Applicant after: China Electric Power Research Institute Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: Electric Power Research Institute, State Grid Chongqing Electric Power Co., Ltd. Address before: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Applicant before: China Electric Power Research Institute Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20160720 |