CN106468730A - 一种特高压直流分压器用无线测量系统 - Google Patents

一种特高压直流分压器用无线测量系统 Download PDF

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熊前柱
胡浩亮
李鹤
李登云
徐子立
杨春燕
聂琪
雷民
姚力
胡瑛俊
章江铭
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中国电力科学研究院
国家电网公司
国网浙江省电力公司电力科学研究院
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Abstract

本发明提供了一种特高压直流分压器用无线测量系统,包括高压侧无线数据采集装置和低压侧无线终端;高压侧无线数据采集装置包括第一测量输入端、第二测量输入端,以及依次连接的过电压保护电路、阻抗匹配电路、数据采集模块和无线传输模块;第一测量输入端连接于两个电压互感器中串联的测量电阻之间,第二测量输入端连接于两个电压互感器中串联的屏蔽电阻之间。与现有技术相比,本发明提供的一种特高压直流分压器用无线测量系统,体积小、重量轻、成本低,安装和接线极为方便,适用于特高压电压互感器的安装、调试和试验等场合,同时也适用于其他低电压应用环境。

Description

一种特高压直流分压器用无线测量系统
技术领域
[0001] 本发明涉及仪表检测技术领域,具体涉及一种特高压直流分压器用无线测量系统。背景技术
[0002] 特高压用直流电压标准互感器一般由多节低压直流标准电压互感器经过串联形成,每节标准电压互感器均由大量的电阻构成,在内部构成两个独立的工作回路,测量回路和屏蔽回路,每个回路均由大量的电阻串联形成。为了达到更高的准确度,要求两个回路之间任意相邻电阻上的电压降要保持一致。虽然在设计初期已经对每个电阻进行了筛选并进行了匹配,但经过串联后会使电阻的误差得到累积,串联的电阻越多,电压不平衡现象越严重,导致两节电压互感器之间的串联点的电压差不为零,电压互感器内部泄漏电流增加,最终导致互感器的测量精度下降。因此在两节电压标准互感器进行串联时,需对串联接点处的电压差进行准确测量,根据电压差得到电压补偿方案。
[0003] 常规方法是预先在两节电压标准互感器旁边安装一个绝缘子,并在绝缘子上安装多个均压环,最后将高精度电压表和UPS电源吊装到均压环里,数据通过望远镜看或用光纤传到地面,安装成本高,难度大,耗时长。因此,需要提供一种具有体积小,重量轻,接线简单,并且无须额外的安装平台的特高压用直流分流器用无线测量系统。发明内容
[0004] 为了满足现有技术的需要,本发明提供了一种特高压直流分压器用无线测量系统。
[0005] 本发明的技术方案是:
[0006] 所述系统包括高压侧无线数据采集装置和低压侧无线终端;
[0007] 所述高压侧无线数据采集装置包括第一测量输入端、第二测量输入端,以及依次连接的过电压保护电路、阻抗匹配电路、数据采集模块和无线传输模块;
[0008] 所述第一测量输入端连接于两个电压互感器中串联的测量电阻之间,第二测量输入端连接于两个电压互感器中串联的屏蔽电阻之间。
[0009] 优选的,所述过电压保护电路包括第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子和第二输出端子,以及电容器、第一 TVS管和第二TVS管;
[0010] 所述第一输入端子和第一输出端子之间依次连接第一电阻和第二电阻;
[0011] 所述第一 TVS管的一端连接于所述第一电阻和第二电阻之间,另一端连接于所述第二输入端子与第二输出端子之间;
[0012] 所述第二TVS管的一端连接于所述第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于所述第二输入端子与第二输出端子之间;
[0013] 所述电容器的一端连接于所述第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于所述第二输入端子与第二输出端子之间;
[0014] 优选的,所述第一输入端子与高压侧无线数据采集装置的第一测量输入端连接, 第二输入端子与第二测量输入端连接;
[0015] 所述第一输出端子和第二输出端子分别接入阻抗匹配电路;
[0016] 优选的,所述阻抗匹配电路包括高输入阻抗运算放大器、第三电阻和第四电阻;所述第三电阻和第四电阻分别接入高输入阻抗运算放大器的输入端;
[0017] 优选的,过电压保护电路的第一输出端子与阻抗匹配电路的第三电阻连接,第二输出端子与第四电阻连接;
[0018] 优选的,所述数据采集模块包括A/D转换器;所述无线传输模块包括wifi模块和天线;
[0019] 优选的,所述高压侧无线数据采集装置设置在一个金属屏蔽盒内;所述金属屏蔽盒与均压环连接,并放置于所述均压环的保护范围内;
[0020] 所述无线传输模块中天线的地线固定在所述金属屏蔽盒的外壳上,所述数据采集模块的地线也固定在金属屏蔽盒的外壳上;
[0021] 优选的,所述无线传输模块的天线与其地线之间连接一个TVS管,所述TVS管用于泄放感应电压,保护所述无线传输模块;
[0022] 优选的,所述低压侧无线终端也包括wifi模块和天线,用于接收所述高压侧无线数据采集装置发送的电压互感器串联点的电压差信号。
[0023] 与最接近的现有技术相比,本发明的优异效果是:
[0024] 本发明提供的一种特高压直流分压器用无线测量系统,体积小、重量轻、成本低, 安装和接线极为方便,适用于特高压电压互感器的安装、调试和试验等场合,同时也适用于其他低电压应用环境。附图说明
[0025] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0026] 图1:本发明实施例中一种特高压直流分压器用无线测量系统原理示意图;
[0027] 图2:本发明实施例中一种特高压直流分压器用无线测量系统结构示意图;
[0028] 图3:本发明实施例中过电压保护电路和阻抗匹配电路的原理示意图;
[0029] 图4:本发明实施例中无线传输模块的原理示意图。具体实施方式
[0030] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0031] 本发明提供的一种特高压直流分压器用无线测量系统,适用于特高压电压互感器的安装、调试和试验等场合,其实施例如图1和2所示,具体为:
[0032] 本实施例中该系统包括高压侧无线数据采集装置和低压侧无线终端。
[0033] 1、高压侧无线数据采集装置
[0034] 该装置包括第一测量输入端、第二测量输入端、过电压保护电路、阻抗匹配电路、 数据采集模块和无线传输模块,过电压保护电路、阻抗匹配电路、数据采集模块和无线传输模块依次连接。其中,
[0035] (I)第一测量输入端和第二测量输入端
[0036] 如图1所示,本实施例中互感器A和互感器B串联连接,二者测量绕组串联的连接点为I号点,二者屏蔽绕组串联的连接点为2号点,高压侧无线数据采集装置接入I号点和2号点,采集两点之间的电压差,并将该电压差经过无线发送至低压侧无线终端进行显示。
[0037] 第一测量输入端连接于两个电压互感器中串联的测量电阻之间,如图1所示,第一测量输入端接入I号点。第二测量输入端连接于两个电压互感器中串联的屏蔽电阻之间,如图1所示,第二测量输入端接入2号点。
[0038] (2)过电压保护电路
[0039] 本实施例中过电压保护电路包括第一输入端子、第二输入端子、第一输出端子、第二输出端子、电容器、第一 TVS管和第二 TVS管。
[0040] 第一输入端子与高压侧无线数据采集装置的第一测量输入端连接,第二输入端子与第二测量输入端连接;第一输出端子和第二输出端子分别接入阻抗匹配电路。其中,
[0041] ①:第一输入端子和第一输出端子之间依次连接第一电阻和第二电阻,如图3所示,第一电阻和第二电阻串联后连接于第一输入端子和第二输出端子之间。
[0042] ②:第一 TVS管的一端连接于第一电阻和第二电阻之间,另一端连接于第二输入端子与第二输出端子之间。
[0043] ③:第二 TVS管的一端连接于第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于第二输入端子与第二输出端子之间。
[0044] ④:电容器的一端连接于第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于第二输入端子与第二输出端子之间。
[0045] 本实施例中,过电压保护电路最高能一直5kV的过电压,保证后级电路的正常工作,同时过电压保护电路的输入阻抗达到16Ω以上。
[0046] (3)阻抗匹配电路
[0047] 本实施例中阻抗匹配电路包括高输入阻抗运算放大器、第三电阻和第四电阻。
[0048] 如图3所示,第三电阻和第四电阻分别接入高输入阻抗运算放大器的输入端。过电压保护电路的第一输出端子与第三电阻连接,第二输出端子与第四电阻连接。
[0049] 本实施例中阻抗匹配电路还可以采用高精度JFET输入的高阻抗运算放大电路,将阻抗匹配电路的输入阻抗增加到20GQ,保证高压侧无线数据采集装置的接入不会影响互感器的电流分布。
[0050] (4)数据采集模块和无线传输模块
[0051] 本实施例中数据采集模块包括A/D转换器,无线传输模块包括wifi模块和天线。无线传输模块的整体功耗小于2W,并采用1AH的电池供电,使得测量电压小于0.5V时,特高压直流分压器用无线测量系统处于关机状态,保证系统可以长时间可靠运行。
[0052] 数据采集模块用于采集电压互感器串联点的电压差信号,即图1中所示I号点与2号点之间的电压差,并将其转换为数字信号,通过无线传输模型发送至低压侧无线终端。
[0053] 本实施例中,高压侧无线数据采集装置设置在一个矮平的金属屏蔽盒内,该金属屏蔽盒采用高导磁率的铁磁材料制成,金属屏蔽盒的六个表面全部连接良好形成一个法拉第笼,天线通过其中一个表面伸出。天线的地线固定在金属屏蔽盒的外壳上,数据采集模块的地线也固定在金属屏蔽盒的外壳上。
[0054] 金属屏蔽盒与均压环连接,并放置于均压环的保护范围内,天线置于均压环的空隙处,以便于低压侧无线终端接收信号。如图4所示,天线与其地线之间连接一个TVS管, 该TVS管用于泄放感应电压,保护无线传输模块不受损坏。
[0055] 2、低压侧无线终端
[0056] 本实施例中,低压侧无线终端也包括wifi模块和天线,用于接收高压侧无线数据采集装置发送的电压互感器串联点的电压差信号。
[0057] 最后应当说明的是:所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种特高压直流分压器用无线测量系统,其特征在于,所述系统包括高压侧无线数 据采集装置和低压侧无线终端;所述高压侧无线数据采集装置包括第一测量输入端、第二测量输入端,以及依次连接 的过电压保护电路、阻抗匹配电路、数据采集模块和无线传输模块;所述第一测量输入端连接于两个电压互感器中串联的测量电阻之间,第二测量输入端 连接于两个电压互感器中串联的屏蔽电阻之间。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述过电压保护电路包括第一输入端子、第 二输入端子、第一输出端子和第二输出端子,以及电容器、第一 TVS管和第二TVS管;所述第一输入端子和第一输出端子之间依次连接第一电阻和第二电阻;所述第一 TVS管的一端连接于所述第一电阻和第二电阻之间,另一端连接于所述第二 输入端子与第二输出端子之间;所述第二TVS管的一端连接于所述第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于所述 第二输入端子与第二输出端子之间;所述电容器的一端连接于所述第二电阻与第一输出端子之间,另一端连接于所述第二 输入端子与第二输出端子之间。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,所述第一输入端子与高压侧无线数据采集 装置的第一测量输入端连接,第二输入端子与第二测量输入端连接;所述第一输出端子和第二输出端子分别接入阻抗匹配电路。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述阻抗匹配电路包括高输入阻抗运算放 大器、第三电阻和第四电阻;所述第三电阻和第四电阻分别接入高输入阻抗运算放大器的 输入端。
5.如权利要求3或4所述的系统,其特征在于,过电压保护电路的第一输出端子与阻抗 匹配电路的第三电阻连接,第二输出端子与阻抗匹配电路的第四电阻连接。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据采集模块包括A/D转换器;所述无 线传输模块包括wifi模块和天线。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述高压侧无线数据采集装置设置在一个 金属屏蔽盒内;所述金属屏蔽盒与均压环连接,并放置于所述均压环的保护范围内;所述无线传输模块中天线的地线固定在所述金属屏蔽盒的外壳上,所述数据采集模块 的地线也固定在金属屏蔽盒的外壳上。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述无线传输模块的天线与其地线之间连 接一个TVS管,所述TVS管用于泄放感应电压,保护所述无线传输模块。
9.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述低压侧无线终端也包括wifi模块和天 线,用于接收所述高压侧无线数据采集装置发送的电压互感器串联点的电压差信号。
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