CN106556753B - 一种直流分压器故障监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流分压器故障监测装置，直流分压器包括绝缘套管、安装在绝缘套管内的串联的高压臂和低压臂，绝缘套管顶端接高压引线，底端接地；故障监测装置包括第一电流传感器、第二电流传感器、二次分压模块、数据采集模块和数据处理合并模块，二次分压模块、数据采集模块和数据处理合并模块依次连接，二次分压模块的另一端与低压臂相连，其连接部位通过低压引线接地，第一电流传感器安装在绝缘套管底部，其输出端连接数据采集模块；第二电流传感器安装在低压引线上，其输出端连接数据采集模块。本发明提供的技术方案可靠性高，适用范围广，可实时监测直流分压器的工作状态，为准确处理直流分压器的运行故障提供了依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测装置，具体讲涉及一种直流分压器故障监测装置。
背景技术
直流换流站的直流分压器(实为带电容器均压的电阻式直流分压器，即阻容分压器)因结构和原理的缘故，导致发热元件(电阻分压器)产生的热量随着绝缘介质(绝缘油或绝缘气体)汇集到绝缘子套管内部的上端，使得直流分压器绝缘子套管内部上端和下端出现较大的温度梯度。视电压等级的不同，这种温差可达20K或30K以上。
当直流分压器内部上端和下端之间存在较大的温度梯度时，在大雾或小雨等潮湿环境条件下，绝缘子套管外侧上部外表面，因绝缘子套管内部温度较高，导致绝缘子套管上端外侧容易出现相对干燥的状态，而绝缘子套管外侧下部外表面容易出现相对湿润的状态。在直流电场作用下，绝缘子套管表面比交流电场作用更容易出现污秽，且污秽状态更严重。由于表面污秽物的存在，加上外表面潮湿状态，造成绝缘子套管外表面的表面分布电阻不均匀，而绝缘子套管外表面的表面分布电阻的不均匀，将导致绝缘子套管上下电位分布不均匀，造成上部的电场强度增加，下部的电场强度减少。当这种电位分布不均匀达到一定程度时，就会发生闪络现象，严重时导致击穿现象的发生。此外，由于绝缘子套管内部的电位分布受电阻分压器强制均匀分布限制，外表面的表面分布电阻不均匀还有可能造成绝缘子套管内外壁之间出现极高的电位差，一旦发生击穿，整个绝缘子套管可能出现永久性损坏。
鉴于上述背景，有必要提供一种直流分压器故障监测装置，用于实时监测直流分压器的工作状态，为准确处理直流分压器的运行故障提供依据。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种直流分压器故障监测装置。
本发明提供的技术方案是：一种直流分压器故障监测装置，所述直流分压器包括绝缘套管、安装在所述绝缘套管内的串联的高压臂和低压臂；所述绝缘套管顶端接高压引线，底端接地；其改进之处在于：所述故障监测装置包括第一电流传感器、第二电流传感器、二次分压模块、数据采集模块和数据处理合并模块；所述二次分压模块的输入端分别连接所述低压臂的高压端和低压端，其输出端连接所述数据采集模块的输入端；所述数据采集模块的输出端连接所述数据处理合并模块的输入端；所述二次分压模块与所述低压臂低压端的连接部位通过低压引线接地；所述第一电流传感器安装在所述绝缘套管底部，其输出端连接所述数据采集模块的输入；所述第二电流传感器安装在所述低压引线上，其输出端连接所述数据采集模块的输入。
优选的，所述第一电流传感器测量所述绝缘套管的泄漏电流和外部闪络电流，并将所述泄漏电流和外部闪络电流传输给所述数据采集模块。
优选的，所述第二电流传感器测量所述直流分压器正常运行中的一次电流或故障发生时的一次电流，并将所述电流传输给数据采集模块。
优选的，所述二次分压模块将所述直流分压器的低压臂电压进行二次分压，使其达到合适所述数据采集模块输入的采集电压。
进一步，所述二次分压模块包括电容C2、C21和C22，电阻R21和R22，可调电阻R23，防雷二极管F1和F2；所述防雷二极管F2、所述电容C22、所述电阻R22和所述可调电阻R23依次并联后与并联的电容C21和电阻R21串联连接组成一个串联支路，所述串联支路与所述防雷二极管F1和所述电容C2依次并联。
进一步，所述电容C2两端分别连接低压臂的高压端和低压端，所述可调电阻R23的两端分别连接数据采集模块的输入端。
优选的，所述数据采集模块包括模拟信号采集模块和数字信号采集模块，所述模拟信号采集模块采集二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号通过同轴电缆传输给所述数据处理合并模块，
所述数字信号采集模块包括现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP，所述现场可编程门阵列FPGA在所述数字信号处理器DSP的控制下采集所述二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号传输给所述数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器将所述模拟信号转换为数字信号后，通过光纤传输给所述数据处理合并单元。
进一步，所述数据处理合并模块对接收到的模拟信号和数字信号分别进行滤波处理，使其变为标准通信信号后传入上位机。
优选的，所述数据处理合并模块与所述直流分压器之间并联有两套二次分压模块和两套数据采集模块，用于实现所述直流分压器故障监测的冗余配置。
进一步，所述数据处理合并模块接收两套数据采集模块采集的数据，并通过判断两套数据采集模块采集的数据是否完全一致，来判断故障监测装置是否正常工作，当两套数据采集模块采集的数据不同时，所述数据处理合并模块判断所述故障监测装置发生故障，并发出报警信息上传至上位机。
与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：
1)本发明提供的直流分压器故障监测装置可同时监测直流分压器绝缘套管的外部泄漏电流和外部闪络电流、直流分压器正常工作时的一次电流或故障运行时的一次电流、以及直流分压器的电压，从而实时监测直流分压器的工作状态，为准确处理直流分压器的运行故障提供了依据；
2)本发明提供的直流分压器故障监测装置在数据处理合并模块与直流分压器之间并联两套二次分压模块和数据采集模块，通过两套二次分压模块和数据采集模块采集直流分压器的泄露电流、闪络电流、一次电流、以及直流分压器的电压，可实现直流分压器故障监测的双冗余配置，提高了直流分压器故障监测装置的工作可靠性。
3)数据采集模块分别通过同轴电缆和光纤数据处理合并模块相连，既可以采集直流分压器工作状态的数字信号，又可以采集直流分压器工作状态的模拟信号，可适用于不同变电站对直流分压器故障监测采集数据格式的要求，应用范围更广。
4)数据处理合并模块同时接收两套数据采集模块采集的数据，可通过比较两套数据采集模块采集的数据是否相同来判断直流分压器故障监测装置是否正常运行，当直流分压器故障监测装置发生故障时，两套数据采集模块采集的数据不同，此时，数据处理合并模块发出报警信息上传至上位机，提示工作人员检修直流分压器故障监测装置，提高了直流分压器故障监测装置的工作可靠性。
附图说明
图1为本发明提供的直流分压器故障监测装置的电路原理图。
其中：1-第一电流传感器，2-第二电流传感器。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明提供的直流分压器故障监测装置的电路原理图如图1所示，所述直流分压器包括串联的高压臂和低压臂，高压臂由依次串联的RC并联单元连接组成，低压臂由分压电阻R2组成，高压臂和低压臂同轴设于外壁呈伞群结构的绝缘套管内，所述绝缘套管顶端接高压引线，底端接地；RC并联单元包括并联的均压电容C和分压电阻R；其中电阻R用于对直流电压进行分压，电容C用于对暂态电压进行均压，分压电阻R2用于将高压分压为低压输出；绝缘套管用于保证直流分压器的绝缘水平。
所述故障监测装置包括第一电流传感器1、第二电流传感器2、二次分压模块、数据采集模块和数据处理合并模块。
所述二次分压模块的输入端并联在所述低压臂的高压端和低压端，用于将所述直流分压器的低压臂电压进行二次分压，使其达到合适所述数据采集模块输入的采集电压。
如图1所示，所述二次分压模块包括电容C2、C21和C22，电阻R21和R22，可调电阻R23，防雷二极管F1和F2；所述电容C2并联在分压电阻R2两端，用于对分压电阻R2进行暂态均压，防雷二极管F1并联在分压电阻R2两端，用于保护分压电阻R2；电阻R21与电容C21并联、电阻R22与电容C22并联，组成两个RC并联单元，两个RC并联单元串联后并联在分压电阻R2两端，用于对分压电阻R2进行二次分压；电阻R22两端并联可调电阻R23，可调电阻R23两端与数据采集模块的输入端相连，可调电阻R23用于对二次分压模块的输出电压进行精密调节，并将调节后的电压输出到数据采集模块。防雷二极管F2和电容C22并联，用于防止过电压损伤电容C22、电阻R22和数据采集模块。
所述绝缘套管底部安装有第一电流传感器，第一电流传感器为一只大尺寸的宽频电流长安器，用于测量直流分压器的泄露电流和外部闪络电流，并将测量结果传输给数据采集模块；
所述二次分压模块与所述低压臂低压端的连接部位通过低压引线接地，所述低压引线上安装第二电流传感器，第二电流传感器为宽屏大动态范围的电流传感器，用于对直流分压器的一次电流进行测量，该一次电流可为直流分压器正常运行时的一次电流，也可为直流分压器发生故障时的一次电流，第二电流传感器采集的一次电流传输给数据采集模块。
所述数据采集模块的输入端接二次分压模块的输出、第一电流传感器的输出、以及第二电流传感器的输出；其输出端分别通过同轴电缆和光纤与数据处理合并模块相连。
数据采集模块的输入端接收的信号均为模拟信号，包括第一电流传感输入的电流模拟信号、第二电流传感器出入的电流模拟信号、以及二次分压模块输入的电压模拟信号，为了满足不同变电站对接收信号类型的限制，数据采集模块设置两个信号采集模块，其中一个为模拟信号采集模块，另一个为数字信号采集模块；
所述模拟信号采集模块采集二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号通过同轴电缆传输给所述数据处理合并模块；
所述数字信号采集模块包括现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP，所述现场可编程门阵列FPGA在所述数字信号处理器DSP的控制下采集所述二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号传输给所述数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器将所述模拟信号转换为数字信号后，通过光纤传输给所述数据处理合并单元。
所述数据处理合并模块用于对接收到的模拟信号和数字信号分别进行滤波等处理，使这些信号变为标准通信信号后传入上位机。方便工作人员实时监测直流分压器的工作状态。
为了提高直流分压器故障电流监测装置的工作可靠性，在所述数据处理合并模块与所述直流分压器之间并联有两套二次分压模块和数据采集模块，图1中仅仅示出了两套二次分压模块和数据采集模块中的一套；另一套二次分压模块和数据采集模块的结构与图1中的二次分压模块和数据采集模块相同，用于实现所述直流分压器故障监测的冗余配置。
所述数据处理合并模块可接收两套数据采集模块采集的数据，并通过判断两套数据采集模块采集的数据是否完全一致，来判断故障监测装置是否正常工作，当两套数据采集模块采集的数据不同时，所述数据处理合并模块判断所述故障监测装置发生故障，并发出报警信息上传至上位机，提醒工作人员对直流分压器故障电流监测装置进行检修。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种直流分压器故障监测装置，所述直流分压器包括绝缘套管、安装在所述绝缘套管内的串联的高压臂和低压臂；所述绝缘套管顶端接高压引线，底端接地；其特征在于：所述故障监测装置包括第一电流传感器、第二电流传感器、二次分压模块、数据采集模块和数据处理合并模块；所述二次分压模块的输入端分别连接所述低压臂的高压端和低压端，其输出端连接所述数据采集模块的输入端；所述数据采集模块的输出端连接所述数据处理合并模块的输入端；所述二次分压模块与所述低压臂低压端的连接部位通过低压引线接地；所述第一电流传感器安装在所述绝缘套管底部，其输出端连接所述数据采集模块的输入；所述第二电流传感器安装在所述低压引线上，其输出端连接所述数据采集模块的输入。
2.根据权利要求1所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述第一电流传感器测量所述绝缘套管的泄漏电流和外部闪络电流，并将所述泄漏电流和外部闪络电流传输给所述数据采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述第二电流传感器测量所述直流分压器正常运行中的一次电流或故障发生时的一次电流，并将所述电流传输给数据采集模块。
4.根据权利要求1所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述二次分压模块将所述直流分压器的低压臂电压进行二次分压，使其达到合适所述数据采集模块输入的采集电压。
5.根据权利要求4所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述二次分压模块包括电容C2、C21和C22，电阻R21和R22，可调电阻R23，防雷二极管F1和F2；所述防雷二极管F2、所述电容C22、所述电阻R22和所述可调电阻R23依次并联后与并联的电容C21和电阻R21串联连接组成一个串联支路，所述串联支路与所述防雷二极管F1和所述电容C2依次并联。
6.根据权利要求5所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述电容C2两端分别连接低压臂的高压端和低压端，所述可调电阻R23的两端分别连接数据采集模块的输入端。
7.根据权利要求1所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述数据采集模块包括模拟信号采集模块和数字信号采集模块，所述模拟信号采集模块采集二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号通过同轴电缆传输给所述数据处理合并模块；
所述数字信号采集模块包括现场可编程门阵列FPGA和数字信号处理器DSP，所述现场可编程门阵列FPGA在所述数字信号处理器DSP的控制下采集所述二次分压模块、第一电流传感器和第二电流传感器输出的模拟信号，并将所述模拟信号传输给所述数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器将所述模拟信号转换为数字信号后，通过光纤传输给所述数据处理合并模块。
8.根据权利要求7所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述数据处理合并模块对接收到的模拟信号和数字信号分别进行滤波处理，使其变为标准通信信号后传入上位机。
9.根据权利要求1所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述数据处理合并模块与所述直流分压器之间并联有两套二次分压模块和数据采集模块，用于实现所述直流分压器故障监测的冗余配置。
10.根据权利要求9所述的一种直流分压器故障监测装置，其特征在于：
所述数据处理合并模块接收两套数据采集模块采集的数据，并通过判断两套数据采集模块采集的数据是否完全一致，来判断故障监测装置是否正常工作，当两套数据采集模块采集的数据不同时，所述数据处理合并模块判断所述故障监测装置发生故障，并发出报警信息上传至上位机。
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