CN106597050A - 一种遥控升降的电压传感器 - Google Patents
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Abstract
一种遥控升降的电压传感器，包括同轴电容器、采集装置、自动升降装置、无线接收终端。所述同轴电容器由空心金属圆柱和两个与它同轴的金属圆柱壳组合而成，内部充以SF6绝缘气体。同轴电容器的中压侧通过导线与采集装置中的电路部分相连，自动升降装置用于将同轴电容器送至接触一次导线，采集装置将采集信号通过处理后，传送至无线接收终端上，无线接收终端对传送过来的数据进行实时分析处理，计算并显示线路的实时电压值和波形。本发明一种遥控升降的电压传感器，因采用接触式测量，解决了测量时需要停电对线路造成的影响，并且解决了测量设备不易检修等问题；另因其用自动升降装置上下控制，具有测量高度范围大，可移动性强等优点。
Description
技术领域
本发明一种遥控升降的电压传感器，用于在不断电的情况下对变电站中线路的电压进行实时在线测量。
背景技术
目前输配电线路的电压测量仍存在相当多的问题，如测量方式准确度不高、测量步骤复杂、测量过程不安全、测量时影响线路正常工作、测量设备不易检修等问题。为解决这些问题，也出现了各种各样的电压测量传感器。目前输配电线路电压监测传感器可分为非接触式和接触式测量两种。非接触式传感器测量时无需线路停电，但是目前一般采用耦合电场测量的方式，这种测量方式准确度不高。对于接触式测量，目前一般采用与高压线路直接接触的传感器和高压分压器构成，这种方式虽然可以达到较高的精度，但是安装和检修时需要线路停电，给供电公司和用户带来了诸多不便。
发明内容
为解决目前各种传感器的不足，本发明提供一种遥控升降的电压传感器，因采用接触式测量，解决了测量时需要停电对线路造成的影响，并且解决了测量设备不易检修等问题；另因其用自动升降装置上下控制，具有测量高度范围大，可移动性强等优点。
本发明采取的技术方案为：
一种遥控升降的电压传感器，包括同轴电容器、采集装置、自动升降装置、无线接收终端。所述同轴电容器由空心金属圆柱和两个与它同轴的金属圆柱壳组合而成，内部充以SF6绝缘气体。同轴电容器的中压侧通过导线与采集装置中的电路部分相连，自动升降装置用于将同轴电容器送至接触一次导线，采集装置将采集信号通过处理后，传送至无线接收终端上，无线接收终端对传送过来的数据进行实时分析处理，计算并显示线路的实时电压值和波形。
所述空心金属圆柱和两个与它同轴的金属圆柱壳的两端均套有绝缘套，绝缘套采用聚氯乙烯复合材料制成。
所述同轴电容器由空心金属圆柱、内环和外环构成，其中空心金属圆柱、内环和外环均采用铝合金材料制作而成，外环的半径比一次导线稍大一些，测量时，可以使外环与导线充分接触；整个同轴电容器中的两个环为独立的封闭结构，内部充以SF6绝缘气体。
所述空心金属圆柱、SF6绝缘气体、内环构成了一个气体电容器C2 ；内环7、SF6绝缘气体、外环构成了一个气体电容器C1。
所述同轴电容器，内环和外环构成了一个圆柱体同轴电容，测量时，外环直接与一次导线相连，处于高电位；内环构成了同轴电容器的中压电极，空心金属圆柱通过导线与自动升降装置连接接地，构成了同轴电容器的低压电极。同轴电容器的对称性可以消除一次导线偏心产生的影响，提高了测量系统的准确度。
所述空心金属圆柱、内环、外环的厚度均为1mm，空心金属圆柱的直径为3cm，内环的直径8cm，外环的直径为15cm。
所述采集装置通过导线与同轴电容器的中压侧连接，当同轴电容器由自动升降装置送至接触一次导线，采集装置将一次导线中的中压侧电压，转换成适合采集装置采集的信号，并通过无线传输方式发送至无线接收终端。
所述同轴电容器与采集装置中的分压电容构成电容分压器，实现将一次导线中的大电压转换为小电压信号，电容分压器的输出信号经过信号滤波后，由A/D转换模块将模拟量信号转换成数字量信号，该数字量信号在微处理器中进行组帧处理后，发送至无线接收终端（5），对数据信号进行分析和处理。
所述自动升降装置与同轴电容器之间设有绝缘拖垫。
所述自动升降装置通过导线与空心金属圆柱连接接地，实现可靠测量；自动升降装置的电动机内置无线接收器，由遥控器控制其动作。
所述无线接收终端采用PowerPC系列处理器构成核心处理单元，并通过LCD显示屏实现信号参数和波形的实时显示。
本发明一种遥控控制的电压传感器，技术效果如下：
1）、同轴电容器由根空心金属圆柱和两个与它同轴的金属圆柱壳组合而成，测量时通过自动升降装置将同轴电容器送至接触导线，使同轴电容器接触线路即可，不会干扰线路的正常运行，大大简化了现场操作的复杂性。
2）、自动升降装置铝合金管材料制作而成，通过导线与空心金属圆柱连接，保证空心金属圆柱可靠接地，实现可靠测量，并且自动升降装置内置无线接收装置，操作者在远处既可以控制其高度，保证测量过程的安全性。
3）、采集装置与无线接收终端之间通过无线传输信号，保证了测量过程的安全。
4）、本发明一种遥控控制的电压传感器其测量频带宽，可测量暂降，闪变等波形。
5）、本发明中的同轴电容器体积小、重量轻，并且用自动升降装置控制其高度，操作十分方便。
6）、针对目前的输配电线路电压测量中存在的问题，包括接触式测量存在的需要线路停电、检修困难等问题、非接触式测量存在的耐高压电容制作困难、电容稳定性差、易受邻相线路电场干扰、准确度低、抗干扰能力差等问题，本发明一种遥控控制的电压传感器，利用同轴电容的分压原理对输配电线路电压在线测量。该系统兼具目前非接触式测量和接触式测量的优点，既可以在不停电的情况下随时对运行中的线路电压实现在线测量，不会影响线路的正常运行；又可以达到较高的准确度。同时，该系统无需接入电路，当需测量时直接使同轴电容器的高压侧接触导线即可，对该系统进行检修时，可在设备不使用时，对其进行维护与检修，无需线路停电，实现了整个系统的带电接入和带电退出，大大简化了操作和检修流程。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的同轴电容器结构示意图。
图3为本发明的同轴电容器平面结构剖视图。
图4为本发明的中压侧采集装置原理图。
具体实施方式
一种遥控升降的电压传感器，包括同轴电容器1、采集装置2、绝缘拖垫3、自动升降装置4、无线接收终端5。 所述同轴电容器1由空心金属圆柱6和两个与它同轴的金属圆柱壳组合而成，内部充以SF6绝缘气体。同轴电容器1的中压侧通过导线与采集装置2中的电路部分相连，自动升降装置4用于将同轴电容器1送至接触一次导线9，采集装置2将采集信号通过处理后，传送至无线接收终端5上，无线接收终端5对传送过来的数据进行实时分析处理，计算并显示线路的实时电压值和波形。
所述空心金属圆柱6和两个与它同轴的金属圆柱壳的两端均套有绝缘套，绝缘套采用聚氯乙烯复合材料制成，防止杂散电容的产生。
所述同轴电容器1由空心金属圆柱6、内环7和外环8构成，其中空心金属圆柱6、内环7和外环8均采用铝合金材料制作而成，外环8的半径比一次导线9稍大一些，测量时，可以使外环与导线充分接触；整个同轴电容器1中的两个环为独立的封闭结构，内部充以SF6绝缘气体。
所述空心金属圆柱6、SF6绝缘气体、内环7构成了一个气体电容器C2 ；内环7、SF6绝缘气体、外环8构成了一个气体电容器C1。
所述同轴电容器1，内环7和外环8构成了一个圆柱体同轴电容，测量时，外环8直接与一次导线9相连，处于高电位；内环7构成了同轴电容器的中压电极，空心金属圆柱6通过导线与自动升降装置4连接接地，构成了同轴电容器的低压电极。
所述空心金属圆柱6、内环7、外环8的厚度均为1mm，空心金属圆柱6的直径为3cm，内环7的直径8cm，外环8的直径为15cm。整个同轴电容器1长度约为0.5m，重量约为1.5kg，这种电容器制作简单，绝缘性能好，解决了目前耐高压电容制作困难、稳定性差的问题。
所述采集装置2通过导线与同轴电容器1的中压侧连接，当同轴电容器1由自动升降装置4送至接触一次导线9，采集装置2将一次导线9中的中压侧电压，转换成适合采集装置2采集的信号，并通过无线传输方式发送至无线接收终端5。采集装置2的采集信号通过无线传输，传输距离可达200米左右，保证了信号的可靠接收。无线接收终端5用于对数据进行分析处理、波形显示和数据保存，这种方法测量频带可达到10MHz，并且可测量暂降，闪变等波形。
所述同轴电容器1与采集装置2中的分压电容构成电容分压器，实现将一次导线中的大电压转换为小电压信号，电容分压器的输出信号经过信号滤波后，由A/D转换模块将模拟量信号转换成数字量信号，该数字量信号在微处理器中进行组帧处理后，发送至无线接收终端（5），对数据信号进行分析和处理。
所述A/D转换模块由高精度模数转换芯片ADS1243构成。这种无线传输装置的传输距离可达100米左右，并且装置其安装方便、灵活性强，保证测量的安全可靠。
所述自动升降装置4与同轴电容器1之间设有绝缘拖垫3。绝缘拖垫3采用聚乙烯胺（PVC）等材料制作而成，厚度约为5cm左右，保证其不会被击穿，并且保证了同轴电容器1和自动升降装置4间的可靠隔离。
所述自动升降装置4采用采用铝合金制造而成，升降范围为0到10米，并且自动升降装置4的电动机内置无线接收器，其可控距离约为200米，操作者在远处既可以利用遥控操作控制同轴电容器1的升降，自动升降装置4的升降范围为0到10米，高度可随意控制，测量高度灵活并且保证操作过程的安全。
所述自动升降装置4通过导线与空心金属圆柱6连接接地，实现可靠测量；自动升降装置4的电动机内置无线接收器，由遥控器控制其动作。
所述无线接收终端5采用PowerPC系列处理器构成核心处理单元，并通过LCD显示屏实现信号参数和波形的实时显示。这种方法测量频带宽，测量频带可达到10MHz，并且还可测量暂降，闪变等波形。
一种高压侧的电压在线测量方法，通过自动升降装置4将同轴电容器1的高压侧送致接触导线，同轴电容器1的中压侧通过导线与采集装置2连接，并通过无线传输装置，将采集处理过的信号发送到无线接收终端5上，实现信号的分析处理和波形显示，然后利用同轴电容器1的分压原理，从而得到高压侧的电压。
所述同轴电容器1，可直接接入线路测量，无需断开线路电压，不会干扰线路的正常运行。当需要测量一次导线的电压时，只需用自动升降装置4将同轴电容器1送至接触导线，然后通过无线传输装置发送的信号，得到中压侧电压，利用同轴电容器1的分压原理，即可实现一次导线的电压测量。操作简单方便，且不会干扰线路的正常运行。
无线接收终端5在接收到无线发送装置传送过来的信号后，实时的对数据进行分析处理，计算出一次导线9的当前电压值，并实时将波形显示出来，便于工作人员观察线路当前的运行状态。无线接收终端5还具有数据记录等功能，以方便工作人员将多条线路的数据采集之后综合处理。无线接收终端5采用PowerPC系列处理器构成核心处理单元，并通过LCD显示屏实现信号参数和波形的实时显示。
在线测量时整个装置安装在可以动的小推车上，可移动性强。
Claims (10)
1.一种遥控升降的电压传感器，包括同轴电容器（1）、采集装置（2）绝缘拖垫（3）、自动升降装置（4）、无线接收终端（5），其特征在于：所述同轴电容器（1）由空心金属圆柱（6）和两个与它同轴的金属圆柱壳组合而成，内部充以SF6绝缘气体；同轴电容器（1）的中压侧通过导线与采集装置（2）中的电路部分相连，自动升降装置（4）用于将同轴电容器（1）送至接触一次导线（9），采集装置（2）将采集信号通过处理后，传送至无线接收终端（5）上，无线接收终端（5）对传送过来的数据进行实时分析处理，计算并显示线路的实时电压值和波形。
2.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述空心金属圆柱（6）和两个与它同轴的金属圆柱壳的两端均套有绝缘套，绝缘套采用聚氯乙烯复合材料制成。
3.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述同轴电容器（1）由空心金属圆柱（6）、内环（7）和外环（8）构成，其中空心金属圆柱（6）、内环（7）和外环（8）均采用铝合金材料制作而成，外环（8）的半径比一次导线（9）稍大一些，测量时，可以使外环与导线充分接触；整个同轴电容器（1）中的两个环为独立的封闭结构，内部充以SF6绝缘气体。
4.根据权利要求3所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述空心金属圆柱（6）、SF6绝缘气体、内环（7）构成了一个气体电容器C2；内环（7）、SF6绝缘气体、外环（8）构成了一个气体电容器C1。
5.根据权利要求3所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述同轴电容器（1），内环（7）和外环（8）构成了一个圆柱体同轴电容，测量时，外环（8）直接与一次导线（9）相连，处于高电位；内环（7）构成了同轴电容器的中压电极，空心金属圆柱（6）通过导线与自动升降装置（4）连接接地，构成了同轴电容器的低压电极。
6.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述采集装置（2）通过导线与同轴电容器（1）的中压侧连接，当同轴电容器（1）由自动升降装置（4）送至接触一次导线（9），采集装置（2）将一次导线（9）中的中压侧电压，转换成适合采集装置（2）采集的信号，并通过无线传输方式发送至无线接收终端（5）。
7.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述同轴电容器（1）与采集装置（2）中的分压电容构成电容分压器，实现将一次导线中的大电压转换为小电压信号，电容分压器的输出信号经过信号滤波后，由A/D转换模块将模拟量信号转换成数字量信号，该数字量信号在微处理器中进行组帧处理后，发送至无线接收终端（5），对数据信号进行分析和处理。
8.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述自动升降装置（4）与同轴电容器（1）之间设有绝缘拖垫（3）。
9.根据权利要求1所述一种遥控升降的电压传感器，其特征在于：所述自动升降装置（4）通过导线与空心金属圆柱（6）连接接地，实现可靠测量；自动升降装置（4）的电动机内置无线接收器，由遥控器控制其动作；所述无线接收终端（5）采用PowerPC系列处理器构成核心处理单元，并通过LCD显示屏实现信号参数和波形的实时显示。
10.采用如权利要求1~9所述任意一种遥控升降的电压传感器的电压在线测量方法，其特征在于：通过自动升降装置（4）将同轴电容器（1）的高压侧送致接触导线，同轴电容器（1）的中压侧通过导线与采集装置（2）连接，并通过无线传输装置，将采集处理过的信号发送到无线接收终端（5）上，实现信号的分析处理和波形显示，然后利用同轴电容器（1）的分压原理，从而得到高压侧的电压。
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