CN109470914A - 一种vfto信号测量装置 - Google Patents

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邹志杨
周华良
夏雨
汪世平
张晓莉
赵军
刘慧海
庞福滨
邓庆
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
NARI Group Corp
Nari Technology Co Ltd
NARI Nanjing Control System Co Ltd
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    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques

Abstract

本发明涉及一种VFTO信号测量装置，包括电压采集模块、罗氏线圈、电流采集模块、太阳能电池板、电池、电池充放电管理模块、处理单元、存储单元和通讯模块，罗氏线圈与电流采集模块相连接，太阳能电池板、电池均与电池充放电管理模块相连接，电压采集模块、电流采集模块、电池充放电管理模块、存储单元、通讯模块均与处理单元相连接，通讯模块与电池充放电管理模块相连接。本发明实现对VFTO信号在线实时监测，利用多种并行供电方式，可长期在户外工作，连续观察和捕捉VFTO信号波形；采用宽频输入罗氏线圈进行VFTO电流信号的测量，弥补VFTO电流信号测量空白；实时提供输电线路上的宽频信号数据，为其它应用提供数据信号源。

Description

一种VFTO信号测量装置
技术领域
本发明涉及电力系统自动化领域，尤其涉及一种VFTO信号测量装置。
背景技术
国家电网公司将继电保护就地化应用确定为保护技术的发展方向，就地化应用具有减少二次电(光)缆长度、优化二次回路设计、减少用地和建筑面积、节省投资等优点。由于就地化保护装置在一次设备附近安装，其运行环境更加严酷，特别是GIS变电站隔离开关操作引起的VFTO（Very Fast Transient Over-voltage）瞬态电磁骚扰具备幅值大、频带宽、多脉冲等特点，对就地化保护设备造成严重干扰。为了研究VFTO对设备造成的影响，需对VFTO信号进行测量，国内外对VFTO测量方法主要是电容分压器测量系统和微分积分测量系统，电容分压器测量系统在VFTO测量中应用广泛，测量系统构成如图1所示。
VFTO信号通过电容分压器降压，再经过匹配的测量电缆送入示波器显示与测量；微分积分测量系统是在GIS内的高压母线与盆式绝缘子内预埋的电极间的耦合电容构成了微分环节的微分电容，经过测量电缆与微分电阻、积分环节和示波器相连构成一个微分积分测量系统。中国电科院在特高压交流试验示范工程、皖电东送工程的多个特高压GIS变电站、750kV兰州东GIS变电站、500kV及以下等级多个GIS变电站开展了骚扰实测，获得了部分GIS隔离开关操作引起骚扰波形和开关场的空间瞬态电磁场波形。但由于试验机会少，试验数据不足以获得电磁骚扰的统计特性和对就地化保护影响评估。同时该VFTO测量系统在实际测量中存在一些不足与问题，总结有如下几点：（1）因VFTO传感器在一次设备端，测试点位于户外，因采用商业级示波器进行测量，其工作温度使用范围不能适应在户外长期使用；（2）因测量设备示波形功耗较大，电池供电系统使用时间有限，不能长期连续观察和捕捉VFTO信号波形；（3）该测量系统只能对VFTO电压信号进行测量，无法测量当VFTO发生时的电流波形。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种适用于户外全天候实时在线监测VFTO电压电流波形的 VFTO信号测量装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种VFTO信号测量装置，包括电压采集模块、罗氏线圈、电流采集模块、太阳能电池板、电池、电池充放电管理模块、处理单元、存储单元和通讯模块，所述罗氏线圈与所述电流采集模块相连接，所述太阳能电池板、电池均与所述电池充放电管理模块相连接，所述电压采集模块、电流采集模块、电池充放电管理模块、存储单元、通讯模块均与所述处理单元相连接，所述通讯模块与所述电池充放电管理模块相连接。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述罗氏线圈的频率为0MHz-50MHz、电流为0A-2000A。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述电流采集模块包括微分电路、与所述微分电路的输出端连接的模数转换电路。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述太阳能电池板采用柔性环状太阳能电池板。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述电池采用宽温锂电池。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括还包括取能线圈，所述取能线圈与所述充放电管理模块相连接。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述取能线圈为低功率线圈。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述处理单元采用低功耗CPU芯片。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述存储单元采用flash芯片。
本发明一个较佳实施例中，一种VFTO信号测量装置进一步包括所述通讯模块采用4G模块。
本发明具有以下有益效果：
（1）采用高防护工业级测量系统，深度集成于输电线路与传感设备端，实现对VFTO信号在线实时监测，利用太阳能电池板、电池、取能线圈多种并行供电方式，可长期在户外工作，连续观察和捕捉VFTO信号波形。
（2）采用宽频输入罗氏线圈进行VFTO电流信号的测量，弥补VFTO电流信号测量空白。
（3）实时提供输电线路上的宽频信号数据，为其它应用提供数据信号源。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有技术的电容分压器测量系统的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例的结构示意图；
图中：10、电压采集模块，12、罗氏线圈，14、电流采集模块，16、太阳能电池板，18、电池，20、电池充放电管理模块，22、处理单元，24、存储单元，26、通讯模块，28、微分电路，30、模数转换电路，32、取能线圈。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图2所示，一种VFTO信号测量装置，包括电压采集模块10、罗氏线圈12、电流采集模块14、太阳能电池板16、电池18、电池充放电管理模块20、处理单元22、存储单元24和通讯模块26，罗氏线圈12与电流采集模块14相连接，太阳能电池板16、电池18均与电池充放电管理模块20相连接，电压采集模块10、电流采集模块14、电池充放电管理模块20、存储单元24、通讯模块26均与处理单元22相连接，通讯模块26与电池充放电管理模块20相连接。
本发明优选电压采集模块10为模数转换器，可以选用型号为ADC0800的芯片。
本发明优选罗氏线圈12的频率为0MHz-50MHz、电流为0A-2000A，为大电流宽频响应输入。本发明优选电流采集模块14包括微分电路28、与微分电路28的输出端连接的模数转换电路30，模数转换电路30与处理单元22相连接，通过罗氏线圈12进行变换采集形成微分信号，通过微分电路28进行微分信号调理，再通过模数转换电路30转换成数字信号，将数字信号传输给处理单元22。
本发明优选太阳能电池板16采用柔性环状太阳能电池板。
本发明优选电池18采用宽温锂电池。
为了进一步延长使用时间，本发明还包括取能线圈32，取能线圈32与电池充放电管理模块20相连接。本发明优选取能线圈32为低功率线圈，实现线路电流取能。
本发明优选处理单元22采用低功耗CPU芯片，可以选用型号为ADSP-SC589的芯片。
本发明优选存储单元24采用flash芯片，存储快速。
为了便于实现数据的远程上送，本发明优选通讯模块26采用4G模块。
太阳能电池板16、电池18和取能线圈32通过电池充放电管理模块20进行管理，电池充放电管理模块20通过均流电路进行能源分配和切换，电池充放电管理模块20可以选用型号为BQ24090的芯片。VFTO信号测量装置供能主要由太阳能电池板16、电池18提供，当太阳能电池板16正常供电时，通过电池充放电管理模块20向电池18储能蓄电，同时由太阳能电池板16向处理单元22和通讯模块26供电；当阴雨天气导致太阳能电池板16不能正常供电时，由电池18向处理单元22和通讯模块26供电；当输电线路有负荷电流时通过取能线圈32向处理单元22和通讯模块26供电，同时通过电池充放电管理模块20向电池18储能蓄电。
测量VFTO电压信号流程如下：
操作隔离刀闸时产生的VFTO电压信号通过传感电极8进行分压输出，通过电压采集模块10将模拟信号进行转换，将转换后的数字信号传给处理单元22进行数据管理，数据通过存储单元24进行存储，并将数据通过通讯模块26完成数据发送。
测量VFTO电流信号流程如下：
操作隔离刀闸时产生的VFTO电流信号通过罗氏线圈12进行变换采集形成微分信号，通过微分电路28进行微分信号调理，再通过模数转换电路30转换成数字信号，将数字信号传输给处理单元22进行数据管理，数据通过存储单元24进行存储，并将数据通过通讯模块26完成数据发送。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种VFTO信号测量装置，其特征在于：包括电压采集模块、罗氏线圈、电流采集模块、太阳能电池板、电池、电池充放电管理模块、处理单元、存储单元和通讯模块，所述罗氏线圈与所述电流采集模块相连接，所述太阳能电池板、电池均与所述电池充放电管理模块相连接，所述电压采集模块、电流采集模块、电池充放电管理模块、存储单元、通讯模块均与所述处理单元相连接，所述通讯模块与所述电池充放电管理模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述罗氏线圈的频率为0MHz-50MHz、电流为0A-2000A。
3.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述电流采集模块包括微分电路、与所述微分电路的输出端连接的模数转换电路。
4.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述太阳能电池板采用柔性环状太阳能电池板。
5.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述电池采用宽温锂电池。
6.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：还包括取能线圈，所述取能线圈与所述电池充放电管理模块相连接。
7.根据权利要求6所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述取能线圈为低功率线圈。
8.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述处理单元采用低功耗CPU芯片。
9.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述存储单元采用flash芯片。
10.根据权利要求1所述的一种VFTO信号测量装置，其特征在于：所述通讯模块采用4G模块。
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