CN110888029B - 采样转换装置及其采样转换方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置及其采样转换方法，采样转换装置包括电子式电压互感器、PT合并单元、开关电源和功放单元，所述PT合并单元采样并输出数字采样信号，转换装置基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，所述功放单元包括功放电路和升压变压器，所述功放单元接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，功放电路包括用于增益调节的精密多圈电位器，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种GIS电力技术领域，特别是一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置及其采样转换方法。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear，简称GIS)，具有占地面积小、受外界环境条件影响小、可靠性高等优点，在我国城市电网中大量使用。特别是随着我国经济发展和城市化进程的加速，GIS设备的需求量急剧增加。
目前，我国早期投运的GIS已经进入寿命的中后期，根据设备生命周期的浴盆曲线，这批GIS设备已进入故障多发期，大大增加了GIS的停电检修需求；另外变电站的负荷随着经济的发展不断增加，导致了变电站扩建的需求。根据GIS设备检修和交接验收标准，检修/扩建后的GIS需要进行交流耐压试验。常规的GIS交流耐压都采用谐振加压方式，需要在运变电站停电进行配合，这与当前全社会对电网供电可靠性日益提高的要求产生了巨大的矛盾。部分供电局被迫选择采用24小时带电空载的方式来对检修/扩建的GIS进行检验，这无疑难以发现设备潜在的绝缘缺陷，为GIS设备的后续运行留下了可能存在的事故隐患。
因此，电力运行部门迫切要求发展一种能够在其它在运电气部分不停电的情况下，对检修或扩建后的GIS部分进行交流耐压试验的技术。
GIS同频同相交流耐压是在这种背景下发展起来的一种不停电试验技术，GIS同频同相交流耐压需要GIS母线对地相电压数据，由于工作场地和安全等需要，目前急需一种远离GIS母线且能够获得GIS母线对地相电压数据的采样装换装置，其可以获得GIS母线对地相电压的同相同频电压数据且远离运行侧，能够在多种工作环境，特别是例如远离GIS的室内等环境下进行GIS同频同相交流耐压相关测试。
发明内容
为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置及其采样转换方法，其能够精确地采样GIS母线对地相电压的同相同频电压数据且远离GIS运行侧。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。
本发明的一个方面，一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置包括：
电子式电压互感器，其包括高压绕组和至少一组低压绕组，其中，高压绕组一端与GIS母线连接，另一端接地，
PT合并单元，连接所述低压绕组，所述PT合并单元采样并输出数字采样信号，
转换装置，经由光纤连接所述PT合并单元的输出端，所述转换装置基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
开关电源，连接所述转换装置，所述开关电源提供电能，
功放单元，连接所述转换装置，所述功放单元包括功放电路和升压变压器，所述功放单元接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，功放电路包括用于增益调节的精密多圈电位器，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，PT合并单元包括时钟同步单元和16位AD同步采样芯片。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，采样转换装置包括连接所述功放电路的电源变压器。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，转换装置基于数字采样信号按照比例关系生成第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，所述PT合并单元包括ST光纤口和以太网接口。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，功放单元经由分别间隔3.81毫米的三个引脚连接转换装置。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，所述预定时间为19.9-20.1ms。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，所述开关电源提供198-242伏的交流电。
所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置中，采样转换装置的工作环境温度为-15到45度。
根据本发明的另一方面，一种利用所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的采样转换方法包括以下步骤，
第一步骤，PT合并单元采样并输出数字采样信号，
第二步骤，转换装置基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
第三步骤，功放单元接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
本发明具有以下有益效果：
本发明能够精确地获得GIS母线对地相电压的同相同频电压数据且远离运行侧，能够在多种工作环境，特别是例如远离GIS的室内等环境下进行GIS同频同相交流耐压相关测试。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的采样转换方法的步骤示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，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够更透彻地理解本发明，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。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的结构示意图，如图1所示，一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置包括：
电子式电压互感器1，其包括高压绕组和至少一组低压绕组，其中，高压绕组一端与GIS母线连接，另一端接地，
PT合并单元2，连接所述低压绕组的PT合并单元2进行采样并输出数字采样信号，
转换装置3，经由光纤连接所述PT合并单元2的输出端的转换装置3基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
开关电源4，连接转换装置3的开关电源4提供电能，
功放单元5，连接转换装置的功放单元包括功放电路6和升压变压器7，所述功放单元5接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，功放电路6包括用于增益调节的精密多圈电位器，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
在一个实施例中，装置可通过人工修改电脑配置文件的方式，获取一次电压额定值、输出通道映射关系设置。
考虑到同频同相耐压需要适用于不同的电压等级，例如66kV、110kV、220kV、330kV、500kV等，要求一次电压为额定时(例如110kV电压等级时，一次相电压为110kV/3＝63.5kV)，转换装置A1的输出为5Vac。以此类推，220kV电压等级时，一次相电压为127.0kV，转换装置A1的输出为5Vac。
在一个实施例中，功放电路以音频芯片LM3886为核心，装有用于增益调节的精密多圈电位器。额定输出为15.18V。经过升压变压器T1后，额定电压变为57.7V。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，PT合并单元2包括时钟同步单元和16位AD同步采样芯片。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，采样转换装置包括连接所述功放电路的电源变压器8。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，转换装置3基于数字采样信号按照比例关系生成第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，所述PT合并单元2包括ST光纤口和以太网接口。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，功放单元5经由分别间隔3.81毫米的三个引脚连接转换装置3。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，所述预定时间为19.9-20.1ms。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，所述开关电源4提供198-242伏的交流电。
本发明所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的优选实施例中，采样转换装置的工作环境温度为-15到45度。
图2是根据本发明一个实施例的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的采样转换方法的步骤示意图。一种所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的采样转换方法包括以下步骤，
第一步骤S1，PT合并单元2采样并输出数字采样信号，
第二步骤S2，转换装置3基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
第三步骤S3，功放单元5接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
本发明能够精确地采样GIS母线对地相电压的同相同频电压数据且远离GIS运行侧。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
Claims (7)
1.一种设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，包括：
电子式电压互感器，其包括高压绕组和至少一组低压绕组，其中，高压绕组一端与GIS母线连接，另一端接地，
PT合并单元，连接所述低压绕组，所述PT合并单元采样并输出数字采样信号，所述PT合并单元包括时钟同步单元和16位AD同步采样芯片，
转换装置，经由光纤连接所述PT合并单元的输出端，所述转换装置基于所述数字采样信号按照比例关系生成延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
开关电源，连接所述转换装置，所述开关电源提供电能，
功放单元，连接所述转换装置，所述功放单元包括功放电路和升压变压器，所述功放单元接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，功放电路包括用于增益调节的精密多圈电位器，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同，功放电路的额定输出为15.18V，经过升压变压器,后额定电压变为57.7V，所述预定时间为19.9-20.1ms。
2.根据权利要求1所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，其中，所述采样转换装置还包括连接所述功放电路的电源变压器。
3.根据权利要求1所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，其中，所述PT合并单元包括ST光纤口和以太网接口。
4.根据权利要求1所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，其中，所述功放单元经由分别间隔3.81毫米的三个引脚连接所述 转换装置。
5.根据权利要求1所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，其中，所述开关电源提供198-242伏的交流电。
6.根据权利要求1所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置，其中，所述采样转换装置的工作环境温度为-15到45度。
7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的设在GIS母线上的电压互感器的二次侧电压的采样转换装置的采样转换方法，其包括以下步骤，
第一步骤，所述PT合并单元采样并输出数字采样信号，
第二步骤，所述转换装置基于所述数字采样信号延迟预定时间后同时输出对应GIS母线三相的对地相电压的第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，
第三步骤，所述功放单元接收所述第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号且放大输出第一电压、第二电压和第三电压，其中，所述第一电压、第二电压和第三电压分别与GIS母线的电压相位相同且频率相同。
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