CN111650547B - 便携式电力检测互感器以及性能评估系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种便携式电力检测互感器以及性能评估系统和方法。便携式电力检测互感器包括第一电流互感器检测模块、第二电压互感器检测模块、分接开关模块以及检测切换模块；检测切换模块包括多个换流器与多个换压器，多个换流器连接至第一补偿元件组；第一补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电容；多个换压器连接至第二补偿元件组；第二补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电阻；分接开关模块包括电容投切控制器以及电阻投切控制器；电容投切控制器控制所述第一补偿元件组中的所述多组开关；所述电阻投切控制器控制所述第二补偿元件组中的所述多组开关。本发明还提出对所述便携式电力检测互感器性能进行评估的性能评估系统以及评估方法。

Description

便携式电力检测互感器以及性能评估系统和方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种便携式电力检测互感器以及性能评估系统和方法。

背景技术

电流互感器是电力系统中非常重要的设备，是一种特殊的变压器，能将大电流变成小电流，供保护测量用。电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。

电压互感器(Potential Transformer简称PT，Voltage Transformer简称VT)和变压器类似，是用来变换电压的仪器。电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。

在传统变电站中，电流、电压互感器占有重要作用，作为测控、计量设备的信号源，电压、电流互感器二次侧向测控、计量设备提供电流和电压信号，实现对电力系统的实时监控。

申请号为CN202010061964.2的中国发明专利申请提出一种新型电流互感器及实现方法，包括高压端模块和低压端模块、空心线圈和远距离无线供电装置。通过采用智能增益控制电路模块消除空心线圈的制造误差、电子元器件参数偏差以及电子电路因温湿度变化造成的温漂，测量精度高。通过脉宽调制电路模块、逆变驱动电路模块、功率逆变桥和低通滤波器使电流互感器能够输出与传统电磁式电流互感器二次端同样的电流量值和功率；

申请号为CN202010006424.4的中国发明专利申请提出一种电压互感器计量性能的带电监测装置及方法，电压/电流采集模块与数据同步模块连接于信号分析模块，信号分析模块连接于数据显示模块，信号分析模块和数据显示模块连接于电源模块；电压采集模块中的电压传感器用于采集电压互感器的电压值，电流采集模块中的电流传感器用于采集电压互感器的电流值；数据同步模块中的信号发送单元根据GPS信号产生时钟信号；信号分析模块根据电压值、电流值及时钟信号进行同级比对误差计算和标准方差离散型分析，并将结果传输至数据显示模块。

然而，发明人发现，现有的电压互感器、电流互感器只能实现单一的电压互感或者电流互感，无法实现集成；此外，现有的互感器对于外界环境变化敏感，测量精度较低；同时，对于电压互感器和/或电流互感器的性能评估也通常通过经验测试进行缺乏客观指导。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种便携式电力检测互感器以及性能评估系统和方法。便携式电力检测互感器包括第一电流互感器检测模块、第二电压互感器检测模块、分接开关模块以及检测切换模块；检测切换模块包括多个换流器与多个换压器，多个换流器连接至第一补偿元件组；第一补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电容；多个换压器连接至第二补偿元件组；第二补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电阻；分接开关模块包括电容投切控制器以及电阻投切控制器；电容投切控制器控制所述第一补偿元件组中的所述多组开关；所述电阻投切控制器控制所述第二补偿元件组中的所述多组开关。本发明还提出对所述便携式电力检测互感器性能进行评估的性能评估系统以及评估方法。

本发明的技术方案实现了集成化的电压互感器/电流互感器模式，并且可以通过检测切换模块配合分接开关模块进行模式选择和切换，同时，本发明提出的性能评估系统和方法，在结构上采用激励系统和手持终端分离，使用中不受位置限制，使用测试方案导入技术，相较于传统检测技术，本系统提高测试效率、减少人员参与，不会出现漏检和重复检测的情况。

具体来说，本发明的技术方案具体实现方式如下：

在本发明的第一个方面，提供一种便携式电力检测互感器，所述便携式电力检测互感器包括第一电流互感器检测模块、第二电压互感器检测模块以及分接开关模块；

其中，所述第一电流互感器检测模块和所述第二电压互感器检测模块均连接至检测切换模块；

作为本发明第一个优点，所述检测切换模块包括多个换流器与多个换压器，所述多个换流器连接至第一补偿元件组；所述第一补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电容；所述多个换压器连接至第二补偿元件组；所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电阻。

作为本发明的再一个优点，所述第一补偿元件组和所述第二补偿元件组通过共同端点连接至所述分接开关模块；

所述分接开关模块包括电容投切控制器以及电阻投切控制器；

所述电容投切控制器控制所述第一补偿元件组中的所述多组开关的启闭；

所述电阻投切控制器控制所述第二补偿元件组中的所述多组开关的启闭。

其中，所述检测切换模块设置有切换开关，通过所述切换开关使得所述便携式电力检测互感器执行电流互感器工作模式或者电压互感器工作模式。

作为体现上述优点的关键技术手段之一，所述分接开关模块包括开关执行单元、监控单元、过流保护单元、触发单元和启动单元；开关执行单元以反并联晶闸管模块作为有载调压执行分接开关，以阻容吸收模块作为过电压限制组件；监控单元以单片机为控制器，通过电压检测电路，采集高压侧分接头之间的电压从而确定负荷电压，并由高压侧调压绕组提供电源。

所述电容投切控制器包括电容器投切开关以及与所述电容器投切开关前置连接的反馈控制电路；

所述电阻投切控制器包括继电控制电路以及反馈电阻投切开关；

所继电控制电路基于滞环算法保证反馈电阻投切的连续性且使投切不易受到冲击干扰信号的干扰。

所述检测切换模块包括多个换流器与多个换压器；

所述换流器用于将输入电流转换为预定标准电流；所述换压器用于将输入电压转换为预定标准电压。

在本发明的第二个方面，提供一种性能评估系统，所述性能评估系统用于对前述提到的便携式电力检测互感器的性能进行评估。

具体来说，所述性能评估系统包括激励信号发生器、手持终端显示器以及信号采集器；

所述激励信号发生器包括继电器模块、升压升流模块、数据采集以及无线通信模块；

所述手持终端显示器包括SD存储模块、无线传输模块、同步数据采集模块以及测试方案导入模块。

在本发明的第三个方面，提供一种性能评估方法，对前述便携式电力检测互感器进行性能评估，所述方法包括：

激励信号发生器输入为220V的工频电源，测试过程中由所述无线通信模块接收测试指令；

当进行电压互感器测试时，DSP驱动继电器导通升压器，将电压通过升压器进行升高，具体升高的数值

根据系统设定值，当进行电流互感器极性检测时，通过继电器导通升流器将电流升高到设定数值，其中升流器采用降压变压器原理实现电流升高；通过A/D采样将产生的激励电源信号进行采集通过无线模块将信号发送到所述手持终端显示器上进行比对。

本发明的上述技术方案实现了集成化的电压互感器/电流互感器模式，并且可以通过检测切换模块配合分接开关模块进行模式选择和切换，同时，本发明提出的性能评估系统和方法，在结构上采用激励系统和手持终端分离，使用中不受位置限制，使用测试方案导入技术，相较于传统检测技术，本系统提高测试效率、减少人员参与，不会出现漏检和重复检测的情况。

本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。

图1是本发明一个实施例的便携式电力检测互感器的模块组成图；

图2-4是图1所述实施例的进一步实施例细节图；

图5是便携式电力检测互感器的性能评估系统的结构图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。

参照图1，是本发明一个实施例的便携式电力检测互感器的模块组成图。

图1中所述便携式电力检测互感器包括第一电流互感器检测模块、第二电压互感器检测模块、分接开关模块以及第一补偿元件组、第二补偿元件组。

所述第一电流互感器检测模块和所述第二电压互感器检测模块均连接至检测切换模块；

所述检测切换模块连接至第一补偿元件组以及第二补偿元件组；

所述第一补偿元件组和所述第二补偿元件组通过共同端点连接至所述分接开关模块。

在图1基础上参见图2，图2是图1所述第一电流互感器检测模块的连接框架图。

参见图2上图，所述第一电流互感器检测模块包括第一交流电源输入端、第一变压器组件以及多个霍尔传感器以及多个电阻；

作为一个适应性的例子，图2下图展示了交流电源输入端、变压器组件以及多个霍尔传感器、多个电阻连接而成的电流互感器检测模块的一个示意图。

本领域技术人员应当知晓，电流互感器检测模块还可以包括其他连接模式，通过交流电源输入端、变压器组件以多个霍尔传感器、多个电阻、电容、电感还可以构造出其他类型的电流互感器模块或者检测模块；本发明对此不作限制。

在图1基础上参见图3，图3是图1所述第二电压互感器检测模块模块的连接框架图。

参见图3上图，所述第二电压互感器检测模块包括第二交流电源输入端、第二变压器组件、功率补偿电路以及误差补偿电路。

作为一个适应性的例子，图3下图展示了交流电源输入端、变压器组件以及功率补偿电路以及误差补偿电路连接而成的电压互感器检测模块的一个示意图。

本领域技术人员应当知晓，电压互感器检测模块还可以包括其他连接模式，通过交流电源输入端、变压器组件以及功率补偿电路以及误差补偿电路、多个电阻、电容、电感还可以构造出其他类型的电压互感器模块或者检测模块；本发明对此不作限制。

需要指出的是，限于篇幅限制，图3下图中所述的各个框图连接仅仅是示意性的，不同框图连接时根据实际情况还需要增加其他的基本电路器件，例如电阻、电容或者电感，在图3下图中以虚线表征，本领域技术人员实际配置时可以依据实际情况连接，本发明对此不作穷尽形式的展现。

接下来参见图4。图4展现了图1所述的检测切换模块包括多个换流器与多个换压器，所述多个换流器连接至第一补偿元件组；所述第一补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电容；

所述换流器用于将输入电流转换为预定标准电流；所述换压器用于将输入电压转换为预定标准电压；

本实施例中所述″换″流、″换″压的术语的使用，不同于现有技术中普通的换流器、换压器的功能，这里的″换″流、″换″压具体是指将高电流转换为预定标准的低电流(用于测量)、或者将高电压转换成预定标准的低电压(用于测量)；当然，当用于性能检测时，可能还需要将当前相对较低的低电压/电流转换为高电压/电流。

在本实施例中，所述换流器、换压器具体可以实现为一种降压器、降流器。

所述多个换压器连接至第二补偿元件组；所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电阻；

在图4中，虽然未示出，但是所述分接开关模块包括电容投切控制器以及电阻投切控制器；

参见图4，所述电容投切控制器自动根据控制条件与反馈信号调节所述第一补偿元件组中的所述多组开关的启闭；所述电阻投切控制器自动根据控制条件与反馈信号调节所述第二补偿元件组中的所述多组开关的启闭，从而获得通过电阻与电容的并联开关的启闭状态获得补偿。

分接开关是指一种适合在变压器励磁或负载下进行操作的、用来改变变压器绕组分接连接位置的调压装置。其基本原理就是在保证不中断负载电流的情况下，实现变压器绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匝数，即变压器的电压比，最终实现调压的目的。

图4所述分接开关由开关执行单元、监控单元、过流保护单元、触发单元和启动单元五部分组成，分I、II、III3个档位，分别对应配电变压器高压侧105％U_N、U_N和95％U_N3个分接头。开关执行单元以反并联晶闸管模块作为有载调压执行分接开关，以阻容吸收模块作为过电压限制组件；监控单元以单片机为控制器，通过电压检测电路，采集高压侧分接头之间的电压从而确定负荷电压，并由高压侧调压绕组提供电源；过流保护单元以自动空气开关(AS)作为过流检测和保护组件；触发单元中，I、III档位分接开关采用TLP3041光耦构成的触发器，II档位分接开关则采用TLP521-4光耦构成的触发电路；启动单元不设专用电路，借用II档位分接开关，通过TLP521-4光耦构成的触发电路，实现无源自启动功能。

更具体的，所述电容投切控制器包括电容器投切开关以及与所述电容器投切开关前置连接的反馈控制电路；所述电阻投切控制器包括继电控制电路以及反馈电阻投切开关；继电控制电路基于滞环算法保证反馈电阻投切的连续性且使投切不易受到冲击干扰信号的干扰。

接下来参见图5，是对图1-4所述的所述便携式电力检测互感器的性能进行评估的评估系统结构图。

所述性能评估系统包括激励信号发生器、手持终端显示器以及信号采集器；所述激励信号发生器包括继电器模块、升压升流模块、数据采集以及无线通信模块；所述手持终端显示器包括SD存储模块、无线传输模块、同步数据采集模块以及测试方案导入模块。

作为原理性的介绍，该测试系统主要包括一次侧激励电源系统和二次数据采集处理系统。

单个激励电源(包含于激励信号发生器)基于TMS320F2808的DSP芯片设计，主要包括继电器模块、升压升流模块、数据采集以及无线通信模块等组成；

二次手持设备主要基于STM32F103进行设计，用来采集互感器二次侧信号，将采集信号送入STM32F103芯片中进行处理，最终在显示屏上显示检测结果，主要由SD存储、无线传输、同步数据采集、测试方案导入功能等组成。

利用图5所述的性能评估系统对便携式电力检测互感器进行性能评估的方法主要包括如下步骤：

激励电源输入为220V的工频电源，测试过程中无线模块接收来自一次侧测试指令，当进行电压互感器测试时，DSP驱动继电器导通升压器，将电压通过升压器进行升高，具体升高的数值根据系统设定值，当进行电流互感器极性检测时，通过继电器导通升流器将电流升高到设定数值，其中升流器采用降压变压器原理实现电流升高。同时通过A/D采样将产生的激励电源信号进行采集通过无线模块将信号发送到二次终端上与二次侧信号进行比对，得出极性正确情况，因为变电站信号干扰较大，为了去除现场干扰，电源模块中采用了OPA2277的A/D采样芯片，该芯片中内置了模拟抗混叠滤波器(二阶巴特沃兹滤波器)，可以对信号有很好的滤波效果，在实际使用中需要三相输入，因此需要将上述激励电源通过Y型连接在一起给系统输入。

鉴于变电站内互感器种类多、数量大等特点，本方法以间隔为单位列举出了所有互感器型号、接线方式、测量方法、电压等级、注意事项，将上述内容制成excel表保存到SD中。测试过程中自动导入到手持中终端上，检修人员在检修过程中只需要根据终端设备屏幕显示进行相关操作即可完成整个测量，不会出现漏检和重复检修的情况。

测试过程中首先将激励电源安装在进线出对主变前互感器进行检测，接着将电源移至主变低压侧对主变之后互感器进行检测，整个测试过程，检修人员只需要根据手持终端提示进行操作即可，最终的测试结果显示在显示屏上并且保存到SD中以便复查。

上述技术方案实现了集成化的电压互感器/电流互感器模式，并且可以通过检测切换模块配合分接开关模块进行模式选择和切换，同时，本发明提出的性能评估系统和方法，在结构上采用激励系统和手持终端分离，使用中不受位置限制，使用测试方案导入技术，相较于传统检测技术，本系统提高测试效率、减少人员参与，不会出现漏检和重复检测的情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于对便携式电力检测互感器的性能进行评估的性能评估系统，其特征在于：

所述性能评估系统包括激励信号发生器、手持终端显示器以及信号采集器；

所述激励信号发生器包括继电器模块、升压升流模块、数据采集以及无线通信模块；

所述手持终端显示器包括SD存储模块、无线传输模块、同步数据采集模块以及测试方案导入模块；

所述激励信号发生器输入为220V的工频电源，测试过程中由所述无线通信模块接收测试指令；

所述便携式电力检测互感器包括第一电流互感器检测模块、第二电压互感器检测模块以及分接开关模块；

所述第一电流互感器检测模块和所述第二电压互感器检测模块均连接至检测切换模块；

所述检测切换模块设置有切换开关，通过所述切换开关使得所述便携式电力检测互感器执行电流互感器工作模式或者电压互感器工作模式；

当进行电压互感器测试时，DSP驱动继电器导通升压器，将电压通过升压器进行升高，具体升高的数值根据系统设定；

当进行电流互感器极性检测时，通过继电器导通升流器将电流升高到设定数值，其中升流器采用降压变压器原理实现电流升高；

通过A/D采样将产生的激励电源信号进行采集通过无线模块将信号发送到所述手持终端显示器上进行比对；

测试过程中首先将激励电源安装在进线出对主变前互感器进行检测，接着将电源移至主变低压侧对主变之后互感器进行检测；

其中，所述激励信号发生器与所述手持终端分离；

所述第一电流互感器检测模块包括第一交流电源输入端、第一变压器组件以及多个霍尔传感器以及多个电阻；

所述第二电压互感器检测模块包括第二交流电源输入端、第二变压器组件、功率补偿电路以及误差补偿电路；

所述检测切换模块包括多个换流器与多个换压器，

所述多个换流器连接至第一补偿元件组；所述第一补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电容；

所述多个换压器连接至第二补偿元件组；所述第二补偿元件组包括多组通过开关控制的补偿电阻；

所述第一补偿元件组和所述第二补偿元件组通过共同端点连接至所述分接开关模块；

所述分接开关模块包括电容投切控制器以及电阻投切控制器；

所述电容投切控制器包括电容器投切开关以及与所述电容器投切开关前置连接的反馈控制电路；

所述电阻投切控制器包括继电控制电路以及反馈电阻投切开关；

所继电控制电路基于滞环算法保证反馈电阻投切的连续性且使投切不易受到冲击干扰信号的干扰。

2.如权利要求1所述的用于对便携式电力检测互感器的性能进行评估的性能评估系统，其特征在于：

所述分接开关模块包括开关执行单元、监控单元、过流保护单元、触发单元和启动单元；开关执行单元以反并联晶闸管模块作为有载调压执行分接开关，以阻容吸收模块作为过电压限制组件；监控单元以单片机为控 制器，通过电压检测电路，采集高压侧分接头之间的电压从而确定负荷电压，并由高压侧调压绕组提供电源。

3.如权利要求1-2任一项所述的用于对便携式电力检测互感器的性能进行评估的性能评估系统，其特征在于：

所述检测切换模块包括多个换流器与多个换压器；

所述换流器用于将输入电流转换为预定标准电流；所述换压器用于将输入电压转换为预定标准电压。

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