CN113030571A - 一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，包括高压分压式取样单元、谐波分量检测单元和稳压供电单元，高压分压式取样单元与谐波分量检测单元连接，谐波分量检测单元将数据传输给远程通信单元，稳压供电单元与远程通信单元连接。采用多个高压电容器进行分压，电容器与接于线路上的额定相电压进行匹配容量，在电感线圏上呈现的是工频电压值，通常取U0=50V~200V，当线路上含有谐波分量时，连接于电感线圏两端的谐波测量仪，将数据测量后，由通信终端发给远方的监控中心站，为防止线路上的雷击损坏谐波测量设备，在电感线圏的两端并联一只避雷器装置，为保证谐波监测仪的工作电源，使用稳压电源向谐波仪供电。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备在电力行业的应用日益普及，同时大量电弧设备和许多其他非线性负荷也被投入使用，而这些设备使得系统中电压和电流波形发生畸变失真，导致大量谐波产生，造成越来越多的谐波污染。谐波对电力系统产生的危害十分巨大，要准确的消除谐波，必须准确检测各次谐波的幅值大小和相位。然而，由于传统的谐波检测仪器不是按高压耐压值设计，因而不能直接接入高压电网，必须连接电压、电感互感器作为测量前端。但是接入互感器的同时，必然因互感器铁磁损耗的影响而产生较大的误差，这对于后续的谐波信号检测与消除都会产生影响。因此，研究高压侧直接获取谐波参量的装置需求十分迫切。
如中国专利CN112149291A，公开日2020年12月29日，微弱谐波信号检测系统及方法，所述方法包括：将处理后的待检测信号输入至第一信号模型和第二信号模型中，并针对所述检测系统，取内置激励信号的初始相位为0和π/2，得到各自对应的临界值关系模型；将待检测信号的频率通过尺度变化到与所述检测系统频率相同，得到经过尺度变化后的检测系统；求解每个临界值关系模型，得到对应相空间轨迹图；调节尺度变化系数的值，直至各相空间轨迹图中有任一轨迹图表明经过尺度变化后的检测系统由混沌状态进入大尺度周期状态后，待测信号被检测出。该发明虽然能够解决实测工程中，待检测信号频率和相位都与检测系统内置激励信号不同时，检测过程困难的问题，但其存在无法应用在高压侧上直接获取谐波参量的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的谐波监测装置无法直接获取高压侧的谐波参量的技术问题。提出了一种能够有效获取高压侧谐波参量的绝缘子式输电线路谐波分量监测装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，包括高压分压式取样单元、谐波分量检测单元和稳压供电单元，所述高压分压式取样单元与所述谐波分量检测单元连接，所述谐波分量检测单元将数据传输给远程通信单元，所述稳压供电单元与所述远程通信单元连接。一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，包括高压分压式取样单元，高压分压式取样单元包括由若干个高压陶瓷电容器依次串联组成的高压电容器组，高压电容器组的一端与输电线路连接，高压电容器组的另一端与电感线圏串联后接地，采用多个高压电容器进行分压，其中的电容电流按0.01A～0.1A水平设计，这样电容器与接于线路上的额定相电压进行匹配容量，正常工作时，在电感线圏上呈现的是工频电压值，设为U0，而通常取U0＝50V～200V，当线路上含有谐波分量时，U将会大大超过50V，若是谐波严重，Ui会超过500V，此时，连接于电感线圏两端的谐波测量仪，将数据测量后，由通信终端发给远方的监控中心站，为防止线路上的雷击损坏谐波测量设备，在电感线圏的两端并联一只避雷器装置，为保证谐波监测仪的工作电源，使用稳压电源向谐波仪供电。
作为优选，所述高压分压式取样单元包括由若干个高压陶瓷电容器依次串联组成的高压电容器组，所述高压电容器组的一端与输电线路连接，所述高压电容器组的另一端与电感线圏串联后接地。高压分压式取样单元由若干个高压陶瓷电容器即C1-Cn串联后，在末端与电感线圏串接而成。
作为优选，所述电感线圏的两端并联有氧化锌避雷器。设置于最末端的电感线圏，在流经电容器的电流的谐波分量会在电感上积累，由于这种串接可能易受雷击，为了防止雷击损坏，需要在电感线圏两端配置电压值，匹配氧化锌避雷器作为过电压保护。
作为优选，所述高压分压式取样单元外设有用于保护所述高压电容器组的绝缘护套。高压分压式取样单元的外绝缘由陶瓷或者是硅橡胶绝缘护套组成。
作为优选，所述绝缘护套包括采用陶瓷或橡胶材质的绝缘子，所述绝缘子外侧设有绝缘子防雨裙。采用陶瓷或橡胶材质的绝缘子并在绝缘子外侧设有绝缘子防雨裙可以起到防雨、防冰闪和防鸟害的作用。
作为优选，所述谐波分量检测单元包括用于检测谐波幅值和频率参数的谐波量检测仪，所述谐波量检测仪并联连接在所述电感线圏的两端。谐波量检测仪用于谐波的幅值和频率参数检测，谐波分量检测单元并联接线于高压分压单元中的电感线圏的两端。
作为优选，所述稳压供电单元并联接线于所述电感线圏的两端。稳压供电单元由稳压管组件和反馈式电子电路构成，稳压供电单元起稳压作用的同时向远程通信单元供电。
作为优选，所述远程通信单元包括用于向变电站或管理中心的远程端服务器传输信息的无线通信模块，所述无线通信模块接收来自谐波分量检测单元的信息。远程通信单元由4G通信模块组成，数据输入为从谐波检测单元接入，向变电站或管理中心的远程端服务器发送谐波分量参数的信息。将谐波分量监测单元并联连接在电感线圏两端，配置参数设置电感线圏两端的电压在50-200V时，即可以获取线路上的各种谐波量，经由该单元获取谐波分量后送至通信单元，再由远方管理中心站进行接收。
本发明的实质性效果是：本发明包括高压分压式取样单元采用多个高压电容器进行分压，电容器与接于线路上的额定相电压进行匹配容量，正常工作时，在电感线圏上呈现的是工频电压值，设为U0，而通常取U0＝50V～200V，当线路上含有谐波分量时，U将会大大超过50V，若是谐波严重，Ui会超过500V，此时，连接于电感线圏两端的谐波测量仪，将数据测量后，由通信终端发给远方的监控中心站，为防止线路上的雷击损坏谐波测量设备，在电感线圏的两端并联一只避雷器装置，为保证谐波监测仪的工作电源，使用稳压电源向谐波仪供电。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图。
其中：1、高压电容器组，2、电感线圏，3、氧化锌避雷器，4、谐波分量检测单元，5、稳压供电单元，6、远程通信单元，7、绝缘护套，8、绝缘子防雨裙。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，如图1所示，包括高压分压式取样单元、谐波分量检测单元4和稳压供电单元5，高压分压式取样单元与谐波分量检测单元4连接，谐波分量检测单元4将数据传输给远程通信单元6，稳压供电单元5与远程通信单元6连接。
高压分压式取样单元包括由若干个高压陶瓷电容器依次串联组成的高压电容器组1，高压电容器组1的一端与输电线路连接，高压电容器组1的另一端与电感线圏2串联后接地。高压分压式取样单元由若干个高压陶瓷电容器即C1-Cn串联后，在末端与电感线圏2串接而成。高压分压式取样单元外设有用于保护高压电容器组1的绝缘护套7。高压分压式取样单元的外绝缘由陶瓷或者是硅橡胶绝缘护套7组成。绝缘护套7包括采用陶瓷或橡胶材质的绝缘子，绝缘子外侧设有绝缘子防雨裙8。采用陶瓷或橡胶材质的绝缘子并在绝缘子外侧设有绝缘子防雨裙8可以起到防雨、防冰闪和防鸟害的作用。电感线圏2的两端并联有氧化锌避雷器3。设置于最末端的电感线圏2，在流经电容器的电流的谐波分量会在电感上积累，由于这种串接可能易受雷击，为了防止雷击损坏，需要在电感线圏2两端配置电压值，匹配氧化锌避雷器3作为过电压保护。
谐波分量检测单元4包括用于检测谐波幅值和频率参数的谐波量检测仪，谐波量检测仪并联连接在电感线圏2的两端。谐波量检测仪用于谐波的幅值和频率参数检测，谐波分量检测单元4并联接线于高压分压单元中的电感线圏2的两端。稳压供电单元5并联接线于电感线圏2的两端。稳压供电单元5由稳压管组件和反馈式电子电路构成，稳压供电单元5起稳压作用的同时向远程通信单元6供电。远程通信单元6包括用于向变电站或管理中心的远程端服务器传输信息的无线通信模块，无线通信模块接收来自谐波分量检测单元4的信息。远程通信单元6由4G通信模块组成，数据输入为从谐波检测单元接入，向变电站或管理中心的远程端服务器发送谐波分量参数的信息。将谐波分量监测单元并联连接在电感线圏2两端，配置参数设置电感线圏2两端的电压在50-200V时，即可以获取线路上的各种谐波量，经由该单元获取谐波分量后送至通信单元，再由远方管理中心站进行接收。
高压分压式取样单元由耐压为几十千伏以上的高压、电容器构成，电容器可以是陶瓷电容器，也可以是高压薄膜式电容器，并将高压电容器安放于外绝缘为复合绝缘子形状的密封套筒中，这种工艺结构类似于内装氧化锌阀片的户外型避雷器装置的工艺，电容器套装完成后，在最底部加装电缆线圈，并将电缆线圈的两端由密封的引线端子引出。
高压电容器设计时，需要考虑二个因素，一是正常的工频50HZ下的工作电流值确定，二是需方条件下，要求电容器元件不被击穿的实际要求。电容器的容抗为
接于线路上为110kV电压等级时，设110kV绝缘子的50％放电电压为700kV，考虑一定的电压裕度，取800kV作为串联电容器的50％放电电压值。设电容器每一级耐压值为50kV时，n＝16级，进行串联连接，若取工作电源为20W容量计算时，设工作电压为200V时，P＝I·U，工作电流I＝0.1A＝100mA，由该电流值推算电容器的容抗及电容量值：
相电压
选择每只电容器容量C＝5×16＝80nF，即耐压为50kV，电容量80nF的电容器，计16～18只进行串联接线组成。
由于设计中要加入电感值L，取最后一只电容器，量值与电感量阻抗等同的值计算，XL＝Xc＝2πfL，
2πfL＝39.808×103，
取电感线圏2的电感量为126亨的值，同时在配置电容器时，按17只电容器串接后再与电感线圏2L串联的接线方式。防浪涌避雷器选择为防止电感线圏2两侧在雷击时的过电压，选择ZnO避雷器，动作电压为2000V。
本实施例包括高压分压式取样单元，高压分压式取样单元包括由若干个高压陶瓷电容器依次串联组成的高压电容器组1，高压电容器组1的一端与输电线路连接，高压电容器组1的另一端与电感线圏2串联后接地，采用多个高压电容器进行分压，其中的电容电流按0.01A～0.1A水平设计，这样电容器与接于线路上的额定相电压进行匹配容量，正常工作时，在电感线圏2上呈现的是工频电压值，设为U0，而通常取U0＝50V～200V，当线路上含有谐波分量时，U将会大大超过50V，若是谐波严重，Ui会超过500V，此时，连接于电感线圏2两端的谐波测量仪，将数据测量后，由通信终端发给远方的监控中心站，为防止线路上的雷击损坏谐波测量设备，在电感线圏2的两端并联一只避雷器装置，为保证谐波监测仪的工作电源，使用稳压电源向谐波仪供电。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，包括高压分压式取样单元、谐波分量检测单元(4)和稳压供电单元(5)，所述高压分压式取样单元与所述谐波分量检测单元(4)连接，所述谐波分量检测单元(4)将数据传输给远程通信单元(6)，所述稳压供电单元(5)与所述远程通信单元(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述高压分压式取样单元包括由若干个高压陶瓷电容器依次串联组成的高压电容器组(1)，所述高压电容器组(1)的一端与输电线路连接，所述高压电容器组(1)的另一端与电感线圏(2)串联后接地。
3.根据权利要求2所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述电感线圏(2)的两端并联有氧化锌避雷器(3)。
4.根据权利要求2或3所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述高压分压式取样单元外设有用于保护所述高压电容器组(1)的绝缘护套(7)。
5.根据权利要求4所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述绝缘护套(7)包括采用陶瓷或橡胶材质的绝缘子，所述绝缘子外侧设有绝缘子防雨裙(8)。
6.根据权利要求2所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述谐波分量检测单元(4)包括用于检测谐波幅值和频率参数的谐波量检测仪，所述谐波量检测仪并联连接在所述电感线圏(2)的两端。
7.根据权利要求2或6所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述稳压供电单元(5)并联接线于所述电感线圏(2)的两端。
8.根据权利要求1或2所述的一种绝缘子式输电线路谐波分量监测装置，其特征在于，所述远程通信单元(6)包括用于向变电站或管理中心的远程端服务器传输信息的无线通信模块，所述无线通信模块接收来自谐波分量检测单元(4)的信息。
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