CN115407255A - 一种电流互感器误差在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流互感器误差在线监测装置及方法，包括采样单元，其包括采样通道和接线端子排；监测单元，所述监测单元与采样单元连接，所述监测单元包括设置在其内部的CPU，与CPU电性连接的AD模数转化电路以及与CPU电性连接的通讯模块；以及人机交互单元和远控终端，所述人机交互单元与监测单元电性连接，所述远控终端通过通讯模块与CPU传输连接。本发明的有益效果为采取在线误差测量的方式检测电流互感器误差，不仅能准确获取站内各运行各电流互感器的计量性能运行数据，及时发现故障电流互感器，并通过远控终端发出预警和警告，消除隐患，方便工作人员精准开展检修、维护和更换，并且减小了现场校验工作量，减小人力物力投入。

Description

一种电流互感器误差在线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及电流互感器误差检测技术领域，特别是一种电流互感器误差在线监测装置及方法。

背景技术

现场电流互感器检测方面，为了获得电流互感器的运行误差，现行方法是在停电状态下比对被测互感器和高级标准器的计量误差，然而在实际检定中发现，有的线路互感器根本无法停电检测，否则要影响区域的生产和生活；有的线路尽管可以停电，但是将互感器离线测量误差的工作量大、检测周期长，甚至有的线路很难进行互感器离线处理。

以往互感器停电校准（现场检测）主要是满足作为电能计量装置的周检需要。我国电力系统有数量庞大的电力互感器，停电测试它们的误差性能工作量庞大，费时费力，而且不能获得三相带电状态下的真实数据。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种电流互感器误差在线监测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电流互感器误差在线监测装置，其包括采样单元，其包括采样通道和接线端子排；监测单元，所述监测单元与采样单元连接，所述监测单元包括设置在其内部的CPU，与CPU电性连接的AD模数转化电路以及与CPU电性连接的通讯模块；以及人机交互单元和远控终端，所述人机交互单元与监测单元电性连接，所述远控终端通过通讯模块与CPU传输连接。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测装置的一种优选方案，其中：所述监测单元还包括与接线端子排电性连接的I/V转换电路以及与I/V转换电路输出端连接的放大及滤波电路，所述放大及滤波电路的输出端与AD模数转化电路电性连接。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测装置的一种优选方案，其中：还包括供电单元，所述供电单元与监测单元和人机交互单元电性连接。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测装置的一种优选方案，其中：所述监测单元还包括B码同步和温度传感器，所述B码同步和温度传感器分别与CPU电性连接。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测装置的一种优选方案，其中：所述人机交互单元包括触控屏幕和触控板，所述触控屏幕和触控板均与CPU电性连接。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测装置的一种优选方案，其中：所述CPU至少包含13路控制信号，1#~12#控制放大及滤波电路、13#控制AD模数转化电路。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测方法的一种优选方案，其中：将计量用电流互感器的计量绕组通过连接线与各采样单元的采样通道连接，开启监测单元；

设置各电流互感器的首检数据；

采样单元实时检测各电流互感器的电流幅值、相位特征信号，并将检测的电流幅值、相位特征信号传输给监测单元；

监测单元对检测的电流幅值、相位特征信号进行转换处理，并将转换处理得到的电信号传输给CPU；

电信号经CPU计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量，计算得到的计量性能状态特征量存储在CPU内并通过通讯模块传输给远控终端；

温湿度传感实时检测监测单元在线检测的运行温湿度环境，并将运行环境特征量同步存储在CPU内，并将运行环境特征量与同一时刻下的计量性能状态特征量同步传输给远控终端；

远控终端通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测方法的一种优选方案，其中：所述监测单元对检测的电流互感器的电流幅值、相位特征信号进行转换处理是指，

I/V转换电路接收采样单元将实时检测的电流幅值、相位特征信号，并将电流幅值、相位特征信号转换为电压信号；

放大及滤波电路对电压信号进行放大滤波处理；

AD模数转化电路将电压信号转换成数字信号；

AD模数转化电路将数字信号传递给CPU。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测方法的一种优选方案，其中：所述电信号经CPU计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量是指，

通过CPU基于FFT算法计算全站进线和出线全部计量互感器之间的幅值和相位；

通过CPU计算所有输入支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU计算所有输出支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值；

通过CPU查找比对差值数据库，如差值超过阈值，则该站存在电流互感器异常；

假定异常通过CPU计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值，再缩小到各节点基于KCL计算差值进行逐一验证，直到计算完所有电流互感器并找到所有矢量超过阈值的电流互感器。

作为本发明所述电流互感器误差在线监测方法的一种优选方案，其中：所述远控终端通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性是指，

远控终端通过性能评估算法，依据接收到各绕组之间的比值差与相位差以及运行温湿度环境，并与设定阈值进行比较，当其超过设置阈值即发出检修警告信号，如在2/3阈值与阈值之间直接发出预警信号，并将采样和传输频率提升至原来的10倍，如在阈值的2/3以下，则为正常状态。

本发明的有益效果：本发明采取在线误差测量的方式检测电流互感器误差，不仅能准确获取站内各运行各电流互感器的计量性能运行数据，及时发现故障电流互感器，并通过远控终端发出预警和警告，消除隐患，方便工作人员精准开展检修、维护和更换，避免浪费，降本增效，并且减小了现场校验工作量，减小人力物力投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明的电流互感器误差在线监测装置的原理框图。

图2为本发明的电流互感器误差在线监测方法的流程图。

图3为本发明的电流互感器误差在线监测及方法的接线图。

图中：100、采样单元；101、采样通道；102、接线端子排；200、监测单元；201、CPU；202、AD模数转化电路；203、通讯模块；204、I/V转换电路；205、放大及滤波电路；206、B码同步；207、温度传感器；300、人机交互单元；301、触控屏幕；302、触控板；400、远控终端；500、供电单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1和图3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种电流互感器误差在线监测装置，其能实现在线检测电流互感器误差。一种电流互感器误差在线监测装置包括采样单元100，监测单元200，人机交互单元300和远控终端400，以及供电单元500，采样单元100，包括采样通道101和接线端子排102，其中采样通道101至少设置有12个。

具体的，监测单元200与采样单元100电性连接，监测单元200包括设置在其内部的CPU201，与CPU201电性连接的AD模数转化电路202以及与CPU201电性连接的通讯模块203，其中通讯模块203优选为光纤传输，且通讯模块203一体设置有相应的显示接口。

进一步的，人机交互单元300与监测单元200电性连接，远控终端400通过通讯模块203与CPU201传输连接。

再进一步的，供电单元500与监测单元200和人机交互单元300电性连接，供电单元500给监测单元200和人机交互单元300供电。

在使用时，电流互感器的计量绕组通过连接线与采样通道101连接，将计量绕组的幅值、相位特征信号传输至监测单元200，监测单元200对将计量绕组的幅值、相位特征信号转换成电压信号、对转换的电压信号进行放大滤波处理，AD模数转化电路202再将电压信号变成数字信号，数字信号传输至CPU201后，CPU201计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量，并将计算结果存储于CPU201内，并通过通讯模块203传输给远控终端400，最终远控终端400通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性。

实施例2

参照图1和图3，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例：监测单元200还包括与接线端子排102电性连接的I/V转换电路204以及与I/V转换电路204输出端连接的放大及滤波电路205，放大及滤波电路205的输出端与AD模数转化电路202电性连接。

进一步的，监测单元200还包括B码同步206和温度传感器207，B码同步206和温度传感器207分别与CPU201电性连接，CPU201与放大及滤波电路205、B码同步206、温度传感器207和通讯模块203连接，用于控制放大及滤波电路205、B码同步206、温度传感器207和通讯模块203的工作，其中温度传感器207可实时监测待测电流互感器的运行温湿度环境。

再进一步的，人机交互单元300包括触控屏幕301和触控板302，触控屏幕301和触控板302均与CPU201电性连接，触控屏幕301和触控板302的设置，方便工作人员操作整个装置。

较佳的，CPU201至少包含13路控制信号，1#~12#控制放大及滤波电路205、13#控制AD模数转化电路202。

在使用时，采样通道101通过接线端子排102与I/V转换电路204连接，I/V转换电路204将检测到的电流互感器的计量绕组的幅值、相位特征信号转化为电压信号，放大及滤波电路205对电压信号进行放大滤波处理，经放大滤波处理后的电压信号传输至AD模数转化电路，AD模数转化电路再将电信号转换成数字信号并传输给CPU201，CPU201计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量，并将计算结果存储于CPU201内，并通过通讯模块203传输给远控终端400，同时温度传感器207实时监测待测电流互感器的运行温湿度环境，温度传感器207将同一时刻的运行温度环境特征量通过CPU201和通讯模块203传输给远控终端400，最终远控终端400通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性。

实施例3

参照图1～图3，为本发明第三个实施例，该实施例基于前两个实施例：该实施例公开了电流互感器误差在线监测方法：

将计量用电流互感器的计量绕组通过连接线与各采样单元100的采样通道101连接，开启监测单元200；

设置各电流互感器的首检数据；

采样单元100实时检测各电流互感器的电流幅值、相位特征信号，并将检测的电流幅值、相位特征信号传输给监测单元200；

监测单元200对检测的电流幅值、相位特征信号进行转换处理，并将转换处理得到的电信号传输给CPU201；

电信号经CPU201计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量，计算得到的计量性能状态特征量存储在CPU201内并通过通讯模块203传输给远控终端400，其中待测电流互感器的计量性能状态特征量指电流幅值、相位特征信号；

温湿度传感实时检测监测单元200在线检测的运行温湿度环境，并将运行环境特征量同步存储在CPU201内，并将运行环境特征量与同一时刻下的计量性能状态特征量同步传输给远控终端400；

远控终端400通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性。

具体的，监测单元200对检测的电流互感器的电流幅值、相位特征信号进行转换处理是指，

I/V转换电路204接收采样单元100将实时检测的电流幅值、相位特征信号，并将电流幅值、相位特征信号转换为电压信号；

放大及滤波电路205对电压信号进行放大滤波处理；

AD模数转化电路202将电压信号转换成数字信号；

AD模数转化电路202将数字信号传递给CPU201。

进一步的，电信号经CPU201计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量是指，

通过CPU201基于FFT算法计算全站进线和出线全部计量互感器之间的幅值和相位；

通过CPU201计算所有输入支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU201计算所有输出支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU201计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值；

通过CPU201查找比对差值数据库，如差值超过阈值，则该站存在电流互感器异常；

假定异常通过CPU201计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值，再缩小到各节点基于KCL计算差值进行逐一验证，直到计算完所有电流互感器并找到所有矢量超过阈值的电流互感器。

再进一步的，远控终端400通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性是指，

远控终端400通过性能评估算法，依据接收到各绕组之间的比值差与相位差以及运行温湿度环境，并与设定阈值进行比较，当其超过设置阈值即发出检修警告信号，如在2/3阈值与阈值之间直接发出预警信号，并将采样和传输频率提升至原来的10倍，如在阈值的2/3以下，则为正常状态。

在使用时，将监测单元200安装在电流互感器的安装使用的现场，将需要检测的各组电流互感器的计量绕组通过连接线与对应的采样通道101连接，通过人机交互单元300或远控终端400设置首检数据，I/V转换电路204将检测到的电流互感器的计量绕组的幅值、相位特征信号转化为电压信号，放大及滤波电路205对电压信号进行放大滤波处理，经放大滤波处理后的电压信号传输至AD模数转化电路，AD模数转化电路再将电信号转换成数字信号并传输给CPU201，以第一组三个通道输入为基准，通过CPU201计算其他各组互感器间的向量差，并计算所有输出支路与输入支路的电流差值，CPU201计算各支路A、B、C三相电流矢量和，当电流差值超过阈值，计算每只互感器对应的误差，当电流差值超过阈值，比较对应支路三相电流矢量和是否超过阈值，若该支路三相电流矢量和未超过阈值，则计算另一只互感器，直到计算完所有互感器并找到所有矢量和超过阈值的互感器，远控终端400通过性能评估算法，依据接收到各绕组之间的比值差与相位差以及运行温湿度环境，并与设定阈值进行比较，当其超过设置阈值即发出检修警告信号，如在2/3阈值与阈值之间直接发出预警信号，并将采样和传输频率提升至原来的10倍，如在阈值的2/3以下，则为正常状态。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征）。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：包括，

采样单元（100），其包括采样通道（101）和接线端子排（102）；

监测单元（200），所述监测单元（200）与采样单元（100）连接，所述监测单元（200）包括设置在其内部的CPU（201），与CPU（201）电性连接的AD模数转化电路（202）以及与CPU（201）电性连接的通讯模块（203）；以及

人机交互单元（300）和远控终端（400），所述人机交互单元（300）与监测单元（200）电性连接，所述远控终端（400）通过通讯模块（203）与CPU（201）传输连接。

2.如权利要求1所述的电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：所述监测单元（200）还包括与接线端子排（102）电性连接的I/V转换电路（204）以及与I/V转换电路（204）输出端连接的放大及滤波电路（205），所述放大及滤波电路（205）的输出端与AD模数转化电路（202）电性连接。

3.如权利要求2所述的电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：还包括供电单元（500），所述供电单元（500）与监测单元（200）和人机交互单元（300）电性连接。

4.如权利要求3所述的电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：所述监测单元（200）还包括B码同步（206）和温度传感器（207），所述B码同步（206）和温度传感器（207）分别与CPU（201）电性连接。

5.如权利要求4所述的电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：所述人机交互单元（300）包括触控屏幕（301）和触控板（302），所述触控屏幕（301）和触控板（302）均与CPU（201）电性连接。

6.如权利要求1~5任一所述的电流互感器误差在线监测装置，其特征在于：所述CPU（201）至少包含13路控制信号，1#~12#控制放大及滤波电路（205）、13#控制AD模数转化电路（202）。

7.一种电流互感器误差在线监测方法，其特征在于：

将计量用电流互感器的计量绕组通过连接线与各采样单元（100）的采样通道（101）连接，开启监测单元（200）；

设置各电流互感器的首检数据；

采样单元（100）实时检测各电流互感器的电流幅值、相位特征信号，并将检测的电流幅值、相位特征信号传输给监测单元（200）；

监测单元（200）对检测的电流幅值、相位特征信号进行转换处理，并将转换处理得到的电信号传输给CPU（201）；

电信号经CPU（201）计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量，计算得到的计量性能状态特征量存储在CPU（201）内并通过通讯模块（203）传输给远控终端（400）；

温湿度传感实时检测监测单元（200）在线检测的运行温湿度环境，并将运行环境特征量同步存储在CPU（201）内，并将运行环境特征量与同一时刻下的计量性能状态特征量同步传输给远控终端（400）；

远控终端（400）通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性。

8.如权利要求7所述的电流互感器误差在线监测方法，其特征在于：所述监测单元（200）对检测的电流互感器的电流幅值、相位特征信号进行转换处理是指，

I/V转换电路（204）接收采样单元（100）将实时检测的电流幅值、相位特征信号，并将电流幅值、相位特征信号转换为电压信号；

放大及滤波电路（205）对电压信号进行放大滤波处理；

AD模数转化电路（202）将电压信号转换成数字信号；

AD模数转化电路（202）将数字信号传递给CPU（201）。

9.如权利要求8所述的电流互感器误差在线监测方法，其特征在于：所述电信号经CPU（201）计算得到待测电流互感器的计量性能状态特征量是指，

通过CPU（201）基于FFT算法计算全站进线和出线全部计量互感器之间的幅值和相位；

通过CPU（201）计算所有输入支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU（201）计算所有输出支路的计量互感器电流矢量和；

通过CPU（201）计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值；

通过CPU（201）查找比对差值数据库，如差值超过阈值，则该站存在电流互感器异常；

假定异常通过CPU（201）计算所有输入支路与所有输出支路的计量互感器电流矢量和的差值，再缩小到各节点基于KCL计算差值进行逐一验证，直到计算完所有电流互感器并找到所有矢量超过阈值的电流互感器。

10.如权利要求9所述的电流互感器误差在线监测方法，其特征在于：所述远控终端（400）通过性能评估算法评估待测电流互感器的误差状态和特性是指，

远控终端（400）通过性能评估算法，依据接收到各绕组之间的比值差与相位差以及运行温湿度环境，并与设定阈值进行比较，当其超过设置阈值即发出检修警告信号，如在2/3阈值与阈值之间直接发出预警信号，并将采样和传输频率提升至原来的10倍，如在阈值的2/3以下，则为正常状态。

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