CN116106619A - 一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法，包括大容量直流电源、第一消能单元、第二消能单元、第三消能单元、通讯模块和控制单元，所述大容量直流电源与第一消能单元、第二消能单元和第三消能单元的高压端相连接，其中所述第一消能单元、第二消能单元和第三消能单元之间均并联；本发明实现了仅需一次接线就能完成对消能设备内部的全部并联消能单元检测，且能精确测量每个消能单元中的每个电阻模块的直流参考电压和泄漏电流，适用于对含有大量并联消能单元的消能设备进行直流检测，并能整体式的对多消能单元并联的消能设备进行检测，显著降低了检测工作量，确保了检测结果的可靠性，适合被广泛推广和使用。

Description

一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及输电系统消能设备的检测技术领域，特别涉及一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法。
背景技术
消能设备是解决柔直输电系统交流侧故障穿越的重要设备，消能设备通常由数百级别的电阻模块并联构成，且电阻模块为氧化锌材料构成，属于非线性电阻。
目前，多个并联消能单元的高压检测仅能对单个消能单元进行检测，导致检测人员工作量较大，用时较长而且效率低下；为了减小工作量，现有不拆线直接测量各消能单元总的直流参考电压和泄漏电流，此方法并不能精确测量各消能单元的直流参考电压和泄漏电流，而且检测结果缺乏可靠性。对于含有大量并联消能单元，在不拆卸主体的情况下实现精确测量每个电阻模块的直流参考电压和泄漏电流成为消能设备高电压检测急需解决的问题；因此，需要设计一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法。
发明内容
本发明的主要目的是解决目前多个并联消能单元的高压检测由于仅能对单个消能单元进行检测，从而导致检测人员工作量较大，用时较长而且效率低下的问题；本发明提供了一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法，其实现了仅需一次接线就能完成对消能设备内部的全部并联消能单元检测，且能精确测量每个消能单元中的每个电阻模块的直流参考电压和泄漏电流。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种针对输电系统消能设备的检测装置，包括大容量直流电源5、第一消能单元1、第二消能单元2、第三消能单元3、通讯模块4和控制单元6，所述大容量直流电源5与第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的高压端相连接，其中所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3之间均并联，且所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的低压端均接地；所述通讯模块4设置在第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3附近10米以内，所述通讯模块4用于配合控制单元6在第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3附近形成测控通讯的局域网，并完成对第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3内部的控制与数据接收。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述第一消能单元1包括第一节电阻模块101和第二节电阻模块103，所述第一节电阻模块101的高压端与大容量直流电源5相连接，且所述第一节电阻模块101的低压端与第二节电阻模块103的高压端相连接，其中所述第一节电阻模块101与第二节电阻模块103底面外壁均安装有测量集成模块102，所述第二节电阻模块103的接地端通过支柱绝缘子105接地，且所述第二节电阻模块103与支柱绝缘子105中间位置还串联有阻抗调节模块104。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述测量集成模块102的数目为两个，所述测量集成模块102采用开口式的设计，并分别直接套在第一节电阻模块101和第二节电阻模块103底面外壁，所述测量集成模块102采用基于霍尔传感器的直流电流传感器和直流电压传感器制成，并用于实时测量电流以及电压。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述阻抗调节模块104用于自动调节第二节电阻模块103接地端阻抗，并使得第二节电阻模块103的泄漏电流不大于2mA，所述阻抗调节模块内部设置有精密测量电阻、滤波分压器、AD采样器、高压变阻抗器、微调机构、DSP和无线通信器，所述精密测量电阻用于测量电压，并将电压数据输出至滤波分压器，所述滤波分压器用于对电压数据进行滤波和分压，并得到电压值和泄漏电流值，再输出至AD采样器，所述AD采样器用于将电压值和泄漏电流值转成数字量并输出至DSP，所述DSP用于在计算比较后发送信号至微调机构，并由微调机构调节电阻的大小，所述无线通信器用于与通讯模板进行无线通信连接。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述阻抗调节模块104和测量集成模块102经通讯模块4与控制单元6无线数据通信连接，其中所述通讯模块4、阻抗调节模块104和测量集成模块102均采用自带电池供电，且电量实时显示并无线传输至控制单元6。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述第一节电阻模块101和第二节电阻模块103均采用电阻片柱制成，且所述电阻片柱采用氧化锌材料制成。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述第二消能单元2和第三消能单元3的内部结构均与第一消能单元1的内部结构均相同。
前述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的数目均为多个，且多个所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3均与大容量直流电源5并联。
一种针对输电系统消能设备的检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤（A），升压检测，具体步骤如下；
步骤（A1），由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压上升，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流，并实时输出至控制单元6；
步骤（A2），若存在电阻模块的泄漏电流达到1mA时，则记录该电阻模块的直流参考电压；
步骤（A3），由控制单元6继续控制大容量直流电源5电压缓慢上升，与此同时第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中的阻抗调节模块104阻抗开始增加，并确保泄漏至支柱绝缘子105的泄漏电流保持在2mA以内；
步骤（A4），直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，升压检测结束；
步骤（B），降压检测，具体步骤如下；
步骤（B1），由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压下降，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流；
步骤（B2），通过控制单元6经通讯模块4控制阻抗调节模块104阻抗减小，若存在电阻模块的直流电压达到0.75倍直流参考电压时，则记录该电阻模块的泄漏电流；
步骤（B3），由控制单元6继续控制大容量直流电源5电压缓慢下降，直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，继续降压至零，降压过程结束，检测完成。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明有效的实现了仅需一次接线就能完成对消能设备内部的全部并联消能单元检测，且能精确测量每个消能单元中的每个电阻模块的直流参考电压和泄漏电流，适用于对含有大量并联消能单元的消能设备进行直流检测，并能整体式的对多消能单元并联的消能设备进行检测，显著降低了检测工作量，确保了检测结果的可靠性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的消能单元具体结构示意图；
图3为本发明的控制逻辑示意图；
图4为本发明的阻抗调节模块工作原理示意图；
图5为本发明的实施例升压检测过程示意图；
图6为本发明的实施例降压检测过程示意图。
图中：1、第一消能单元；101、第一节电阻模块；102、测量集成模块；103、第二节电阻模块；104、阻抗调节模块；105、支柱绝缘子；2、第二消能单元；3、第三消能单元；4、通讯模块；5、大容量直流电源；6、控制单元。
实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3所示，一种针对输电系统消能设备的检测装置及其检测方法，包括大容量直流电源5、第一消能单元1、第二消能单元2、第三消能单元3、通讯模块4和控制单元6，其特征在于：所述大容量直流电源5与第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的高压端相连接，其中所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3之间均并联，且所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的低压端均接地；所述通讯模块4设置在第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3附近10米以内，所述通讯模块4用于配合控制单元6在第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3附近形成测控通讯的局域网，并完成对第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3内部的控制与数据接收，通过设置有的通讯模块4使得控制单元6与第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3之间均能无线数据通信连接。
具体地，所述第一消能单元1包括第一节电阻模块101和第二节电阻模块103，所述第一节电阻模块101的高压端与大容量直流电源5相连接，且所述第一节电阻模块101的低压端与第二节电阻模块103的高压端相连接，其中所述第一节电阻模块101与第二节电阻模块103底面外壁均安装有测量集成模块102，所述第二节电阻模块103的接地端通过支柱绝缘子105接地，且所述第二节电阻模块103与支柱绝缘子105中间位置还串联有阻抗调节模块104，通过设置有的第一节电阻模块101和第二节电阻模块103使得第一消能单元1具有消能的设计功能。
具体地，所述测量集成模块102的数目为两个，所述测量集成模块102采用开口式的设计，并分别直接套在第一节电阻模块101和第二节电阻模块103底面外壁，所述测量集成模块102采用基于霍尔传感器的直流电流传感器和直流电压传感器制成，并用于实时测量电流以及电压，通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流，并实时输出至控制单元6。
如图4所示，所述阻抗调节模块104用于自动调节第二节电阻模块103接地端阻抗，并使得第二节电阻模块103的泄漏电流不大于2mA，所述阻抗调节模块内部设置有精密测量电阻、滤波分压器、AD采样器、高压变阻抗器、微调机构、DSP和无线通信器，所述精密测量电阻用于测量电压，并将电压数据输出至滤波分压器，所述滤波分压器用于对电压数据进行滤波和分压，并得到电压值和泄漏电流值，再输出至AD采样器，所述AD采样器用于将电压值和泄漏电流值转成数字量并输出至DSP，所述DSP用于在计算比较后发送信号至微调机构，并由微调机构调节电阻的大小，所述无线通信器用于与通讯模板进行无线通信连接，通过设置有的阻抗调节模块104能确保泄漏至支柱绝缘子105的泄漏电流保持在2mA以内。
其中，若测得的电压值超过阈值，则DSP发送信号给微调机构，微调机构增大高压的电阻，增加的幅度和电压超过阈值幅值一致；若测得的电压值小于阈值，则DSP发送信号给微调机构，微调机构减小高压的电阻。
具体地，所述阻抗调节模块104和测量集成模块102经通讯模块4与控制单元6无线数据通信连接，其中所述通讯模块4、阻抗调节模块104和测量集成模块102均采用自带电池供电，且电量实时显示并无线传输至控制单元6，通过通讯模块4、阻抗调节模块104和测量集成模块102均采用自带电池供电使得其均能相互独立运行。
具体地，所述第一节电阻模块101和第二节电阻模块103均采用电阻片柱制成，且所述电阻片柱采用氧化锌材料制成，通过第一节电阻模块101和第二节电阻模块103采用氧化锌材料制成使得其具有其消能的设计功能。
具体地，所述第二消能单元2和第三消能单元3的内部结构均与第一消能单元1的内部结构均相同，通过第二消能单元2和第三消能单元3的内部结构均与第一消能单元1的内部结构均相同使得每组消能单元均能起到相同的作用。
具体地，所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的数目均为多个，且多个所述第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3均与大容量直流电源5并联，通过第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3的数目均为多个使得消能设备的消能效果均可以适用性的调节使用。
具体地，包括以下步骤：
步骤（A），升压检测，具体步骤如下；
步骤（A1），由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压上升，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流，并实时输出至控制单元6；
其中，泄漏电流通过测量集成模块102测得，直流参考电压通过测量集成模块102测得的数据计算得到，例如第一节电阻模块101的直流参考电压=大容量直流电源电压-第一节电阻模块101底部测量集成模块102测得的电压，第二节电阻模块103的直流参考电压=第一节电阻模块101底部测量集成模块102测得的电压-第二节电阻模块103底部测量集成模块102测得的电压；
步骤（A2），若存在电阻模块的泄漏电流达到1mA时，则记录该电阻模块的直流参考电压；
步骤（A3），由控制单元6继续控制大容量直流电源5电压缓慢上升，与此同时第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中的阻抗调节模块104阻抗开始增加，并确保泄漏至支柱绝缘子105的泄漏电流保持在2mA以内；
步骤（A4），直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，升压检测结束；
步骤（B），降压检测，具体步骤如下；
步骤（B1），由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压下降，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流；
步骤（B2），通过控制单元6经通讯模块4控制阻抗调节模块104阻抗减小，若存在电阻模块的直流电压达到0.75倍直流参考电压时，则记录该电阻模块的泄漏电流；
步骤（B3），由控制单元6继续控制大容量直流电源5电压缓慢下降，直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，继续降压至零，降压过程结束，检测完成。
为了更好的阐述本发明的使用效果，下面介绍本发明的一个具体实施例；
设第一消能单元1的第一节电阻模块101和第二节电阻模块103分别为电阻A和电阻D，第二消能单元2的两个电阻模块从高压端自上而下依次为电阻B和电阻E，第三消能单元3的两个电阻模块从高压端自上而下依次为电阻C和电阻F；其中电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、电阻E和电阻F的直流参考电压分别为Uref1、Uref2、Uref3、Uref4、Uref5和Uref6，且Uref4< Uref1<Uref5< Uref2<Uref6<Uref3；
设电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、电阻E和电阻F底部的测量集成模块102依次分别为测量模块A、测量模块B、测量模块C、测量模块D、测量模块E和测量模块F；
设第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3内部的阻抗调节模块104依次为调控模块A、调控模块B和调控模块C；
如图5所示，（1）升压检测；由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压上升，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流，并实时输出至控制单元6；
当电阻A和电阻D泄漏电流首先达到1mA时，分别读取测量模块A和测量模块D的泄漏电流及直流电压，再通过控制单元6计算得到电组A和电阻D的直流参考电压Uref1和Uref4，接着继续升压，此时调控模块A的阻抗Z1开始增加，并确保电阻A和电阻D的泄漏电流I1始终保持在2mA以内，避免了大容量直流电源5过流；当电阻B和电阻E的泄漏电流达到1mA时，读取测量模块B和测量模块E测得的泄漏电流及直流电压，再通过控制单元6计算得到电组B和电阻E的直流参考电压Uref2和Uref5；
继续缓慢升压，这时调控模块B的阻抗Z2的开始增加，并确保电阻B和电阻E的泄漏电流I2始终保持在2mA以内，避免了大容量直流电源5过流；当电阻C和电阻F的泄漏电流达到1mA时，读取测量模块C和测量模块F测得的泄漏电流及直流电压，再通过控制单元6计算得到电组C和电阻F的直流参考电压Uref3和Uref6，升压过程结束。
如图6所示，（2）降压检测，由控制单元6实时控制大容量直流电源5电压下降，与此同时通过测量集成模块102能实时监测第一消能单元1、第二消能单元2和第三消能单元3中各电阻模块的直流电压和泄漏电流；当测量模块A和测量模块D检测到的泄漏电流小于1mA时，调控模块A、调控模块B和调控模块C的阻抗Z1、Z2和Z3开始同步减小，其中阻抗减小的速度与大容量直流电源5的电压下降速度成正比，且比值大于1；
电压继续降低，当电阻C的直流电压首先达到0.75倍Uref3时，记录测量模块C测得的泄漏电流I3，与此同时调控模块C的阻抗Z3已降低为零，不影响电阻C和电阻F的测量精确度；继续缓慢降压，当电阻F的直流电压达到0.75倍Uref6时，记录测量模块F测得的泄漏电流I6；
继续缓慢降压，当电阻B的直流电压达到0.75倍Uref2时，记录测量模块B测得的泄漏电流I2，与此同时调控模块B的阻抗Z2已降低为零，不影响电阻B和电阻E的测量精确度；继续缓慢降压，当电阻E的直流电压达到0.75倍Uref5，记录测量模块E测得的泄漏电流I5；
继续缓慢降压，当电阻A的直流电压达到0.75倍Uref1时，记录测量模块A测得的泄漏电流I1，与此同时调控模块A的阻抗Z1已降低为零，不影响电阻A和电阻D的测量精确度；继续缓慢降压，当电阻D的直流电压达到0.75倍Uref4，记录测量模块D测得的泄漏电流I4，降压过程结束。
综上所述，本发明实现了仅需一次接线就能完成对消能设备内部的全部并联消能单元检测，且能精确测量每个消能单元中的每个电阻模块的直流参考电压和泄漏电流，适用于对含有大量并联消能单元的消能设备进行直流检测，并能整体式的对多消能单元并联的消能设备进行检测，显著降低了检测工作量，确保了检测结果的可靠性。
本发明所使用的电子部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种针对输电系统消能设备的检测装置，包括大容量直流电源（5）、第一消能单元（1）、第二消能单元（2）、第三消能单元（3）、通讯模块（4）和控制单元（6），其特征在于：所述大容量直流电源（5）与第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）的高压端相连接，其中所述第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）之间均并联，且所述第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）的低压端均接地；
所述通讯模块（4）设置在第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）附近10米以内，所述通讯模块（4）用于配合控制单元（6）在第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）附近形成测控通讯的局域网，并完成对第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）内部的控制与数据接收。
2.根据权利要求1所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述第一消能单元（1）包括第一节电阻模块（101）和第二节电阻模块（103），所述第一节电阻模块（101）的高压端与大容量直流电源（5）相连接，且所述第一节电阻模块（101）的低压端与第二节电阻模块（103）的高压端相连接，其中所述第一节电阻模块（101）与第二节电阻模块（103）底面外壁均安装有测量集成模块（102），所述第二节电阻模块（103）的接地端通过支柱绝缘子（105）接地，且所述第二节电阻模块（103）与支柱绝缘子（105）中间位置还串联有阻抗调节模块（104）。
3.根据权利要求2所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述测量集成模块（102）的数目为两个，所述测量集成模块（102）采用开口式的设计，并分别直接套在第一节电阻模块（101）和第二节电阻模块（103）底面外壁，所述测量集成模块（102）采用基于霍尔传感器的直流电流传感器和直流电压传感器制成，并用于实时测量电流以及电压。
4.根据权利要求3所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述阻抗调节模块（104）用于自动调节第二节电阻模块（103）接地端阻抗，并使得第二节电阻模块（103）的泄漏电流不大于2mA，所述阻抗调节模块内部设置有精密测量电阻、滤波分压器、AD采样器、高压变阻抗器、微调机构、DSP和无线通信器，所述精密测量电阻用于测量电压，并将电压数据输出至滤波分压器，所述滤波分压器用于对电压数据进行滤波和分压，并得到电压值和泄漏电流值，再输出至AD采样器，所述AD采样器用于将电压值和泄漏电流值转成数字量并输出至DSP，所述DSP用于在计算比较后发送信号至微调机构，并由微调机构调节电阻的大小，所述无线通信器用于与通讯模板进行无线通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述阻抗调节模块（104）和测量集成模块（102）经通讯模块（4）与控制单元（6）无线数据通信连接，其中所述通讯模块（4）、阻抗调节模块（104）和测量集成模块（102）均采用自带电池供电，且电量实时显示并无线传输至控制单元（6）。
6.根据权利要求2所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述第一节电阻模块（101）和第二节电阻模块（103）均采用电阻片柱制成，且所述电阻片柱采用氧化锌材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述第二消能单元（2）和第三消能单元（3）的内部结构均与第一消能单元（1）的内部结构均相同。
8.根据权利要求1所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置，其特征在于：所述第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）的数目均为多个，且多个所述第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）均与大容量直流电源（5）并联。
9.基于权利要求1-8任一项所述的一种针对输电系统消能设备的检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（A），升压检测，具体步骤如下；
步骤（A1），由控制单元（6）实时控制大容量直流电源（5）电压上升，与此同时通过测量集成模块（102）能实时监测第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）中各电阻模块的直流电压和泄漏电流，并实时输出至控制单元（6）；
步骤（A2），若存在电阻模块的泄漏电流达到1mA时，则记录该电阻模块的直流参考电压；
步骤（A3），由控制单元（6）继续控制大容量直流电源（5）电压缓慢上升，与此同时第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）中的阻抗调节模块（104）阻抗开始增加，并确保泄漏至支柱绝缘子（105）的泄漏电流保持在2mA以内；
步骤（A4），直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，升压检测结束；
步骤（B），降压检测，具体步骤如下；
步骤（B1），由控制单元（6）实时控制大容量直流电源（5）电压下降，与此同时通过测量集成模块（102）能实时监测第一消能单元（1）、第二消能单元（2）和第三消能单元（3）中各电阻模块的直流电压和泄漏电流；
步骤（B2），通过控制单元（6）经通讯模块（4）控制阻抗调节模块（104）阻抗减小，若存在电阻模块的直流电压达到0.75倍直流参考电压时，则记录该电阻模块的泄漏电流；
步骤（B3），由控制单元（6）继续控制大容量直流电源（5）电压缓慢下降，直至测量完所有电阻模块的直流参考电压后，继续降压至零，降压过程结束，检测完成。
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