CN116593809A - 一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，包括监测软件和硬件系统，硬件系统由测量仪器、电压探头以及传输线组成，硬件系统用于将被监测设备信号传输向测量终端；测量终端包括基于Labview的监测软件和计算机，测量终端用于将硬件系统传输过来的信号进行存储和处理，并向硬件系统发送控制命令，实现远程控制和在线监测。通过监测装置与方法的使用，更加高效、智能地实现了对变电站智能组件电磁干扰的实时在线，监测装置能够自动的将测量结果传送至测量终端并保存数据，减小了测量人员的工作量的同时使测量数据更加真实全面。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置。
背景技术
智能变电站是智能电网的重要组成部分和关键环节。智能组件作为智能变电站设备层的关键设备，是服务于一次设备的测量、控制、状态监测、计量、保护等各种附属装置的集合，包括各种一次设备控制器及就地布置的测控、状态监测、计量、保护装置等，智能组件促进了一次设备的智能化。在电力系统中，因变电站和换流站汇集了众多一次和二次电力设备，使得变电站和换流站内的电磁环境极为恶劣，一些智能组件就在变电站一次设备旁，使得变电站智能组件的电磁兼容问题更为突出。所以对智能组件可能受到的电磁干扰进行监测对保证智能组件的正常工作，提高智能组件的抗干扰能力来说是非常有必要的，现有监测系统大多操作复杂，造价昂贵，且不能实现在线监测，针对这些弊端，本发明建立了一套监测系统与方法能对变电站智能组件的电磁干扰进行实时在线监测，能够自动测量并上传至监测终端，测量人员能够在远离设备的工作区内对数据进行接收和分析。监测数据更加全面而及时，对分析智能组件的电磁干扰有很大的参考价值。
现有文件CN211828439U和CN202010329022.8，一种可以防止电磁干扰的变压器，包括变压器本体，变压器本体外部设置有防护罩，防护罩底部中部开设有若干个接地孔，接地孔呈均匀等距分布，防护罩上端两端的两侧均开设有侧槽，侧槽内均固定连接有第一电动伸缩杆，防护罩两侧均开设有内槽，内槽内均设置有发泡金属板，有益效果是：通过设置接地孔，防护罩底部的接地孔使得变压器本体的接地线可以从接地孔接地将电磁干扰引入大地，多个接地孔可以使得某一个地线损坏时，剩余的接地线仍然可以将电磁干扰引入大地，通过设置滑槽，变压器本体放入防护罩内的固定板上，变压器本体底部的滑块可以在滑槽内移动，推动变压器本体推至防护罩内部一侧即可将变压器推至防护罩内，非常方便。均无法实现对变电站智能组件电磁干扰的在线监测。
发明内容
本发明的目的是提供一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，可以自动、长时间的对变电站智能组件的电磁干扰信号进行测量并上传至测量终端，而无需繁杂的人工操作。使测量数据更加全面而准确。
本发明采用如下技术方案：
本发明包括监测软件和硬件系统，硬件系统由测量仪器、电压探头以及传输线组成，硬件系统用于将被监测设备信号传输向测量终端；测量终端包括基于Labview的监测软件和计算机，测量终端用于将硬件系统传输过来的信号进行存储和处理，并向硬件系统发送控制命令，实现远程控制和在线监测。
本发明通过在线采集智能组件控制电缆的芯片电位差确定智能组件所受电磁干扰的具体波形和大小。
本发明监测装置电源选用可充电的锂电池组，其直流电输出通过逆变器转换为装置供电。
本发明实现软件系统和硬件系统的结合，确定测量仪器和计算机之间采用串口通信，为保证计算机与测量仪器之间数据传递的准确性和同步性，对进行通信的端口的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位进行参数设置，对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配。
本发明保证了远距离通信时测量仪器送出测量数据和测试终端接受数据即测量仪器和计算机通讯的实时性，在监测系统中装有GPS时钟装置，来校准和同步测量仪器和计算机自身的时钟，确保二者的时钟信号一致。
本发明基于Labview的监测软件提供了简单易操作的人际交互界面，监测软件还拥有强大的分析处理波形数据的功能，很容易得到波形的各种特征参数，这些特性使其与测量仪器能很好地结合使用且其友好的交互式界面设计，操作简单，条理清晰，让测量人员易于接受。
本发明基于标准化的I/O接口软件VISA和SCPI标准命令集的测试系统的开发、维护和拓展都非常方便，通过使用标准化的编程信息、仪器响应和数据格式来保证编程环境的兼容性，大大缩短了编写程序所需时间。
本发明监测软件对测量数据进行多种保存模式。
本发明多种保存模式包括时间连续的数据保存和定时保存。
本发明监测软件可对保存的测量数据进行处理，实现对保存文件进行查看、编辑以及删除。
本发明积极效果如下：
通过监测装置与方法的使用，更加高效、智能地实现了对变电站智能组件电磁干扰的实时在线，监测装置能够自动的将测量结果传送至测量终端并保存数据，减小了测量人员的工作量的同时使测量数据更加真实全面。测量人员通过监测软件就能对监测装置进行设置和调整，而不必到设备现场操作，使测试过程更安全，将测量数据直接保存计算机的硬盘上从而解除了示波器自身存储空间的限制，监测软件还包含数学处理能力更有利于人们对测量数据进行分析研究。
附图说明
图1为本发明原理图；
图2为本发明实施例4和实施例5的程序框图。
图3为本发明监测软件的第一前面板图；
图4为本发明监测软件的第二前面板图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
实施例1
如附图1—4所示，本发明包括监测软件和硬件系统，硬件系统由测量仪器、电压探头以及传输线组成，硬件系统用于将被监测设备信号传输向测量终端；测量终端包括基于Labview的监测软件和计算机，测量终端用于将硬件系统传输过来的信号进行存储和处理，并向硬件系统发送控制命令，实现远程控制和在线监测。
本发明通过在线采集智能组件控制电缆的芯片电位差确定智能组件所受电磁干扰的具体波形和大小。
本发明监测装置电源选用可充电的锂电池组，其直流电输出通过逆变器转换为装置供电。
本发明实现软件系统和硬件系统的结合，确定测量仪器和计算机之间采用串口通信，为保证计算机与测量仪器之间数据传递的准确性和同步性，对进行通信的端口的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位进行参数设置，对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配。
本发明保证了远距离通信时测量仪器送出测量数据和测试终端接受数据即测量仪器和计算机通讯的实时性，在监测系统中装有GPS时钟装置，来校准和同步测量仪器和计算机自身的时钟，确保二者的时钟信号一致。
本发明基于Labview的监测软件提供了简单易操作的人际交互界面，监测软件还拥有强大的分析处理波形数据的功能，很容易得到波形的各种特征参数，这些特性使其与测量仪器能很好地结合使用且其友好的交互式界面设计，操作简单，条理清晰，让测量人员易于接受。
本发明基于标准化的I/O接口软件VISA和SCPI标准命令集的测试系统的开发、维护和拓展都非常方便，通过使用标准化的编程信息、仪器响应和数据格式来保证编程环境的兼容性，大大缩短了编写程序所需时间。
实施例2
如附图1—4所示，本发明采用如下技术方案：数字存储式示波器作为信号采集和处理的中心元件，通过电压探头与智能组件的控制电缆相连，通过测量控制电缆上的芯皮电位差来显示智能组件受到的电磁干扰情况，示波器将采集到的信号经由信号传输线将数据传送至由计算机和监测软件组成的控制终端，为保证数据传输和计算机与示波器通信的同步时钟一致，测量系统中加入了GPS时钟，作为校正计算机和示波器时钟信号的基准。测量人员就能在计算机上实时的获取示波器的测量结果，并通过监测软件调整示波器的测量参数。监测软件还有强大的数学处理功能，便于人们对数据进行分析和处理。示波器传输过来的数据可以直接保存到计算机的硬盘上，可以实现长期监测和保存数据，并可随时回看已经保存的数据波形，并对文件进行移动和删除。
根据以上方案，电压探头采用无源探头，带宽为200MHz，上升时间小于2.3ns，能够获取电磁干扰中的高频冲击信号，且无源探头减小了探头本身对测量信号的干扰。
根据以上方案，示波器选用泰克数字存储式示波器，示波器将电压信号收集、处理后通过传输线与计算机相连。
根据以上方案，示波器的接口为USB接口，所以确定示波器和计算机的通信方式为串口通信方式。设置通信端口的参数，包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。
根据以上方案，基于Labview开发的监测软件，界面友好，操作简单，功能清晰，便于测量人员使用。
根据以上方案，监测软件对示波器的控制通过VISA库函数和SCPI命令集实现，通过调用标准的SCPI命令，大大提高了编程效率，且SCPI命令兼容多种仪器，方便测试系统的开发和拓展。
根据以上方案，监测软件的功能是要讲示波器获取到的数据进行存储和查看，数据处理和文件编辑，使测量人员通过软件就能完成各项测量任务。
实施例3
如附图1—4所示，本发明设计的一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测装置的结构如下，计算机、GPS时钟、示波器、电压探头组成了监测装置的硬件部分；基于Labview开发的监测软件通过计算机、USB数据传输线，采用串口通信的方式，与硬件系统完全结合，共同组成了整个及检测装置。通过对监测软件的操作，测量人员就能完成整个监测装置的设置，使监测装置自动测量控制电缆上的芯皮电位差，并将测量结果传输到计算机上。
示波器和电压探头的带宽要高，才能采集到电磁干扰中的高频信号，本发明中的示波器和电压探头的带宽都为200MHz。示波器的采样率、存储深度要大，才能采集到更多的数据点，使获取的波形更接近真实值，本发明使用的示波器采样率达2GS/s，存储深度2.5k，满足一般的工程实际。
根据示波器的接口确定通信方式为串口通信。
串口通信参数设置包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。波特率衡量通信速度的参数。数据位衡量通信中实际数据位的参数。停止位表示单个包的最后一位。典型的值为1,1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。奇偶校验位:串口通信中一种的检错方式。有4种检错方式:偶、奇、高和低。这样使得接收设备能够知道某一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
GPS时钟作为计算机和示波器自身时钟的基准，保证二者的时钟同步，使数据和控制信号的发送和接收实现同步。
Labview提供了模拟真实仪器的前面板和强大的数学处理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控软件标准，为用户设计开发不同的先进测试系统提供了软件支持。本发明中就是应用了VISA节点，方便地设计出了串口通信程序。
实施例4
基于实施例3，与实施例3相同的是：
本发明设计的一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测装置的结构如下，计算机、GPS时钟、示波器、电压探头组成了监测装置的硬件部分；基于Labview开发的监测软件通过计算机、USB数据传输线，采用串口通信的方式，与硬件系统完全结合，共同组成了整个及检测装置。通过对监测软件的操作，测量人员就能完成整个监测装置的设置，使监测装置自动测量控制电缆上的芯皮电位差，并将测量结果传输到计算机上。
示波器和电压探头的带宽要高，才能采集到电磁干扰中的高频信号，本发明中的示波器和电压探头的带宽都为200MHz。示波器的采样率、存储深度要大，才能采集到更多的数据点，使获取的波形更接近真实值，本发明使用的示波器采样率达2GS/s，存储深度2.5k，满足一般的工程实际。
根据示波器的接口确定通信方式为串口通信。
串口通信参数设置包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。波特率衡量通信速度的参数。数据位衡量通信中实际数据位的参数。停止位表示单个包的最后一位。典型的值为1,1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。奇偶校验位:串口通信中一种的检错方式。有4种检错方式:偶、奇、高和低。这样使得接收设备能够知道某一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
GPS时钟作为计算机和示波器自身时钟的基准，保证二者的时钟同步，使数据和控制信号的发送和接收实现同步。
Labview提供了模拟真实仪器的前面板和强大的数学处理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控软件标准，为用户设计开发不同的先进测试系统提供了软件支持。本发明中就是应用了VISA节点，方便地设计出了串口通信程序。
不同的是：
SCPI命令可分成以下两组：SCPI通用命令和仪器指定的SCPI命令。应用VISA库函数，将SCPI命令通过USB口发送至仪器，仪器接收SCPI命令后，对其进行解析，产生响应，并将测量数据通过USB口返回至计算机。这就是监测软件对测量仪器进行远程控制的基本原理。
实施例5
基于实施例4，与实施例4相同的是：
本发明设计的一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测装置的结构如下，计算机、GPS时钟、示波器、电压探头组成了监测装置的硬件部分；基于Labview开发的监测软件通过计算机、USB数据传输线，采用串口通信的方式，与硬件系统完全结合，共同组成了整个及检测装置。通过对监测软件的操作，测量人员就能完成整个监测装置的设置，使监测装置自动测量控制电缆上的芯皮电位差，并将测量结果传输到计算机上。
示波器和电压探头的带宽要高，才能采集到电磁干扰中的高频信号，本发明中的示波器和电压探头的带宽都为200MHz。示波器的采样率、存储深度要大，才能采集到更多的数据点，使获取的波形更接近真实值，本发明使用的示波器采样率达2GS/s，存储深度2.5k，满足一般的工程实际。
根据示波器的接口确定通信方式为串口通信。
串口通信参数设置包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。波特率衡量通信速度的参数。数据位衡量通信中实际数据位的参数。停止位表示单个包的最后一位。典型的值为1,1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。奇偶校验位:串口通信中一种的检错方式。有4种检错方式:偶、奇、高和低。这样使得接收设备能够知道某一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
GPS时钟作为计算机和示波器自身时钟的基准，保证二者的时钟同步，使数据和控制信号的发送和接收实现同步。
Labview提供了模拟真实仪器的前面板和强大的数学处理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控软件标准，为用户设计开发不同的先进测试系统提供了软件支持。本发明中就是应用了VISA节点，方便地设计出了串口通信程序。
SCPI命令可分成以下两组：SCPI通用命令和仪器指定的SCPI命令。应用VISA库函数，将SCPI命令通过USB口发送至仪器，仪器接收SCPI命令后，对其进行解析，产生响应，并将测量数据通过USB口返回至计算机。这就是监测软件对测量仪器进行远程控制的基本原理。
不同的是：
通过测量仪器开发商提供的编程手册可以方便的实现对测量仪器各种功能的控制，通过调用SCPI命令，将各个功能封装成子VI，再集成为一个完整的labview程序，就可以实现如对仪器控制，数据的保存和查看，波形分析等功能。编程人员可以方便的选择所需的功能，自由开发测试系统。
目前，本申请的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的小规模实验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已经着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，包括监测软件和硬件系统，硬件系统由测量仪器、电压探头以及传输线组成，硬件系统用于将被监测设备信号传输向测量终端；测量终端包括基于Labview的监测软件和计算机，测量终端用于将硬件系统传输过来的信号进行存储和处理，并向硬件系统发送控制命令，实现远程控制和在线监测。
2.根据权利要求1所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，通过在线采集智能组件控制电缆的芯片电位差确定智能组件所受电磁干扰的具体波形和大小。
3.根据权利要求2所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测装置电源选用可充电的锂电池组，其直流电输出通过逆变器转换为装置供电。
4.根据权利要求3所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，实现软件系统和硬件系统的结合，确定测量仪器和计算机之间采用串口通信，为保证计算机与测量仪器之间数据传递的准确性和同步性，对进行通信的端口的波特率、数据位、停止位和奇偶校验位进行参数设置，对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配。
5.根据权利要求4所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，保证了远距离通信时测量仪器送出测量数据和测试终端接受数据即测量仪器和计算机通讯的实时性，在监测系统中装有GPS时钟装置，来校准和同步测量仪器和计算机自身的时钟，确保二者的时钟信号一致。
6.根据权利要求5所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，基于Labview的监测软件提供了简单易操作的人际交互界面，监测软件还拥有强大的分析处理波形数据的功能，很容易得到波形的各种特征参数，这些特性使其与测量仪器能很好地结合使用且其友好的交互式界面设计，操作简单，条理清晰，让测量人员易于接受。
7.根据权利要求6所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，基于标准化的I/O接口软件VISA和SCPI标准命令集的测试系统的开发、维护和拓展都非常方便，通过使用标准化的编程信息、仪器响应和数据格式来保证编程环境的兼容性，大大缩短了编写程序所需时间。
8.根据权利要求7所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测软件对测量数据进行多种保存模式。
9.根据权利要求8所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，多种保存模式包括时间连续的数据保存和定时保存。
10.根据权利要求9所述的对于一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置，其特征在于，监测软件可对保存的测量数据进行处理，实现对保存文件进行查看、编辑以及删除。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310640022.3A CN116593809A (zh) | 2023-06-01 | 2023-06-01 | 一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310640022.3A CN116593809A (zh) | 2023-06-01 | 2023-06-01 | 一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置 |
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| CN116593809A true CN116593809A (zh) | 2023-08-15 |
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ID=87604363
Family Applications (1)
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| CN202310640022.3A Pending CN116593809A (zh) | 2023-06-01 | 2023-06-01 | 一种变电站智能组件电磁干扰在线监测装置 |
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| CN (1) | CN116593809A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117517848A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 成都威频通讯技术有限公司 | 微波组件自动测试系统 |
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2023
- 2023-06-01 CN CN202310640022.3A patent/CN116593809A/zh active Pending
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