CN201302591Y - 过电压在线监测装置 - Google Patents

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CN201302591Y CNU2008201062113U CN200820106211U CN201302591Y CN 201302591 Y CN201302591 Y CN 201302591Y CN U2008201062113 U CNU2008201062113 U CN U2008201062113U CN 200820106211 U CN200820106211 U CN 200820106211U CN 201302591 Y CN201302591 Y CN 201302591Y
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张重远
王永强
律方成
梁贵书
李春燕
李文峰
闫杰
杨彬
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一种过电压在线监测装置,属监测技术领域,用于解决电网过电压监测中的问题。其技术方案是:它由依次连接的电压互感器、信号调理保护电路、数据采集卡以及工控机组成,所述电压互感器接在高压母线上,所述信号调理保护电路由分压电路和隔离电路组成,所述分压电路由高压电容和低压电容组成,它们串联连接后经信号传输匹配电缆接电压互感器的输出端,所述隔离电路由运算放大器构成,所述运算放大器接成电压跟随器,其输入端接低压电容两端的输出信号,输出端接数据采集卡。本实用新型不仅能够长期在线运行,实时捕捉、存储电力系统的暂态过电压波形,为事故原因分析提供可靠数据,而且结构简单,工作可靠。

Description

过电压在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种基于电压互麟传递特性的电网过电压在线监测装置,属监测技术领域。 背景技术
随着电力系统的M发展,过电压对电网安全的影响越来越受到人们的重视。近年来,电网 的电气设备绝缘事故时有发生'而且引发事故的原因难以直接查明,需要使用一种高性能、自动 化的在线监测设备,在过电压发生时完整准确地记录故障过电压的波形和各种参数,为了解事故 发生前后过电压的情况和发^31程中对电网电压的影响掛對隹确资料,并为技术人员分析事故原 因掛共可靠依据。
目前,市场中现有的过电压在线监测装置就其原棘说有三种, 一是通过电站本身的电压互 感器(简称PT) 二次端口提取的电压信号作为过电压数据;二^t于10kV和35kV配电网直接在 电站母线上装设电容分压lia量过电压;三^)(寸于110kV及以上的电网采用高压容性设备套管末 屏接电容组成电容分压器获取电压信号。脏种方式均存在明显缺点:对于第一种监测装置来说, 由于PT在过电压的高频信号作用下呈现的饱和特性(非缘性)与频关效应,二次端口提取的电压 信号严重失真,根本不能直接使用。第二种和第三种监测装置尽管可以真实再现一次系统的过电 压,但由于分压器直接接到一次母线或容性设备接i也端,因而现场改动大,施工困难,并且分压 器本身的故障也会对电站带来诸多不利影响。另外,第二种和第三种监测装置还需要加装通信装 置,将过电压信号錢到控制室。 发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、^f共一种结构简单且能在过电压发生时完整准 确地记录故障过电压的波形和各种参数的过电压在线监领蝶置。本实用新型的问题是以下述技术方案实现的-
一种过电压在线监测装置,由依次连接的电压互感器、信号调理保护电路、数据采集卡以及 工控机组成,所述电压互驗接在高压母线上,所述信号调理保护电路由分压电路和隔离电路组 成,所述分压电路由高压电容和低压电容组成,它们串联连接后经信号传输匹配电缆接电压互感 器的输出端,所述隔离电路由运算放大器构成,所^i算放大器接成电压跟随器,其输入端接低 压电容两端的输出信号,输出端接数据采集卡。
J^3i电压在线监测装置,增设一^3i流傲户器和两个过压f斜户器,戶;M3i流傲户器与分压
电路串联连接,第一过压做器并联于分压电路上,第二过压f跌器并接在电JHl艮随器的输出端。 本实用新舰用电压互繊在控帝惶内对母线电压进行采样,采用工控机用于对PT的二次侧 信号进行快速反演还原计算,获得不失真的一次侧电压波形并X寸过电压的类型进行判断。所有设 备、装置均可布置在控制室内,不需要改动电站一次接线,也不需要在现场与控制室之间进行信 号^输,不仅造价低,而且避免了电压波形传输过程中产生的衰减与变形以及电磁兼容问题。信 号调衝娥电路用于将PT的输出信号无畸变地传输到数据采集卡,过流f尉户器可以限制后续电路 的短路和过载电流,过压^^器可以防ibl电压对后续高速idg采集卡的侵扰,隔离电路将信号 调理电路的输入和输出进行电气隔离,起到相互f對户作用,高速i^采集卡可以采集高频过电压 信号。本实用新型不仅t,长期在线运行,实时捕捉、存储电力系统的暂态过电压波形,ffl31X寸 暂态过电压波形进行分析,为电力系统事故原因分析^i共可靠数据,而且结构简单,工作可靠。 附图说明
下面结合附图对实用新型进一步说明。 图1是本实用新型电原理框图;
图2是信号调理保护电路的电原理图;
图中各标号为:PT、电压互感器,Fu、过流保护器,VP1、第一过压保护器,VP2、第二过压 保护器,F、运算放大器,Cl、高压电容,C2、低压电容。 具体实施方式基本原理
参看图l,过电压在线监领蝶置直接从PT在控制室内的测量二次端口提取电压信号,经无畸 变分压器转变后输入到工控机,由工控机的后台处理软件对PT的二次侧信号进行快速反演还原计 算,获得一次侧电压波形。
将PT、 二次电缆和分压器分别等效为三个互相级联的二端口网络,通过测量和电磁场数值计 算获得它们的宽频传递函数,在此基础上应用黑盒方法粒它们的电路模型。
设PT高压端(高压母线)上的时域电压信号为WO,经PT转化后的电压为V2(,)。该电压信 号经二次电缆传输后施加在分压器高压侧的信号为h(,)。 、W经分压器转变后的信号为、(0 , 将、(0输入到«采集卡进行模数转换,由工控机读取该数据,依据建立的电路模型,由后台处 理软件对v^)进行快速反演还原计算依次获得V3(0 , v2 W和一次侧电压波形、(r)。
本实用新型采用电压互«二次测量输出作为采样信号;通过经仔细匹配的传输电缆与信号 调理保护电路连接,信号调理保护电路包括分压器(Cl和C2)、过流保护器、两个过压保护器和 隔离电路;分压器包括高压臂和低压臂,高压臂内的高压电容C1和低压臂内的低压电容C2串联, 将100V电压及过电压信号分压至5V以下,其高压臂经过流f緣器和输入传输电缆相连,同时其 高压端和地之间接有过电压{,器,分压输出端经隔离单元和过电压保护器同高速数据采样板相 连;过流保护器可以限制后续电路的短路和过载电流;过压保护器可以防jiJl电压X才后续高速采 样板的侵扰;隔离电路将信号调理单元的输入和输出进行电气隔离,起到相互保护作用;高速采 样板可以采集高频过电压信号;高速数据采样卡通过总线插槽与工控计算机系统连接。
本实用新型倉,长期在线运行实时采样、H激捕捉、存储电力系统的暂态过电压波形、舰 暂态过电压波形进行分析,为电力系统事故原因分析掛共数据。
参看图2,信号调理^J户单元包括分压器、过流保护器、过压保护器Fll和隔离电路;分压器
由高压电容Cl和低压电容C2串联构成,将100V电压及过电压信号分压至5V以下,高压电容 Cl经过流保护器Fu和输入裙俞电缆相连,同时其高压端和ite间接有过电压f尉户器VPl,分压输 出端经由运算放大器F构成的隔离电路和过电压《對户器VP2同高速,采样板相连,本分压^#点是采用精确计算选取的电容,输入阻抗高,方波响应特性小于50纳秒;过流f斜户器可以限制后
续电路的短路和过载电流,其电阻极小,无电感;过压保护器Fu可以防ibi电ffi)?寸后续高皿样
板的侵扰,过压保护器采用高输入阻抗间隙结构,不会X寸分压器输入阻抗造成影响;隔离电路将
信号调理单元的输入和输出进行电气隔离,起到相互{跌作用,隔离电路采用敲俞入阻抗放大器,
输入阻抗达1Q9Q。这样,信号调理单元具有输入阻抗高、功耗小、分压精确、波形无畸变的特点。

Claims (2)

1、一种过电压在线监测装置,其特征是:它由依次连接的电压互感器(PT)、信号调理保护电路、数据采集卡以及工控机组成,所述电压互感器(PT)接在高压母线上,所述信号调理保护电路由分压电路和隔离电路组成,所述分压电路由高压电容(C1)和低压电容(C2)组成,它们串联连接后经信号传输匹配电缆接电压互感器(PT)的输出端,所述隔离电路由运算放大器(F)构成,所述运算放大器(F)接成电压跟随器电路,其输入端接低压电容(C2)两端的输出信号,输出端接数据采集卡。
2、根据权利要求1所舰电压在线监测装置,其特征是,增设一个过谢尉户器(Fu)和两 个过压保护器,所皿流保护器(Fu)与分压电路串联连接,第一过压保护器(VP1)并联于分压 电路上,第二过压保护器(VP2),在电蹈艮随器的输出端。
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