CN202421421U - 容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，由电流信号采集模块、电压信号采集模块、现地信号处理单元，后台工作站组成。该装置可对变压器套管、电流互感器、电容型电压互感器、耦合电容器的介损及电容量和末屏电流、避雷器的阻性电流及全电流等绝缘参数进行监测。本实用新型采用总线控制技术，它由安装在变电站内的测量监控系统和的软件系统两个部分组成，通过公共以太网络，可把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理诊断系统，实现对多个变电站内的高压设备绝缘在线监测。本实用新型实现高压容性设备绝缘性能在线监测，可以有效预知和预防容性绝缘缺陷，保障电力设备安全、可靠运行。

Description

容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及容性高压电力设备在线监测类设备，是一种针对容性高压电力设备的绝缘性能进行在线监测装的置。

背景技术

近年来，随着电网容量、电压等级的提高，以及电力改革的推进，供电部门不仅要确保供电可靠性，还要保证供电质量。电力系统的供电可靠性关系到国计民生，传统的预防性维修已不能满足电力系统飞速发展的要求，以状态检修逐步代替预防性维修是电力系统设备维修发展的必然趋势。应用变电设备在线监测技术，主要目的就是减少停电预防性试验的时间和次数，提高供电可靠性。但是，由于反映设备在运行电压下电气异常的信息(特征量)很微弱，变化幅度大，易受现场电磁干扰等原因，使得信息的采集、传输、处理、诊断等比电力系统运行参量的监控复杂得多。因此，电气设备运行状态在线监测及诊断技术自然比电力系统自动化技术的发展慢得多。直到最近几年，伴随着传感、光纤、计算机、信息处理等新技术的惊人发展，在线监测及诊断技术才变成了可能和实现。

高压电容型设备是指其绝缘可等效成若干电容串联的电气设备，主要包括电流互感器、套管以及耦合电容器等，其安全运行是整个电力系统安全运行的基础，如果发生绝缘缺陷，将会造成电网的严重安全运行事故。

高压容性设备的故障多数是由于绝缘失效造成的，而现有的检修及绝缘预防性试验制度存在以下不足：a.试验条件和运行条件有差别，离线试验不能完全反映设备在运行条件下的绝缘状况。b.绝缘故障虽有发展过程，但发展速度大不相同，突发性故障在超高压设备事故中占有相当大的比重。c.定期维修和绝缘预防性试验均需停电离线进行，试验时间长，工作量大，还可能造成设备损害。

高压容性设备绝缘(介损及电容)在线监测系统可以监测运行状态下的容性设备(CT、PVT、套管、电容器等)的绝缘状态信息，及时反映出电力容性设备的绝缘状态及其发展趋势。应用系统工程的方法进行综合分析判断，从而查明设备内部状况，掌握缺陷性质、预测隐患发展趋势，并提出预防措施和治理对策。

实现高压容性设备绝缘性能在线监测，可以有效预知和预防容性绝缘缺陷，保障电力设备安全、可靠运行，实现科学合理的安排检修时间和制定检修方案。从而提高电力设备运行维护水平，有效预防和控制电力容性设备事故的发生，保障电力容性设备安全、可靠运行，减少电力容性设备维护成本，减轻检修人员工作强度，为电力公司逐步实现从计划检修向状态检修奠定理论和实践基础。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种容性高压设备介损及电容在线监测装置，以实现对容性设备运行状态的准确把握，判断设备的异常，预知设备的故障，指导检修工作。

本实用新型是这样实现的：一种容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，包括电流信号采集模块、电压信号采集模块、现地信号处理单元6、7，后台工作站；所述的在于电流信号采集模块由电流信号引出保护器1，信号引出线2，微电流传感器组成，电流信号引出保护器1连接容性被测装置的绝缘体三相A、B、C接地点4，通过信号引出线接入微电流传感器；电压信号采集模块由电压信号采样保护器，微电流传感器组成，电压信号采样保护器输入端连接电压互感器次级A、B、C三相端子5；电流信号采集模块的微电流传感器与电压信号采集模块的微电流传感器用同步源信号连接线3互连；现地信号处理单元6、7由光电隔离电路、跟踪保持电路、信号调整电路、数据处理器、模拟I/O模块、通讯模块，开关量输出模块、数据存储组成，其中光电隔离电路输入端分别连接电流信号采集模块和电压信号采集模块的微电流传感器和同步源、光电隔离电路、跟踪保持电路、信号调整电路、数据处理器、模拟I/O模块等各单元的输入、输出依次连接，数据处理器、通讯模块、数据存储各自互连，数据处理器与开关量输出模块连接，现地信号处理单元6、7各自的通讯模块通过RS485接口互连，现地信号处理单元7的通讯模块通过RS485接口与后台工作站9连接。

本实用新型的一种较佳实例，所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其电压信号采样保护器将电压信号转换为电流信号。

本实用新型的又一种较佳实例，所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其电流信号引出保护器采用两级接地保护。

本实用新型的又一种较佳实例，所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其信号传输采用长线驱动与低损耗同轴屏蔽电缆进行信号传送。

本实用新型的又一种较佳实例，所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其电流信号采集模块和电压信号采集模块的微电流传感器采用穿芯式微电流传感器。

本实用新型的又一种较佳实例，所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其现地信号处理单元6、7采用钢制屏蔽外壳8封装。

本实用新型的优点和效果：

1、解决了在高压容性设备运行情况下，绝缘水品无法测量的问题；

2、可以对高压容性设备的介损和电容以及母线电压谐波进行实时监测，实时掌握高压容性设备工作的全面状态；

3、以对高压容性设备的绝缘问题及时做出判断，帮助电力检修运行人员预防和消除这些异常和故障状态。对高压容性设备的维护提供进行必要的指导建议，提高高压容性设备的运行安全性、可靠性和有效性；

4、提供灵活的数据提供方式：模拟量输出、开关报警量输出、远程通讯更好的适应用户需求；

5、装置体积小、安装方便；

6、抗干扰能力好，在复杂电磁环境下测量精度不受影响；

7、过载能力强，信号采集单元可以耐受长时100A电流。

本实用新型实现了在确保容性设备安全可靠运行的前提下，合理安排检修计划，有效的避免失修过修情况的发生；实现在设备规模不断扩大的情况下，减少设备维护的成本，提高工作效率，最大限度地发挥和配置我公司现有的人力物力资源；减少停电时间，增加供电量和供电可靠性；降低事故发生的概率，显著提高输变电公司的企业效益。

将大力推动输变电公司的电力检修、运行部门现行的设备检修体制的重大革新，并且也实现了生产管理的全面信息化，提高了检修工艺的标准化、规范化，促进了生产效率的提高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置原理结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型是一种高压容性电力设备在线监测装置，由电流信号采集模块、电压信号采集模块、现地信号处理单元，后台工作站组成。本装置通过获取容性设备的绝缘接地点的泄露电流的相位和母线电压相位做精确采集和计算，得到容性设备的电容值及介损值。目前可对变压器套管、电流互感器、电容型电压互感器、耦合电容器的介损及电容量和末屏电流、避雷器的阻性电流及全电流等绝缘参数进行监测。

电流信号采集模块：对所监测容性设备绝缘接地点的泄露电流进行采集分析，包括信号引出保护器，信号引出线，穿芯式微电流传感器；可在线实时得到容性设备的泄露电流的大小及矢量值。信号引出保护器采用两级接地保护，防止末屏不可靠接地产生安全事故；采用灵敏度高的穿芯式零磁通微电流传感器从信号保护器获取电流信号的矢量信号，并配有长线驱动与低损耗同轴屏蔽电缆进行信号传送。

电压信号采集模块：对所监测容性设备的母线电压进行采集分析，通过此模块可得到容性设备母线电压矢量值，由电压互感器(PT)二次侧获取，此模块包括信号取样保护器，穿芯式微电流传感器。为保证继电保护和测量仪表的安全运行，在信号取样保护器内专门做一组带熔断保护的PT二次信号取样端子，用一电压隔离器经同轴信号电缆进行保护取样，熔断保险选用0.5安培，信号取样保护器，正常输出电流60mA，而所需的输入电流仅为6mA，长期工作不会给PT较大的负载；当信号取样保护器副边发生短路故障时，由于信号取样保护器内部有电阻限流，原边的电流不会超过10mA，也不会影响PT电压的正常输出；采用灵敏度高的穿芯式零磁通微电流传感器从信号取样器获取母线电压的矢量值。

现地信号处理单元包括：光电隔离电路、信号调整、高速A/D采样模块、、信号同步跟踪电路，数据处理模块，通讯模块，钢制屏蔽外壳。其特征为通过光电隔离电路，防止外部异常信号的干扰；通过16位高速数据采集芯片进行数模转换，并通过信号同步跟踪电路将电流电压相角进行同步参考源(同一供电电源)比较，解决电压和电流远距离采样一致性的问题；通过数据处理模块，对电压和电流相角进行计算，得到介损角δ和介损值tgδ，并计算出容性设备的电容值。进而实现实时在线数据分析及故障报警功能，现地信号处理单元提供3组开关量报警和声光报警；通过通讯模块的RS485端口可向后台工作站上传数据，实现数据的远程传输。此单元采用钢制屏蔽外壳，环氧树脂浇铸封装，防潮，防震，抗干扰效果好；

后台工作站安装监测软件，其特征为实现容性设备的介损及电容量的实时数据显示，历史数据的存储、浏览，并对设备状态和绝缘趋势和水平进行诊断和分析。

下面结合实施案例，对高压容性电力设备在线监测装置，不是限定性的，不以下述实施案例来限定本实用专利的保护范围。

实施例

容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置采用总线控制技术，它由安装在变电站内的测量监控系统和的软件系统两个部分组成，通过公共以太网络，可把若干个变电站监控系统的监测数据汇集到上层的数据管理诊断系统，实现对多个变电站内的高压设备绝缘在线监测。

容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置由电流、电压信号采集模块、后台工作站和若干个现地测量单元构成，其原理结构框图如图1所示。

现地测量单元：安装在变电站被监测设备的运行现场，种类及数量可根据监测要求确定。现地测量单元可对变压器套管、电流互感器，电压互感器，耦合电容器的介损及电容量和末屏电流、避雷器的阻性电流及全电流等绝缘参数进行监测。并以总线通讯方式，通过一根定制的双绞电缆把监测数据以数字形式传送到后台工作站。

后台工作站：安装在变电站控制室或监测设备现场，每台后台工作站提供的通讯总线上最多可挂载100多个现地测量单元。后台工作站能够通过总线控制各个现地测量单元的工作状态，读取测量数据及异常信息，获得反映设备绝缘状态的特征参量，并按照下列方式保存各个设备的监测数据，等待上层的用户计算机进行访问。

1、最近1小时内的12组数据(每5分钟形成一组新的监测数据)；

2、最近7天内的168组数据(每小时形成一组新的统计数据)；

3、最近1年内的360组数据(每天形成一组新的统计数据)。

用户计算机：安装在局内的信息管理部门，可通过局域网与其它的终端计算机进行数据交换。普通的电脑只要安装了专用数据库管理软件，即可通过局域网的通讯方式读取各个后台工作站的监测数据。数据管理软件能够对监测数据进行分析判断，自动筛选出绝缘参数异常的电气设备，及时发出状态预警信号，同时提供包括参数变化趋势图在内的相关信息，以便管理人员作出更为精确的诊断。

容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置完成高速数据采集，并通过信号同步跟踪电路将电流电压相角进行同步源(供电电源电流)比较，解决电压和电流远距离采样一致性的问题；通过数据处理模块，实现实时在线数据分析及故障报警功能，提供3组开关量报警和声光报警；通过通讯模块的RS485端口可向后台服务器上传数据，实现数据的远程传输。此单元采用钢制屏蔽外壳，环氧树脂浇铸封装，防潮，防震，抗干扰效果好；

容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置具有以下功能和特点：

1、后台工作站安装监测软件，具有实时数据显示，历史数据的存储、浏览，多点接地故障和直流偏磁故障的诊断分析功能；

2、可以测量100uA的容性设备的微弱泄漏电流；

3、电流采集单元采用两级接地保护，防止末屏不可靠接地产生安全事故；

4、现地信号处理单元采用光电隔离电路，提高装置的电磁兼容水平；

5、采用同步参考源的信号同步跟踪技术，做到极高精准度的检测，解决电压和电流远距离采样一致性的问题；

6、提供3组开关量报警和声光报警等多种报警功能；

7、此单元采用钢制屏蔽外壳，传感器采用环氧树脂浇铸封装，防潮，防震，抗干扰效果十分理想。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，包括电流信号采集模块、电压信号采集模块、现地信号处理单元(6、7)，后台工作站，其特征在于电流信号采集模块由电流信号引出保护器(1)，信号引出线(2)，微电流传感器组成，电流信号引出保护器(1)连接容性被测装置的绝缘体三相A、B、C接地点(4)，通过信号引出线接入微电流传感器；电压信号采集模块由电压信号采样保护器，微电流传感器组成，电压信号采样保护器输入端连接电压互感器次级三相A、B、C端子(5)；电流信号采集模块的微电流传感器与电压信号采集模块的微电流传感器用同步源信号连接线(3)互连；现地信号处理单元(6、7)由光电隔离电路、跟踪保持电路、信号调整电路、数据处理器、模拟I/O模块、通讯模块，开关量输出模块、数据存储组成，其中光电隔离电路输入端分别连接电流信号采集模块和电压信号采集模块的微电流传感器和同步源、光电隔离电路、跟踪保持电路、信号调整电路、数据处理器、模拟I/O模块等各单元的输入、输出依次连接，数据处理器、通讯模块、数据存储各自互连，数据处理器与开关量输出模块连接，现地信号处理单元(6、7)各自的通讯模块通过RS485接口互连，现地信号处理单元(7)的通讯模块通过RS485接口与后台工作站(9)连接。

2.根据权利要求1所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其特征为电压信号采样保护器将电压信号转换为电流信号。

3.根据权利要求2所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其特征为电流信号引出保护器采用两级接地保护。

4.根据权利要求3所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其特征为信号传输采用长线驱动与低损耗同轴屏蔽电缆进行信号传送。

5.根据权利要求4所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其特征为电流信号采集模块和电压信号采集模块的微电流传感器采用穿芯式微电流传感器。

6.根据权利要求5所述的容性高压电力设备绝缘性能在线监测装置，其特征为现地信号处理单元(6、7)采用钢制屏蔽外壳8封装。 

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