CN202886456U - 电容式电压互感器故障监测仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电容式电压互感器故障监测仪表，该仪表能够采集三相电容式电压互感器的三相二次电压，并通过对所述三相二次电压的处理计算，得到需要了解的参数信息，最后根据所述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故障。本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪在应用时直接连接于电力设备上，不需要改变原有的电力设备结构，且故障判断依据的参数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来，参数稳定可靠，整体降低了电力系统的运行风险，提高了系统可靠性。

Description

电容式电压互感器故障监测仪表

技术领域

本实用新型涉及电容式电压互感器领域，更具体的说，是涉及一种电容式电压互感器故障监测仪表。

背景技术

电容式电压互感器是一个带电容分压器和铁心的变压器，主要由电容分压器、一次线圈、二次线圈、铁心和绝缘组成。图1为电容式电压互感器在电网中的安装连接示意图，如图1所示，电容式电压互感器在变电站内通常采用三相对称安装的方式布置，其一次线圈和二次线圈上不同的绕组匝数，可以将高电压按一次绕组匝数与二次绕组匝数的比例转换成低电压。因此，电容式电压互感器是由电容分压器和中间电压电磁单元组成的具有独特结构的电气设备，兼具电压互感器和电力线路载波耦合装置两种设备的功能，广泛用于110KV及以上电压等级的变电站内。

一般来说，电容式电压互感器的正常工作是保障电网参数测量工作的重要前提。因此，对电容式电压互感器故障的监测工作也尤为重要。在现有技术中，电容式电压互感器的监测工作主要包括泄漏电流、本体介损和本体电容量的监测。但是，上述对电容式电压互感器泄漏电流、本体介损和本体电容量的监测，都需要将被监测的信号从电力设备的末屏中引出，进而对引出的信号进行分析，判断出电压互感器是否存在故障。然而要实现将被监测信号从末屏中引出的这个过程，就必须改变电力设备的末屏结构。

综上所述可以看出，现有技术中监测电容式电压互感器的方法需要改变电力设备结构，且本体介损和本体电容量的在线监测本身容易受到天气和温度的影响，从而使得运行风险增大，可靠性降低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种电容式电压互感器故障监测仪表，以克服现有技术中由于监测电压互感器故障需要改变设备结构，且被监测参数受环境影响而导致的系统运行风险高，可靠性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电容式电压互感器故障监测仪表，包括：

采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器；

与所述数据采集器连接，处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数，判断所述三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围，并在判断结果为是时，发出相应的越限警报的处理器。

可选的，所述处理器包括：

计算所述三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值，并将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机；

与所述第一单片机连接，判断所述三相开口三角电压的幅值是否超出预设的三相开口三角电压范围的第一比较器；

与所述第一比较器连接，在所述第一比较器的判断结果为是的情况下，发出三相开口电压越限警报的第一报警器。

可选的，所述处理器包括：

计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值，并将所述差值除以所述任意两相中的任意一相的二次电压幅值，得到电压不平衡度的第二单片机；

与所述第二单片机连接，判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度范围的第二比较器；

与所述第二比较器连接，在所述第二比较器的判断结果为是的情况下，发出电压不平衡度越限警报的第二报警器。

可选的，所述处理器包括：

判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较器；

与所述第三比较器连接，在所述第三比较器的判断结果为是的情况下，发出电压互感器幅值越限警报的第三报警器。

可选的，还包括：

与所述处理器相连，存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器。

可选的，还包括：

与所述处理器相连，依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应关系，根据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别，并显示所述故障类别的显示器。

可选的，所述显示器为在所述处理器的判断结果为否的情况下，输出参数正常指示信息的显示器。

可选的，所述数据采集器为四通道数据采集器。

可选的，所述报警器为LED灯和蜂鸣器中的至少一种。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型实施例公开了一种电容式电压互感器故障监测仪表，该仪表能够采集三相电容式电压互感器的三相二次电压，并通过对所述三相二次电压的处理计算，得到需要了解的参数信息，最后根据所述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故障。本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪在应用时直接连接于电力设备上，不需要改变原有的电力设备结构，且故障判断依据的参数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来，参数稳定可靠，整体降低了电力系统的运行风险，提高了系统可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为电容式电压互感器在电网中的安装连接示意图；

图2为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表第一结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表的接线示意图；

图4为本实用新型实施例公开的处理器第一结构示意图；

图5为图4所示实施例中计算三相开口三角电压并报警的流程图；

图6为本实用新型实施例公开的处理器第二结构示意图；

图7为图6所示实施例中计算电压不平衡度并报警的流程图；

图8为本实用新型实施例公开的处理器第三结构示意图；

图9为图8所示实施例中计算电压互感器幅值并报警的流程图；

图10为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表第二结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施中与三相母线连接的电容式电压互感器采用三相对称安装的方式。

图2为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表结构示意图，图3为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表的接线示意图，参见图2和图3所示，所述电容式电压互感器故障监测仪表20可以包括：

采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器201。

参见图3所示，本实施例中，三相电容式电压互感器采用开口三角形法连接，A相电容式电压互感器T1二次侧的两个管脚为a和x，B相电容式电压互感器T2二次侧的两个管脚为b和y，C相电容式电压互感器T3二次侧的两个管脚为c和z，共有6个管脚；将x管脚和b管脚相连，并将y管脚和c管脚相连，最终得到4个管脚，因此，本实施例中的数据采集器可以为四通道的数据采集器，分别连接上述4个管脚，将a管脚输出电压记为U1，x-b管脚输出电压记为U2，c管脚输出电压记为U3，z管脚输出电压记为U4，则A相二次电压值为U1和U2的矢量差值，B相二次电压值为U2和U3的矢量差值，C相二次电压值为U3和U4的矢量差值。

所述电容式电压互感器故障监测仪除了数据采集器201外，还包括与所述数据采集器连接，处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中任一个或多个参数，判断所述三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出标准范围，并在判断结果为是时，发出相应的越限警报的处理器202。

所述处理器202能够根据所述数据采集器201四个通道采集到的U1、U2、U3和U4，计算出三相电容式电压互感器的三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值，并判断其是否超出预设标准范围；下面将结合所述处理器202所包含的结构依次介绍三相电容式电压互感器的三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值的计算方法。

图4为本实用新型实施例公开的处理器第一结构示意图，图5为图4所示实施例中计算三相开口三角电压并报警的流程图，参见图4和图5所示，所述处理器202可以包括：

计算所述三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值，并将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机401。

本实施例中，三相开口三角电压为三相电压和，三相电压和的计算公式为U0=U1-U2+U2-U3+U3-U4，即U0=U1-U4=U14；因此，三相开口三角电压的值等于三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值。

与所述第一单片机连接，判断所述三相开口三角电压的幅值是否超过预设的三相开口三角电压范围的第一比较器402。

其中，所述预设的三相开口三角电压范围可以为运行工作人员根据以往经验设置的；正常情况下，三相开口三角电压的范围为1.5-3V。

与所述第一比较器连接，在所述第一比较器的判断结果为是的情况下，发出三相开口电压越限警报的第一报警器403。

在所述第一单片机401计算得到的三相开口三角电压U0超出了其正常范围，说明三相电容式电压互感器存在故障，例如内部绝缘故障，发出三相开口三角电压越限警报信息。

需要说明的是，本实用新型实施例公开处理器的结构并不局限于上述结构，在实际应用中，所述第一单片机和所述第一比较器可以是合成于一体的一个具体结构，例如同时具有计算和比较功能的一个单片机，当然，所述第一单片机和所述第一比较器也可以是上述相互独立的两个结构。在不脱离本实用新型整体设计思想的基础上的处理结构，都应属于本实用新型的保护范围。

图6为本实用新型实施例公开的处理器第二结构示意图，图7为图6所示实施例中计算电压不平衡度并报警的流程图，参见图6和图7所示，所述处理器202可以包括：

计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值，并将所述差值除以所述任意两相中的任意一相的二次电压幅值，得到电压不平衡度的第二单片机601；

其中，任意两相可以是A、B相，也可以是B、C相和A、C相，其计算方法相似，在此以A、B相为例来介绍其计算方法。所述第二单片机601获取U1、U2和U3，首先计算出U1和U2的矢量差U12，再计算出U2和U3的矢量差U23，最后计算得到U12和U23的电压幅值绝对值的差值，再将计算得到的所述差值除以U12，得到A相电压不平衡度；将计算得到的所述差值除以U23，得到B相电压不平衡度。

与所述第二单片机连接，判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度范围的第二比较器602。

其中，所述预设的电压不平衡度范围可以为运行工作人员根据以往经验设置的；正常情况下，电压不平衡度的范围为3%—5%。

与所述第二比较器连接，在所述第二比较器的判断结果为是的情况下，发出电压不平衡度越限警报的第二报警器603。

在所述第二单片机601计算得到的电压不平衡度超出了其正常范围，说明三相电容式电压互感器存在故障，发出电压不平衡度越限警报信息。当然，如果所述幅值绝对值差值除以U12得到的值超过了5%，则发出A相电压不平衡度越限警报信息；如果所述幅值绝对值差值除以U23得到的值超过了5%，则发出B相电压不平衡度越限警报信息。

需要说明的是，本实用新型实施例公开处理器的结构并不局限于上述结构，在实际应用中，所述第二单片机和所述第二比较器可以是合成于一体的一个具体结构，例如同时具有计算和比较功能的一个单片机，当然，所述第二单片机和所述第二比较器也可以是上述相互独立的两个结构。在不脱离本实用新型整体设计思想的基础上的处理结构，都应属于本实用新型的保护范围。

图8为本实用新型实施例公开的处理器第三结构示意图，图9为图8所示实施例中计算电压互感器幅值并报警的流程图，参见图8和图9所示，所述处理器202可以包括：

判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较器801。

需要判断哪一相的幅值是否超范围时，就选取对应的二次电压输出信号，例如，判断B相二次电压幅值是否超标时，计算U2和U3的矢量差值U23，将U23的幅值与预设的电压互感器幅值进行比较。

与所述第三比较器连接，在所述第三比较器的判断结果为是的情况下，发出电压互感器幅值越限警报的第三报警器802。

在U23电容式电压互感器的二次电压幅值超出了其正常范围，说明B相电容式电压互感器存在故障，例如内部绝缘故障，发出B相电容式电压互感器幅值越限警报信息。

需要说明的是，上述第一报警器、第二报警器和第三报警器的具体实现可以是LED灯，也可以是蜂鸣器，也可以是LED灯和蜂鸣器的结合；可以将不同参数的报警信号设置成不同颜色的LED灯和/或不同频率的声音。

本实施例中，所述电容式电压互感器故障监测仪表能够采集三相电容式电压互感器的三相二次电压，并通过对所述三相二次电压的处理计算，得到需要了解的参数信息，最后根据所述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故障。电容式电压互感器故障监测仪在应用时直接连接于电力设备上，不需要改变原有的电力设备结构，且故障判断依据的参数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来，参数稳定可靠，整体降低了电力系统的运行风险，提高了系统可靠性。

实施例二

图10为本实用新型实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表第二结构示意图，参见图10所示，所述电容式电压互感器故障监测仪表100可以包括：

采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器201。

与所述数据采集器连接，处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数，判断所述三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围，并在判断结果为是时，发出相应的越限警报的处理器202。

与所述处理器202连接，存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器203。

其中，一种报警信号可能对应多个可能的故障，例如，在出现三相开口三角电压越限警报信号时，可能的故障有电容式电压互感器内部绝缘故障和漏电故障。

与所述处理器202连接，依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应关系，根据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别，并显示所述故障类别的显示器204。

当出现的越限警报信号对应多个可能的故障时，运维工作人员需要根据实际情况依次检查可能出现的故障，直到找到真正的故障所在。

所述显示器还可以用于在所述处理器202判断结果为否的情况下，输出参数正常指示信息的显示器。

可以直接通过显示屏输出参数正常字样，同时显示计算得到的三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中任意一个或多个的数值。

本实施例中，电容式电压互感器故障监测仪表根据采集到的三相电容式电压互感器的三相二次电压，计算得到需要了解的参数信息，最后根据所述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故障。该电容式电压互感器故障监测仪表在应用时直接连接于电力设备上，不需要改变原有的电力设备结构，且故障判断依据的参数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来，参数稳定可靠，整体降低了电力系统的运行风险，提高了系统可靠性。同时该电容式电压互感器故障监测仪表能够预测可能的故障类型，并通过显示设备将信息传达给用户，便于用户方便快速的定位故障并排除故障。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电容式电压互感器故障监测仪表，其特征在于，包括： 

采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器； 

与所述数据采集器连接，处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数，判断所述三相开口三角电压、电压不平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围，并在判断结果为是时，发出相应的越限警报的处理器。 

2.根据权利要求1所述的故障监测仪表，其特征在于，所述处理器包括： 

计算所述三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值，并将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机； 

与所述第一单片机连接，判断所述三相开口三角电压的幅值是否超出预设的三相开口三角电压范围的第一比较器； 

与所述第一比较器连接，在所述第一比较器的判断结果为是的情况下，发出三相开口电压越限警报的第一报警器。 

3.根据权利要求1所述的故障监测仪表，其特征在于，所述处理器包括： 

计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值，并将所述差值除以所述任意两相中的任意一相的二次电压幅值，得到电压不平衡度的第二单片机； 

与所述第二单片机连接，判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度范围的第二比较器； 

与所述第二比较器连接，在所述第二比较器的判断结果为是的情况下，发出电压不平衡度越限警报的第二报警器。 

4.根据权利要求1所述的故障监测仪表，其特征在于，所述处理器包括： 

判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较器； 

与所述第三比较器连接，在所述第三比较器的判断结果为是的情况下，发出电压互感器幅值越限警报的第三报警器。 

5.根据权利要求1-4任一项所述的故障监测仪表，其特征在于，还包括： 

与所述处理器相连，存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器。 

6.根据权利要求5所述的故障监测仪表，其特征在于，还包括： 

与所述处理器相连，依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应关系，根据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别，并显示所述故障类别的显示器。 

7.根据权利要求6所述的故障监测仪表，其特征在于，所述显示器为输出参数正常指示信息的显示器。 

8.根据权利要求1所述的故障监测仪表，其特征在于，所述数据采集器为四通道数据采集器。 

9.根据权利要求2-4任一项所述的故障监测仪表，其特征在于，所述报警器为LED灯和蜂鸣器中的至少一种。 

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