CN203479927U - 一种基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元，它包括显示器及GPRS无线通信模块，其特征在于还包括：设在电容型设备旁获取检测信号的零磁通传感器；接收零磁通传感器传来到检测信号的终端模块；通过双向光缆输出和接收终端模块传来信号的本地模块；通过光缆接收本地模块传来的信息进行分析，并将信息传给GPRS无线通信模块的综合处理单元。该单元应用分布式监测系统架构，采用光缆同步传输信号的应用，保证各监测单元信号采样的严格同步，对于电容型设备介质损耗等参数计算结果的稳定有明显改善，可解决电容型设备绝缘特性参数在线监测中面临的传统问题，从而实现检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。

Description

一种基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元

技术领域

本实用新型涉及智能电网中高压电气设备的在线监测，特别是其中的电流互感器(CT)、变压器套管、耦合电容器、电容式电压互感器(CVT)等设备的绝缘特性的监测。 

背景技术

现有智能电网高压电气设备中的电容型设备是具有电容屏绝缘结构的电气设备，主要包括电流互感器(CT)、变压器套管、耦合电容器、电容式电压互感器(CVT)等。电容型设备数量约占变电站设备总量的40%至50%。电容型设备的绝缘故障不仅影响整个变电站的安全运行，同时还危及其它设各及人身的安全。因此，对电容型设备进行准确的在线监测具有重要意义。 

目前国内外主要采用集中采样式电容型设备在线监测系统。集中采样式架构的监测系统以计算机信号集中采样为核心，传感器的采样信号经过多通道前置信号处理器整形变换,再利用普通电缆直接将传感器输出的模拟信号引至计算机的信号采集卡；同时，在进行模-数转换后，直接计算出设备的绝缘特征参数，实现对设备的状态在线监测分析。 

但是，这类监测方法对硬件要求高，对干扰非常敏感，硬件误差及外界电网工频强电场，对测量装置回路的同频干扰误差对测量精确度和稳定性的影响较大。比如：现场敷设过长、过多的信号电缆，导致模拟信号有不同程度的衰减。相应的监测产品也由于受测量、传输方法和系统结构设计方面的原因，多为孤立检测装置，无法形成包含检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传在线监测综合处理单元；同时，由于传统电缆传输信号易受到外部环境，如强电磁、温湿度等的干扰，无法满足在线监测对于电流、电压信号之间的相位精确采样要求，影响测量精度，或者影响对测量结果的分析判断，一定程度上影响了在电容型设备线监测技术的推广应用。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种抗干扰能力强、满足在线监测对于电流、电压信号之间的相位精确采样要求和便于推广应用的基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元。 

为达上述目的，本实用新型的技术技术方案为： 

一种基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元，它包括显示器、打印机及GPRS无线通信模块，其特征在于还包括：

设在电容型设备旁获取检测信号，并通过光缆输出检测信号的零磁通传感器；

输入端通过光缆接收零磁通传感器传来到检测信号，输出端通过双向光缆输出和接收信号的终端模块；

通过双向光缆输出和接收终端模块传来信号，并通过光缆输出信号的本地模块；

通过光缆接收本地模块传来的信息进行分析，计算出各设备的介质损耗、电容值，并进行数据对比，在显示器、打印机和存贮器上展示、打印及存储相关信息，还将信息传给GPRS无线通信模块的综合处理单元。

本实用新型将信号采集与数据处理模块就地设置在被监测设备附近，经通信总线将监测信号传输至监测主机的分布式监测系统架构，采用光缆同步传输信号的应用，避免外部干扰，信号传输速度快、效率高，可消除采样不同步引起的相位误差，保证各监测单元信号采样的严格同步，对于电容型设备介质损耗等参数计算结果的稳定有明显改善。具有结构简单、布线较少、扩展性强、测量准确等优点，可解决电容型设备绝缘特性参数在线监测中面临的传统问题，从而实现检测、诊断、数据存储、对比、查询及上传。 

附图说明

图1是本实用新型的结构框图； 

在图中，零磁通传感器1、终端模块2、本地模块3、综合处理单元4、显示器5、打印机6及GPRS无线通信模块7。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

图1所示，是本实用新型的结构框图；从图中可知，本基于光纤数据链路的电容型设备监测单元包括零磁通传感器1、终端模块2、本地模块3、综合处理单元4、显示器5、打印机6及GPRS无线通信模块7。首先，通过设在被监测的电容型设备旁的零磁通传感器1进行精确同步采样，检测出电容型设备中所产生的电信号，并通过光缆输出检测信号。零磁通传感器1在各电容型设备旁设置一个或多个，构成若干个采样或检测通道。零磁通传感器1一般采用零磁通电流传感器。 

终端模块2主要由模数转换装置、光电变换装置、数字信号编码及解码装置构成，负责连接并处理零磁通传感器1与本地模块3的数据通信、数据识别。从零磁通传感器1的输出光缆中接收传来的检测信号，对信号作出模数转、光电变换；同时将信号编码及传输。终端模块2的信号输出端通过双纤双向光缆与本地模块3连接并传输信息；其中，一路光纤用于传送模拟信号及数字信号A/D采样光同步触发脉冲信号，各终端模块接收到光脉冲同步触发信号后进行各通道同步采集；另一路光纤用于终端模块和本地模块间数据通信，终端模块的采样结果就地进行光电转换为光信号，通过数据光纤传输至本地模块，然后送入综合处理单元进行分析处理。终端模块2与零磁通传感器1一样安装在电容型设备一侧。零磁通传感器1直接安装与电容型设备本体，终端模块2安装于电容型设备附近。终端模块2安装在与电容型设备附近便于由零磁通传感器1获取数据，同时短距离传输可最大程度降低强电环境下的干扰。负责采集、调理电容型设备的电压、末屏泄漏电流信号并转化成数字信号，每个终端模块2可同时采集三路电压或电流信号，并进行模数转换、光电变化等预处理。 

本地模块3主要由模数转换装置、光电变换装置、数字信号编码及解码装置、驱动电路、激光器、数据同步装置及过程信号处理器构成，负责连接并处理综合处理单元与本地模块的数据通信、数据识别。通过双向光缆输出和接收终端模块2传来信号，并通过光缆输出信号。本地模块3安装在变电站继电保护室的监控屏柜内，不受强电环境影响，负责对各个终端模块2传来的信号做同步以及相关的合并处理，并通过网络接口与综合处理单元通信。 

综合处理单元4针对在线监测数据需实现标准化、统一化的集成架构问题，采用统一描述、统一编码、统一存储，有效降低数据表述的复杂性，同时支持数据虚拟视图、支持导出标准格式，与第三方平台无缝集成，可大大提高数据存储、展示、传输的效率。综合处理单元通信体系须完全兼容DL/T860(IEC61850) 8-1 标准。通过光缆接收本地模块3传来的信息。对各路电容型设备的电流、电压监测信号进行分析，计算出各设备的介质损耗、电容值，并进行数据对比、展示、打印及存储。经综合处理单元分析诊断、对比后的监测信号数值、谱图信息可传送至显示器5展示、打印机6打印、GPRS无线通信模块7发送告警短信息，供技术人员查询。 

显示器5显示电容型设备监测值，例如电流、电压等，以及经计算后得出的介质损耗、电容值。 

打印机6打印某一时间段内的电容型设备绝缘特性数据曲线图，例如介质损耗、电容量等。

GPRS无线通信模块7发送告警数据，例如介质损耗、电容量等超出注意值的数据。 

所述的零磁通传感器1、终端模块2、本地模块3、综合处理单元4、显示器5、打印机6及GPRS无线通信模块7均为现有技术和现有技术产品，或由本领域的技术人员根据现有技术和要求容易做出。 

实施例

1. 将零磁通传感器1安装于电容型设备，例如电流互感器(CT)、变压器套管、耦合电容器或电容式电压互感器的接地线处； 

2. 将终端模块2安装在电容型设备侧附近，负责采集、调理设备的PT电压、末屏泄漏电流信号并转化成数字信号，每个终端模块2可同时采集三路电压或电流信号。例如：一个终端模块2同时采集一组电流互感器A、B、C相的电压及电流信号；

3.将本地模块3安装在继电保护室的监控屏柜内，负责对各个终端模块2传来的信号做同步以及相关的合并处理，处理后的监测数据由网络接口，经光缆上传至综合处理单元4。由于光缆通道带宽大，误码率低，且不受强电磁射频干扰、耦合过电压干扰，可保证通信质量；

4. 经本地模块3处理后的数据通过双纤双向光缆远程传送至过程信号处理器，过程信号处理器能将传感器的输出信号或数据隔离转换成综合处理单元所需的直流信号或能识别的数据，实现输入/输出/电源间相互隔离，消除地回路，减少干扰，并具有信号回路保护和电流波峰抑制作用。然后将信号或数据传输到控制室中的综合处理单元4；

5. 综合处理单元4可针对在线监测数据采用统一描述、统一编码、统一存储，有效降低数据表述的复杂性，同时支持数据虚拟视图的展示、支持导出及打印，并采用先进的数据仓库、海量打包等技术处理在线监测数据，并可通过GPRS无线通信模块7发送告警数据。大大提高了数据存储、传输的效率；

6.技术人员在收到告警短信息提示后及时通过显示器5对各采集器上传的监测信号进行分析诊断，并使用打印机6打印当前及历史数据供诊断分析会使用，以制定相应的应对措施；

7. 长期持续监测电容型设备的绝缘特征参数，对及时发现事故隐患，减少停电事故，提高设备的运行维护水平有积极作用。

本实用新型具有以下优点： 

（1）采用分布式结构的布置方式，确保在对其单个传感器等部件维护时不影响到其它回路的正常运行；

（2）通过零磁通传感器、本地模块、终端模块、综合处理单元、显示器、打印机及GPRS无线通信模块的整体配置，实现从电容型设备绝缘特性信号检测、分析诊断、预警、分析、展示及数据存储的全过程控制；

（3）光纤数据链路系统测量变电站内电容型设备的泄漏电流及设备上所加电压，它结合了光纤传输技术所具有的高绝缘性、抗电磁干扰等优点，避免了信号在传输过程中受到空间电磁场的干扰， 提高了测量的精度，确保了数据的可靠性；

（4）光纤传输技术的应用，避免了变电站内强电磁射频干扰、耦合过电压干扰等诸多不利于监测系统稳定运行的因素，确保在线监测单元的稳定可靠运行；

（5）光纤传输同步信号的引用，有效保证各个监测单元信号采样的严格同步，消除了采样不同步引起的相位误差，对于电容型设备介质损耗等参数计算结果的稳定有明显的改善；

（6）电容型设备绝缘特性数据能够存储，确保分析数据变化趋势的准确性及连续性。通过GPRS无线通信模块发送告警短信息，可及时掌握所测数据，及时进行检查处理。

Claims (2)

1.一种基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元，它包括显示器、打印机及GPRS无线通信模块，其特征在于还包括：

设在电容型设备旁获取检测信号，并通过光缆输出检测信号的零磁通传感器（1）；

输入端通过光缆接收零磁通传感器传来到检测信号，输出端通过双向光缆输出和接收信号的终端模块（2）；

通过双向光缆输出和接收终端模块传来信号，并通过光缆输出信号的本地模块（3）；

通过光缆接收本地模块（3）传来的信息进行分析，计算出各设备的介质损耗、电容值，并进行数据对比，在显示器（5）、打印机（6）和存贮器上展示、打印及存储相关信息，还将信息传给GPRS无线通信模块（7）的综合处理单元（4）。

2.根据权利要求1所述的基于光纤数据链路的电容型设备在线监测单元，其特征在于：零磁通传感器（1）为零磁通电流传感器。     

Images