CN205384314U - 针对电源系统过电压波形采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源监测领域，尤其涉及其公开了一种针对电源系统过电压波形采集装置，包括电压探头、同轴电缆、前置电路、信号采集控制单元和数据分析单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述信号采集控制单元连接所述数据分析单元。本实用新型的有益效果是：实现手段可靠稳定，现场安装方便，性能价格比高。

Description

针对电源系统过电压波形采集装置

技术领域

本实用新型涉及电源监测领域，尤其涉及一种针对电源系统过电压波形采集装置。

背景技术

电力系统变电设备随时都会受到雷击过电压及操作过电压的侵袭，当变电站处于雷雨区或出线较多时，雷击过电压会随线路入侵，当系统进行切空载线路和变压器等操作时会产生内部过电压，系统出现接地故障时会产生弧光过电压。这些过电压幅值都非常高（系统电压的2～5倍）。当变电站保护系统配置不当或避雷器有缺陷时，雷电入侵或操作过电压暂态波形幅值会相当高，就会对一次变电设备造成危害，并且变电设备（如PT、CT变压器等）在长期运行中，由于绝缘油变质，纸绝缘受潮老化等，绝缘水平会大大降低，在较大过电压作用下，这些设备会进一步劣化，造成设备缺陷，在较高的过电压作用下会形成绝缘击穿，在工频作用下甚至可能会出现爆炸事故。因此，这些暂态过电压对电力设备危害很大。

电力系统安装的常规保护记录装置（如故障录波器等），监测过电压信号，只能记录工频的过电压信息。

已有方案是目前最为常用的解决方案。但存在以下几点缺点：

由于雷击及操作过电压产生的波形是一种速度很快的过电压波，持续时间在40μs～2000μs之间，频率从几十Hz到几百KHz，故障录波器测量精度和频率响应差，对很多高频过电压不能监测。

当设备受到暂态过电压损害后，系统没有相关的记录数据，缺少对设备损害的准确判断依据。为了实现正确的绝缘配置，防止雷击过电压及操作过电压等暂态波形对电力运行设备的损害，或把损害程度减到最小，建立暂态过电压响应监测系统是很必要的，能够对系统过电压损害状况、避雷器保护水平及残压是否有效等情况有清晰的数据资料。刘强,张元芳;过电压在线监测技术的研究[J];华东电力;2002年08期，席世友;10kV配电网过电压在线监测装置的研制及其应用[D];重庆大学;2003年武大研制的MV一1装置具有测量精度高、存储容量大的特点，设备工作稳定，但是该装置采样频率较低，只有12．8KHz，这对暂态冲击信号来讲，难以满足采集的要求，该装置采用分散式的结构，采集的过电压数据通过光纤传输系统传送至后台机形成数据文件保存于计算机硬盘中，该装置主要由高压分压器获取过电压信号，然后对过电压信号进行采集和处理，形成的数据通过通过光纤传输系统传送至后台机根据过电压发生时间命名形成数据文件保存于计算机硬盘中。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种针对电源系统过电压波形采集装置，解决现有技术中对很多高频过电压不能监测和采样低的问题。

本实用新型提供了一种针对电源系统过电压波形采集装置，包括电压探头、同轴电缆、前置电路、信号采集控制单元和数据分析单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述信号采集控制单元连接所述数据分析单元；所述信号采集控制单元设有信号输出口；所述信号采集控制单元设有外接电源插口。

作为本实用新型的进一步改进：所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头。

作为本实用新型的进一步改进：所述信号采集控制单元内设FPGA、RAM以及时钟管理单元，所述FPGA、RAM以及时钟管理单元通过电连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述信号采集控制单元设有通信传输模块以便进行数据传输。

作为本实用新型的进一步改进：所述信号采集控制单元内设模数转换模块。

本实用新型的有益效果是：实现手段可靠稳定，现场安装方便，性能价格比高。

【附图说明】

图1为本实用新型针对电源系统过电压波形采集装置连接示意框图。

图2为本实用新型信号采集控制单元的电气原理连接示意框图。

【具体实施方式】

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

一种针对电源系统过电压波形采集装置，包括电压探头、同轴电缆、前置电路、信号采集控制单元和数据分析单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述信号采集控制单元连接所述数据分析单元；所述信号采集控制单元设有信号输出口；所述信号采集控制单元设有外接电源插口。

所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头。

所述信号采集控制单元内设FPGA、RAM以及时钟管理单元，所述FPGA、RAM以及时钟管理单元通过电连接。

所述信号采集控制单元设有通信传输模块以便进行数据传输。

所述信号采集控制单元内设模数转换模块。

在电源系统三相母线上每相分别安装一只高频电压检测探头，从探头得到的电压信号通过同轴电缆传输到信号处理单元。信号处理单元的主要功能是把电压分压探头的信号进行触发采集，然后进行模数转换和存储，最后通过工控机的USB线或者LAN线将数据读入工控机进行存储和处理。本系统集成了高频过电压检测技术、高速数据采集技术、基于FPGA数字信号处理技术和数据通信技术，技术原理成熟，实现手段可靠稳定，现场安装方便，性能价格比高。

在一种实施例中，如图1及图2，一种针对电源系统过电压波形采集装置，包括电压探头、同轴电缆、前置电路、信号采集控制单元和数据分析单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述信号采集控制单元连接所述数据分析单元；所述信号采集控制单元设有信号输出口；所述信号采集控制单元设有外接电源插口。信号采集控制单元就是将模拟过电压信号部分转换成主控单元（如工控机、计算机设备等）能处理的数字信号，选用FPGA来对采集模块进行控制，FPGA高的主频能使数据采集设备的频率发挥到最大，而且内嵌RAM以及时钟管理单元这些都能很好的保证对雷电流信号的高频同步采样和缓存，达到雷电流采集的要求。

一种针对电源系统过电压波形采集装置，

每通道采样率：最高可达60MSp/s；

每通道缓存：最高可达16M字节，触发方式：边沿触发。可在波形的峰值或波形上升时间改变等条件下，启动一次记录；

响应带宽：0～6MHZ的模拟输入带宽；

同时满足在线监测与现场试验要求；

通过电磁兼容试验与环境耐受试验。

有效采集瞬态雷电过电压信号，同时对于其他过电压波形亦能有效采集；较好地解决了瞬态信号测量的高采样速率与存储容量的矛盾；系统具有良好的宽频响应（从工频至MHz级），频带响应良好。

采样速率：最高采样率可达20MSps/s；

采样精度：12位A/D；

测量误差：对于上升时间1μs波形，脉冲幅值误差<5％，时间长度误差<5％；

记录时间长度：20MSps/s采样速率下可记录1ms波形，1kSps/s采样速率下可记录2s波形；

存储次数：无限制；

记录容量：每通道2MB大容量板载内存；

输入通道：8通道；

工作温度：-25℃～55℃，相对湿度：0%～95%(不结霜)；

输入信号的幅度范围0-6V，单端2线同轴电缆接入，输入线的长度<1M；

采样装置的输入阻抗：50Ω；

采样装置的电源：+12VDC；

通讯接口：USB2.0；

采样装置的校时方式：每小时1次，通讯校时；

装置中的过电压监测仪主要实现对过电压的在线监测、自动跟踪、存储和显示，对采集单元的控制实现对已保存过电压历史数据的查询、操作等功能。

信号采集控制单元完成对采集过程的控制和对过电压的捕捉、存储的过程，并将捕捉到得过电压波形实时显示出来，采集程序内设采集参数设置和实时采集；触发方式、输入阻抗、参考位置、触发门槛、信号范围、采样速率、采样深度、过电压数据保存路径均可用设置。将按参数设置界面所设置的方式进行采集，当跟踪到过电压，就会实时显示被捕捉到的过电压波形，并显示与此次采集相关的信息，数据调用部分完成对已保存数据波形的调用及实现对波形的各种操作。采集出来的信息通过数据分析单元进行分析、处理和显示。

在设计结构中，主要考虑结构的坚固性，对于电磁干扰的屏蔽特性，防水，防灰尘，方便现场安装和合理的尺寸等问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种针对电源系统过电压波形采集装置，其特征在于：包括电压探头、同轴电缆、前置电路、信号采集控制单元和数据分析单元，所述前置电路连接所述电压探头，所述电压探头通过同轴电缆连接所述信号采集控制单元，所述信号采集控制单元连接所述数据分析单元；所述信号采集控制单元设有信号输出口；所述信号采集控制单元设有外接电源插口。

2.根据权利要求1所述的针对电源系统过电压波形采集装置，其特征在于：所述前置电路的三相母线上的每相分别安装一只高频电压检测探头。

3.根据权利要求1所述的针对电源系统过电压波形采集装置，其特征在于：所述信号采集控制单元内设FPGA、RAM以及时钟管理单元，所述FPGA、RAM以及时钟管理单元通过电连接。

4.根据权利要求1所述的针对电源系统过电压波形采集装置，其特征在于：所述信号采集控制单元设有通信传输模块以便进行网络数据传输。

5.根据权利要求1所述的针对电源系统过电压波形采集装置，其特征在于：所述信号采集控制单元内设模数转换模块。