CN214041567U - 无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置 - Google Patents

Abstract

无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，属于电路检测装置技术领域，其包括参数采样电路、模数转换装置、微处理器和数显存储导出装置，所述的参数采样电路包括彼此独立的电流采样电路和电压采样电路对输入的交流信号进行量化采样，采集的电流及电压信息经模数转换后传送至微处理器；微处理器通过对采集数据的FFT运算，得到基波和2～50次谐波参数，依据基波电压、谐波电压参数和基波电流、谐波电流参数分析计算出电容值和电感值。同时具有数据存储装置、通讯接口及显示装置连接，并将接收到的电流数据和电压数据与设定值比较后通过显示装置显示，同时存储于数据存储装置。

Description

无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置

技术领域

本实用新型涉及电路检测装置技术领域，尤其是涉及一种无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置。

背景技术

目前无源滤波补偿装置运行后，核心器件电抗电容的运行状态好坏判断主要停留在故障经验识别，如电抗是否有放电痕迹及电容是否漏油、鼓胀等现象，缺乏科学性。如果想获取关键数据必须在停电的情况下进行相关的检测，其缺点工作量大(必须拆接线)、易造成人为损坏、关键数据测试难度大(如铁芯电抗的电感测试所需的设备和条件现场很难具备)、运行效率低(停电)等，最重要的是停电状态下的数据不能反映器件的真实运行状况。

同时，现有技术中的电能质量测试分析仪器(基本都是电压3线或5线，电流3线或4线)，不论国内和国际，都无法匹配滤波补偿三相电容电抗容值的测试，因为要想得到科学严谨的分析结果必须对三相电容或电抗的数据采集保持时间一致性。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其包括参数采样电路、微处理器和数显存储导出装置，所述的参数采样电路对输入的交流信号进行量化采样，所述的参数采样电路包括彼此独立的电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路对三相电流采样，电流采样采用电流传感器CT隔离采样，然后经信号放大、自动量程处理、抗混叠低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电流信息经模数转换后传送至微处理器；电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中电容电抗两端的压降，电压采样电路中电压采样采用电阻降压，极点浮地，然后经信号放大、自动量程处理、抗混迭低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电压信息经模数转换后传送至微处理器；所述微处理器通过对采集数据的FFT运算，得到基波和2～50次谐波参数，依据基波电压、谐波电压参数和基波电流、谐波电流参数分析计算出电容值和电感值，所述微处理器同时与包括数据存储装置、通讯接口及显示装置的数显存储导出装置连接，微处理器将接收到的电流数据和电压数据与设定值比较后通过显示装置显示，同时存储于数据存储装置中。

进一步地，所述的电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中电容电抗两端的压降，所述电流采样电路同时采集三相电流，在同一时钟控制下同步采集电抗、电容的压降参数和流经电流参数，所述的时钟为与微处理器连接的时钟发生装置。12线设计正对高低压滤波补偿现有安装结构，可以灵活组合，适应性强。对单相用电、两相用电设备同样适用。

作为优选，所述检测装置用于1kV以下滤波补偿系统检测时，所述电容电抗结构组合采用：电容电抗均为三角形接法，或者电容为角形接法而电抗均为星形接法，或者电容电抗均为星形接法；用于3kV～220kV高压滤波补偿系统检测时，所述电容电抗单星形接法。

进一步地，所述的三相电流采样均通过电流互感器CT的二次侧进行采样，适用于1kV以下滤波补偿系统检测和3kV～220kV高压滤波补偿系统检测；三相交流电压采样在1KV以下的滤波补偿系统采用直接采样，电压采样电路中电压采样采用电阻降压，极点浮地；3V～220kV高压滤波补偿系统同过电压互感器二次侧进行采样。

进一步地，所述的微处理器为32位微处理器，所述的模数转换装置为高速高精度A/D转换器；所述的通讯接口为USB、RS232、RS485接口中的至少一个，其中，USB使用电磁隔离技术，与内部采样系统隔离。RS232和RS485在仪器内采用了光电隔离技术，与内部采样系统隔离，使本检测装置的抗杂讯干扰级别提高，以更可靠地应用于工业控制系统中。

进一步地，所述的电流传感器为检测设备自带的外置电流传感器，所述外置电流传感器为外置高精度钳形互感器，外置高精度钳形互感器钳于三相交流系统中对流经电容电抗的电流进行同步快速检测。

作为优选，所述的微处理器与PC端进行连接，以上所述的设定值为出厂额定值或相关标准值。

与现有技术相比，本实用新型具备的优点为：本实用新型很好的解决了当前滤波补偿装置运维存在的缺点和科学预诊断问题，在设备正常运行时通过本实用新型的检测装置进行对电容、电抗同步检测处理取值，模数转换即微处理器处理分析电容容值、电抗电感等核心数据的运行状态，对比出厂额定值及相关标准判断好坏，该检测装置结构简单，操作方便(单人即可操作)，而且安全、高效、科学、严谨。独特的12线压降测试设计，适用于国内任意电容电抗的接线方式，具有极强的实用性。

本实用新型的检测装置通过近3年的使用和验证，使用效果和安全性俱佳，真正实现运行状态下的″活″检测，真实再现运行时电容容值和电抗电感的实际状态，对运行的安全性提供数据支撑。根本上解决电容电抗运行和维护中存在的″看不见″的安全问题。从根本上杜绝人为误判和停电检测等带来的各种成本损耗和潜在的人为损毁。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为1KV以下电容电抗结构组合电路图；

图3为通过电压互感器、电流互感器二次采样高压滤波补偿系统的单星形接法电路图。

图中，L1和L2、滤波电抗器；QF2～QF8、小型断路器；KM1～KM3、接触器；QF0、塑壳断路器；FS1-3、避雷针；FU1～FU9、快速熔断器；KM1和KM2、接触器；TA1～TA9、电流互感器；L1和L2、滤波电抗器；C1～C9、滤波电容器；FU1～3、高压熔断器；QS1和QS2、隔离开关；2TV1～3、放电线圈；注：当电容器绝缘水平同电网绝缘水平一致时，将电容器外壳和框架(台)可靠接地，当电容器绝缘水平低于电网绝缘水平时，将电容器外壳与框架(台)可靠连接。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。本领域技术人员对在本实用新型的启示下所做的任何等效改换均应落入本实用新型保护范围之内。

如图1所示，一种无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其包括参数采样电路、微处理器和数显存储导出装置，所述的参数采样电路对输入的交流信号进行量化采样，后经微处理器进行数字运算处理，并把测量数据显示在显示装置上。所述的参数采样电路包括彼此独立的电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路中电流采样采用电流传感器CT隔离采样，然后经信号放大、自动量程处理、抗混叠低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电流信息经模数转换后传送至微处理器；电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中流经电容电抗两端的压降，输入极点浮地，然后经信号放大、自动量程处理、抗混迭低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电压信息经模数转换后传送至微处理器；由于参数采样电路的电压和电流采样电路彼此独立，故可灵活地接成单相模式、三相三线(2VT2CT)模式、三相三线(3VT3CT)模式、三相四线模式；所述微处理器通过对采集数据的FFT运算，得到基波和2～50次谐波参数，依据基波电压、谐波电压参数和基波电流、谐波电流参数分析计算出电容值和电感值，所述微处理器同时与包括数据存储装置、通讯接口及显示装置的数显存储导出装置连接，微处理器将接收到的电流数据和电压数据与设定值比较后通过显示装置显示，同时存储于数据存储装置中，所述的设定值为出厂额定值或相关标准值，所述的显示装置为液晶显示屏。

进一步地，所述的电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中电容电抗两端的压降，所述电流采样电路同时采集三相电流，在同一时钟控制下同步采集电抗、电容的压降参数和流经电流参数，所述的时钟为与微处理器连接的时钟发生装置。

作为优选，如图2、图3所示，所述检测装置用于1kV以下滤波补偿系统检测时，所述电容电抗结构组合采用：电容电抗均为三角形接法，或者电容为角形接法而电抗均为星形接法，或者电容电抗均为星形接法；用于3kV～220kV高压滤波补偿系统检测时，所述电容电抗为单星形接法。所述的三相电流采样均通过电流互感器CT的二次侧进行采样，适用于1kV以下滤波补偿系统检测和3kV～220kV高压滤波补偿系统检测；三相交流电压采样在1KV以下的滤波补偿系统采用直接采样，电压采样电路中电压采样采用电阻降压通，极点浮地；3V～220kV高压滤波补偿系统同过电压互感器二次侧进行采样。

进一步地，所述的微处理器为32位微处理器；所述的模数转换装置为高速高精度A/D转换器；所述的通讯接口为USB、RS232、RS485接口中的至少一个，其中，USB使用电磁隔离技术，与内部采样系统隔离。RS232和RS485在仪器内采用了光电隔离技术，与内部采样系统隔离，使本检测装置的抗杂讯干扰级别提高，以更可靠地应用于工业控制系统中。

进一步地，所述的电流传感器为外置电流传感器，所述外置电流传感器为外置高精度钳形互感器，可以测量直至1000A或以上的场合，外置高精度钳形互感器钳于三相交流系统中对流经电容电抗的电流(同时采集A、B、C三相)进行同步快速检测；所述的电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中流经电容电抗两端的压降。

作为优选，所述的微处理器与PC端进行连接。

所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置的运行方法：通过同一时钟发生装置同步采集带电运行下电容电抗的压降参数和流经的电流参数，保证参数的同步性和准确性，通过微处理器进行FFT运算及分析计算，通过对采集数据的FFT运算，得到2～50次谐波参数，依据电压谐波参数和电流谐波参数分析计算出电容值和电感值，获得电抗和电容实际运行状况；依据电压等级和电容电抗的结构的不同形式，采取不同的数据分析，得出实际的电容值和电感值，通过带电运行下实测的电感值和电容值同额定出厂值的偏差进行风险管理并在显示装置上对电感值和电容值给出显示，对偏差给出预警，并结合出厂额定值和运行实际，提供专业安全运行和维护保养建议。

本实用新型的检测装置对三相交流系统中流经电容电抗的电流(采用高精度电流钳，同时采集A、B、C三相)及两端压降(采用12设计，可以灵活组合，满足国内任意类型的电容电抗接线方式下压降数据采集)同步快速检测并进行傅里叶算法，精确测定2-50次谐波值和基波值，在一种优选的实施例中，通过微处理器处理的数据接入PC端，通过PC端上位机软件，可重复测试采集数据和长时间记录存储。同时本实用新型的检测装置还可以设定电压和电流的变比，轻易连接外部电力互感器，满足不同电压等级的设备。在一种优选的实施例中，在PC端，利用Visual Basic for Applications(简称VBA)宏语言程序代码，直接导入本实用新型检测装置的测试数据，一键分析出电容容值μF和电抗电感值mH等核心相关数据，可选地，依据出厂额定值或相关标准，自动生成3色报表(黄色警惕，红色损坏，绿色完好)，对于现场维护运行提供准确数据支撑，同时便于数据的汇编和建立企业运行安全数据库。同时，可对上传至PC端的测量数据进行各种分析、保存、打印，PC端的软件可自带记录程序能够对测量数据进行长时间的轨迹记录。

说明：电容容值μF和电抗电感值mH是器件固有属性，一旦生产出厂便固定下来，除环境温度等可控影响外，其值的衰减变化直接反应其使用安全和寿命。以此提供科学分析的理论依据。

Claims (7)

1.无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：包括参数采样电路、微处理器和数显存储导出装置，所述的参数采样电路对输入的交流信号进行量化采样，所述的参数采样电路包括彼此独立的电流采样电路和电压采样电路，电流采样电路对三相电流采样，电流采样采用电流传感器CT隔离采样，然后经信号放大、自动量程处理、抗混叠低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电流信息经模数转换后传送至微处理器；电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中电容电抗两端的压降电容电抗两端的压降，电压采样电路中电压采样采用电阻降压，极点浮地，然后经信号放大、自动量程处理、抗混迭低通滤波电路后与模数转换装置连接，采集的电压信息经模数转换后传送至微处理器；所述微处理器通过对采集数据的FFT运算，得到基波和2~50次谐波参数，依据基波电压、谐波电压参数和基波电流、谐波电流参数分析计算出电容值和电感值，所述微处理器同时与包括数据存储装置、通讯接口及显示装置的数显存储导出装置连接，微处理器将接收到的电流数据和电压数据与设定值比较后通过显示装置显示，同时存储于数据存储装置中。

2.根据权利要求1所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：所述的电压采样电路中电压采样采用12线压降测试设计采集三相交流系统中电容电抗两端的压降，所述电流采样电路同时采集三相电流，在同一时钟控制下同步采集电抗、电容的压降参数和流经电抗、电容的电流参数，所述的时钟为与微处理器连接的时钟发生装置。

3.根据权利要求2所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：用于1kV以下滤波补偿系统检测时，所述电容电抗结构组合采用：电容电抗均为三角形接法，或者电容为角形接法而电抗均为星形接法，或者电容电抗均为星形接法；用于3kV~220kV高压滤波补偿系统检测时，所述电容电抗组合采用单星形接法。

4.根据权利要求1或2所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：所述的三相电流采样均通过电流互感器CT的二次侧进行采样，三相交流电压采样在1KV以下的滤波补偿系统采用直接采样，电压采样电路中电压采样采用电阻降压，极点浮地；3KV~220kV高压滤波补偿系统通过电压互感器二次侧进行采样。

5.根据权利要求1所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：所述的电流传感器为检测设备自带的外置电流传感器，所述外置电流传感器为外置高精度钳形互感器，外置高精度钳形互感器钳于三相交流系统中对流经电容电抗的电流进行同步快速检测。

6.根据权利要求1或2所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：所述的微处理器与PC端进行连接。

7.根据权利要求1所述的无源滤波补偿装置的电感和容值带电运行下的检测装置，其特征在于：所述的设定值为出厂额定值。

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