CN216411535U - 分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，包括电流发生装置和检测装置，其中，所述电流发生装置布置于电流互感器的一次侧，所述检测装置布置于电流互感器的二次侧；所述电流发生装置设有电流发生模块、检测输出模块以及第一无线通讯模块；所述检测装置设有电源适配模块、人机交互模块、采集录波模块、第二数据处理单元；所述电流发生装置与所述检测装置之间通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块进行无线通信。本实用新型采用了无线通讯模块，将传统的电流互感器功能分割，实现了灵活极性检测方案，实施方便，原理简单，可操作性强，结果准确，减少了现场工作时间，降低了运行、检修的人工成本。

Description

分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备

技术领域

本实用新型属于变电站一次、二次试验技术领域，尤其涉及极性检测设备。

背景技术

智能变电站作为智能电网的重要支撑环节，受到人们广泛关注。与传统变电站相比，智能变电站具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化和高级应用互动化等技术特征。在此技术特征下对智能变电站检修工作的可靠性提出了新的要求。同时，由于直流输电和新能源发电大量接入，电网电力电子化特征凸显，电厂升压站，换流站，牵引站等的基础建设已逐步完工，后续检修工作需要分类按时开展，对于新型电力系统下的设备检修效率也提出了更高要求。

电流互感器利用电磁感应特性转换成的二次小电流映射一次侧的大电流状态，具有安全、准确、快速、方便等优点。其中，二次电流、电压回路作为智能变电站保护及测控系统的信号源向变电站继保、测量装置提供测量及继保电流、电压，实现对电力系统运行监视及保护功能。在传统变电站中，此类信号是模拟量传输，在智能变电站中采用数字量替代模拟量实现二次电流、电压回路的监视。智能变电站电流、电压二次回路接线正确性对于智能变电站可靠运行具有直接影响。

当二次电流、电压回路存在接线错误或缺陷时，极容易造成变电站继保设备误动、拒动，引发停电事故，并可能引发更严重的联锁电网反应。并且，电流互感器开路造成设备损坏和人身事故在历史中屡见不鲜。因此，对智能变电站来说，在新建、改造后，投运前必须对涉及到电流互感器二次回路的更改进行检测，必须在送电前对变电站内各组电流二次回路进行仔细检查及试验，以确保各电流回路连接正确，电流互感器的极性正确。

常见的极性校验方法主要有三种，分别是：

1、直流法，主要采用直流源和万用表。此方法实现极性校验的设备比较简单，但受限于直流源，万用表和接线的可靠性；

2、交流法，(一次通流法)将电流互感器一、二次侧线圈互联，采用交流电压输入二次侧，用电压表测量数值并做处理。工作在稳态模式下，只能校验多个CT之间的极性的相互关系，无法判断单个CT的极性的正确性。且此方法受限于通入交流电压一般是站用变或站内单向电压，不可调节，同时，电压表的选择，可造成的误差的增减；

3、仪器法，采用电流互感器校验仪来检测，按设计接线直接获得结果。此方法工作量较小，电流互感器校验仪虽然带有极性检测功能，但并非是专门的极性检验工具。此方法为目前应用较多的方法。

目前开展电流互感器的检修工作存在的问题：

1、遵循智能变电站典型设计，站内电流互感器的二次绕组不处于相同位置，开展工作时需要通信设备沟通，可靠性受限；

2、遵循智能变电站典型设计，站内电流互感器一、二次绕组及相关设备不在相同位置，无法将一、二次电流接入同一台测量设备，但是受到距离的限制，试验接线过长，增加了检测的不确定度；

3、在电流互感器极性检测过程中，由于接线过长，检测人员可能因操作失误导致极性表的正负极表笔接反，进而得到相反的结论；

4、在电流互感器极性检测过程中换相、换线工作量大，工作效率低下步骤繁琐，严重制约运维人力成本。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，能够便携，通过分布式部署将一、二次电流进行同步采集。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，包括电流发生装置和检测装置，其中，所述电流发生装置布置于电流互感器的一次侧，所述检测装置布置于电流互感器的二次侧；

所述电流发生装置设有电流发生模块、检测输出模块以及第一无线通讯模块，所述电流发生模块产生低脉冲电流，经过检测输出模块输出至电流互感器一次侧，之后与电流互感器二次侧并联；

所述检测装置设有电源适配模块、人机交互模块、采集录波模块、第二数据处理单元，所述电源适配模块用于提供检测装置电源，所述人机交互模块用于实现人机交互，所述采集录波模块将从电流互感器二次侧返回的脉冲电流进行低通滤波整定传输给第二数据处理单元，所述第二数据处理单元解析电流互感器二次侧电流数据并在人机界面展示；

所述电流发生装置与所述检测装置之间通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块进行无线通信。

优选的，所述电流发生装置还设有第一数据处理模块，用于接收经第一无线通讯模块接收的检测装置发送的测试方案，按设定触发时间将启动、停止指令发送给电流发生模块。

优选的，所述电流发生装置还设有第一故障监测模块，用于对检测过程中的电流发生装置进行监测和故障保护。

优选的，所述电流发生模块采用电池作为低脉冲电流发生源。

优选的，所述检测输出模块输出电流为0.5-5ADC脉冲电流，脉冲宽度为10-100ms，输出路数为带独立公共端的3路输出。

优选的，所述电流发生装置的外形为矩形体，外形尺寸为180×120×60mm，外部面板设有输出接线端子、无线通信天线、充电插座、电源开关及状态指示灯。

优选的，所述检测装置设有第二故障监测模块，用于检测装置内部状态监测和故障保护。

优选的，所述采集录波模块的输入电流为0-0.2Arms，输入路数为隔离的3路输入。

优选的，所述检测装置的外形为矩形体，外形尺寸为180×120×60mm，并且前部面板设有输入接线端子、无线通信天线、充电插座、电源开关及状态指示灯，侧面面板设有人机交互模块的触摸显示器。

本实用新型采用了无线通讯模块，将传统的电流互感器功能分割，电流发生装置和检测装置采用分布式部署，无线网络通讯的方式进行同步数据传输，极性测试。实现了灵活极性检测方案，实施方便，原理简单，可操作性强，结果准确，减少了现场工作时间，降低了运行、检修的人工成本。

而且，由于电流发生装置和检测装置采用分布式部署，均采用矩形结构，方便携带。

本实用新型的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1为一种便携式数字化电流互感器极性检测设备结构及内部模块交互图；

图2为一种便携式数字化电流互感器极性检测设备的检测装置外部接口及外观图；

图3为一种便携式数字化电流互感器极性检测设备的电流发生装置外部接口及外观图。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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。

本实用新型针对采用仪器法和一次通流法的电流互感器极性检测过程中存在的不足进行技术创新。现有技术实现可归纳为：使用干电池对电流互感器一次回路供电，并使用机械式指针表对互感器二次绕组进行测量，通过指针表偏转情况得到互感器的极性结果。

本实用新型便携式数字化电流互感器极性检测仪是便携式、数字化的专用的电流互感器极性检测设备，如图1至图3所示，其包含检测装置和电流发生装置，检测装置和电流发生装置可通过无线模块实现远程连接，因此可通过无线模块进行通讯进行极性检测工作，并且还可将结果反馈至拓展的远方终端，实现远程观测过程和测试结果。

具体参考图1所示，检测装置包含：电源适配模块，第二无线通讯模块，第二故障监测模块，人机交互模块，管理单元模块，采集录波模块、第二数据处理模块。管理单元模块分别和第二无线通讯模块、人机交互模块、第二数据处理模块相连接；第二无线通讯模块和采集录波模块连接；第二数据处理模块分别和采集录波模块、管理单元模块相连。

电源适配模块用于提供检测装置设备电源，供给各模块运行。电源适配器电压5V，充电电流1.8-4A自适应调节，电池电压3.7V，电池容量10Ah。

第二无线通讯模块用于在检测装置和电流发生装置之间提供无线通讯服务。发出的控制信息包含：测试方案，实时参数调整，急停。接收的反馈信息包含：测试启动时间，输出数据值，输出通道号，测试停止时间，电池容量。无线通讯模块设计功率433M/1W，通讯距离空旷条件最大1600m，穿墙通讯300m无线通讯模块配置可折叠天线，长度110mm。

第二故障监测模块用于检测装置内部状态监测和故障保护。状态监测信息包含：1.电源适配模块的状态监测，含电池温度监测，电池容量监测，电池故障检测；2.整机工况监测，含工作温度监测，工作湿度监测；故障保护主要包含：电池温度过高保护。

人机交互模块用于配置测试方案，实时调整电流发生装置的输出参数，监视测试过程，查看测试波形、查看测试报告；人机交互模块前端显示器为触摸显示器，规格为5寸。

管理单元模块用于接收人机交互模块配置的测试方案，实时参数调整，急停。管理单元模块反馈人机交互模块测试过程信息，含测试过程数据，脉冲波形，结论信息等；同时，管理单元模块接收数据处理模块的脉冲信息，在人机交互模块中展示；同时，管理单元模块和无线通讯模块交互信息，将设定的测试方案通过无线通讯模块发送给电流发生装置，接收无线通讯模块返回的测试中节点信息。

采集录波模块用于将返回的脉冲电流进行低通滤波整定传输给数据处理模块，免除传输距离过长产生的干扰；采集录波模块的输入电流为0-0.2Arms，输入路数为隔离的3路输入。

第二数据处理模块用于接收采集录波模块的整定结果形成录波文件，将录波文件传输给管理单元模块按内部展示要求组合数据，形成输入数据，进行人机界面展示。其数据处理的原理及具体过程参考现有技术。

其中，采集录波模块在硬件上还包含衰减电路、放大器、模数转换芯片和滤波器，主要为了将二次侧的信号进行放大和滤波处理。

电流发生装置包含：电流发生模块，检测输出模块，第一数据处理模块，第一无线通讯模块、第一故障监测模块。第一数据处理模块和第一无线通讯模块、电流发生模块、检测输出模块相连；电流发生模块和检测输出模块相连。

电流发生模块用于接收数据处理模块的启动、停止指令，输出脉冲电流经过内部检测输出模块传递到一次侧电流互感器之后与被测二次侧电流互感器并联。一种便携式数字化电流互感器极性检测设备部分互感器一、二次侧统称为外部互感器模块。

检测输出模块用于按数据处理模块提供的测试方案设定输出，同时，接收电流发生模块提供的检测方案设定输出和设定值；检测输出模块输出电流为0.5-5ADC脉冲电流，脉冲宽度为10-100ms，输出路数为带独立公共端的3路输出。

第一数据处理模块用于接收经第一无线通讯模块接收的检测装置发送的测试方案，按设定触发时间将启动、停止指令发送给电流发生模块。第一数据处理模块接收经第一无线通讯模块接收的检测装置发送的测试方案，分析定值，按设定值输出、停止，将输出、停止指令发送给检测输出模块，同时，第一数据处理模块接收经第一无线通讯模块接收的检测装置发送的实时数据要求，将更新后的实时数据要求发送给检测输出模块。第一数据处理模块将检测过程关键节点信息，经第一无线通讯模块，发送给检测装置。关键节点信息包含：测试启动时间，输出数据值，输出通道号，测试停止时间，电池容量。第一数据处理模块将检测过程中的电流发生装置监测情况，经第一无线通讯模块，发送给检测装置。

第一无线通讯模块用于接收检测装置发出的控制信息，并将电流发生装置的测试信息反馈给检测装置。控制信息包含：测试方案，实时参数调整，急停。反馈信息包含：测试启动时间，输出数据值，输出通道号，测试停止时间，电池容量；无线通讯模块设计功率433M/1W，通讯距离空旷条件最大1600m，穿墙通讯300m无线通讯模块配置可折叠天线，长度110mm。

第一故障监测模块用于监测检测过程中的电流发生装置。监测信息包含：1.电源适配模块的状态监测，含电池温度监测，电池容量监测，电池故障检测；2.整机工况监测，含工作温度监测，工作湿度监测；故障保护主要包含：电池温度过高保护。

其中，检测输出模块在硬件上还包含放大器、模转换芯片。

检测装置外部结构如图2所示，检测装置外部面板包含：检测装置输入接线端子、装置无线通信天线、检测装置充电插座、检测装置电源开关及状态指示灯；侧面包含：显示器。

显示器显示信息包括电流发生装置电池容量，电池温度；检测装置电池容量，电池温度；脉冲电流数值，A相脉冲宽度及波形，B相脉冲宽度及波形，C相脉冲宽度及波形，单相输出增减按键。启动、停止、配置虚拟按键。检测结果按键。

接线端子采用标准4mm安全接线端子；

检测装置工作温度：0～40℃，检测装置工作湿度：20～85％rh，检测装置储存温度：-25～70℃，检测装置储存湿度：0～90％rh；

检测装置外形尺寸120W(宽)×60H(高)×180D(长)mm。

电流发生装置外部结构如图3所示，电流发生装置外部面板包含：电流发生装置输出接线端子、电流发生装置无线通信天线、电流发生装置充电插座、电流发生装置电源开关及状态指示灯。

接线端子采用标准4mm安全接线端子。

电流发生装置工作温度：0～40℃，电流发生装置工作湿度：20～85％rh，电流发生装置储存温度：-25～70℃，电流发生装置储存湿度：0～90％rh。

电流发生装置外形尺寸120W(宽)×60H(高)×180D(长)mm。

一种便携式数字化电流互感器极性检测方法，其检测方法包括以下步骤：

检测装置配置检测方案，检测方案含脉冲电流值，脉冲宽度，启动时间，增量；

检测装置经无线通信将配置的检测方案传递给电流发生装置；

电流发生装置读取配置的检测方案，启动检测输出至一次侧电流；

电流发生后经电流互感器作用至二次侧；

检测装置采集录波模块读取电流互感器二次侧电流数据；

检测装置解析电流互感器二次侧电流数据并在人机界面展示；

按设定的脉冲发生情况，可观测到二次回路脉冲电流相间差；

由检测方案中电流发生相位差和检测结果相对比，即可得出极性判断结论。

本实用新型的有益效果体现在以下几个方面：

1、社会方面：

1)提供高效的变电站电流互感器极性检测手段，简化调试环境搭建复杂度，降低调试工作量，大幅提高调试、检修效率，缩短智能变电站工作周期。

2)为智能变电站电流互感器极性检测仿真支撑，开展设备极性检测模拟，可大幅提高各工区运维检修人员的技术水平，从整体上提高变电站运维管理水平。

3)为智能变电站运维修缺、改扩建工程提供电流互感器极性检测评估手段，在调试、检修中发现实际互感器的问题和隐患，保证系统长期运行可靠。

2、经济方面：

在工作时长方面：采用一种便携式数字化电流互感器极性检测设备后，检测人员现场实施三相互感器检测平均调试周期从原来的8小时缩短到4小时，检修效率提升50％，以绍兴市电网110千伏及以上智能变电站200座计，采用此专利技术，每年累计节约人力100人/天,累计成本约210万元。

在准确度方面：设备采用脉冲量输入，脉冲量分析替代了传统一次通流法的交流相位、相角计算准确度不足的历史问题，采用数字化分析解决了传统直流发的组合设备精度不高的问题。实现了量化，直观的极性判断结果展示。

在业务安全方面：设备采用电池作为低脉冲发生源，屏蔽了以往采用220V单相或380V厂用变带来的安全问题，在保障检修、运行人员安全方面，有切实的意义。

3、技术方面：

对比同类知识产权：

1)CN 112858958 A申请了一种高备变保护装置电流接线极性检测方法。实现技术为启动大功率电机。通过模拟一次电流试验即可完成了高备变保护低压侧二次电流回路的极性校验测试。实际是采用检测后的可靠环境和线路操作进行检修后线路极性检测。

2)CN 112415438 A申请了一种电流互感器极性自动检测装置。权利要求特征为主体外壳及顶端表面的安装及内部构件螺杆、滑块螺纹、胶垫等构筑方式，侧重点是电流互感器极性自动检测装置的结构和外观。

3)CN 113203964 A申请了一种电流互感器的极性检测装置。实现方式主要是从电流互感器检测技术原理上，提出了基于不同变比的电流互感器的极性检测方式。

4)CN 109143143 B授权了一种变电站电流互感器二次侧极性智能检测装置及方法。该方法一种变电站电流互感器二次侧极性智能检测装置及方法，包括校验主机和多个采集终端；所述校验主机包括第一人机交互模块、管理机模块、采集录波模块、交流电流源、内部CT和无线收发模块。交流电流源输出电流经内部CT一次侧之后与被测CT并联。

本实用新型实现的一种便携式数字化电流互感器极性检测设备及方法所包含的技术，对比同类技术实施的具体优势体现在：

1)便携式设计，单个设备重量不超过1.2kg；单个设备大小为120W×60H×180Dmm，结构方正，易堆砌携带；

2)采用无线通讯模块，实现将便携式电流发生装置部署于一次侧，将便携式检测装置部署于二次侧，同时开展极性检测工作，实现了极性检测的区域协同作业；

3)打破了因空间限制仅针对二次侧回路的电压测量法，在稳态工作模式下，只能校验多个CT之间的极性的相互关系，无法判断单个CT的极性的正确性的技术局限性问题。

4、工艺方面：

一体化便携式外观：外形尺寸120W×60H×180Dmm，外部结构简明统一，重量轻(单个设备重量不超过1.2kg)，方便多套携带，同时开展作业；

设备使用简单：输入接线端子、无线通信天线、充电插座、电源开关及状态指示灯均部署于装置一侧；

设备工储耐受能力较好：设备工作温湿度0～40℃/20～85％rh；设备储存温湿度-25～70℃/0～90％rh；

设备设计理念创新：化繁为简，具有良好的可操作性，准确度高。

实施例1：采用便携式数字化电流互感器极性检测设备的电流发生装置实施三相互感器检测的实例。

启动检测装置：长按电源键5秒；

启动电流发生装置，长按电源键5秒；

等待系统自检，通讯正常后绿灯长亮，可以继续操作；

如红灯闪烁表示通讯有误，需检测通讯情况，再进行检测；

将电流发生装置的Pa，Pan、Pb，Pbn、Pc，Pcn采用标准4mm安全接线端子，分别接入智能变电站三相电流互感器的一次侧；

将检测装置的Sa，San、Sb，Sbn、Sc，Scn采用标准4mm安全接线端子，分别接入智能变电站三相电流互感器的二次侧；

确认接线无误；

设置检测装置触摸屏界面的检测方案，确定检测电流大小参数及脉冲持续时间参数；

按启动按键；

电流发生装置发出设定的一次侧脉冲电流；

检测装置接收到二次侧返回的脉冲电流；

测试结果显示在屏幕右侧。

实施例2：采用便携式数字化电流互感器极性检测设备的电流发生装置实施单个互感器多二次绕组检测的实例。

启动检测装置：长按电源键5秒；

启动电流发生装置，长按电源键5秒；

等待系统自检，通讯正常后绿灯长亮，可以继续操作；

如红灯闪烁表示通讯有误，需检测通讯情况，再进行检测；

将电流发生装置的Pa，Pan或Pb，Pbn或Pc，Pcn采用标准4mm安全接线端子，分别接入智能变电站三相电流互感器的一次侧；

将检测装置的Sa，San、Sb，Sbn、Sc，Scn采用标准4mm安全接线端子，分别接入智能变电站三相电流互感器的二次侧；

确认接线无误；

设置检测装置触摸屏界面的检测方案，确定检测电流大小参数及脉冲持续时间参数；

按启动按键；

电流发生装置发出设定的一次侧脉冲电流；

检测装置接收到二次侧返回的脉冲电流；

测试结果显示在屏幕右侧。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (9)

1.分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：包括电流发生装置和检测装置，其中，所述电流发生装置布置于电流互感器的一次侧，所述检测装置布置于电流互感器的二次侧；

所述电流发生装置设有电流发生模块、检测输出模块以及第一无线通讯模块，所述电流发生模块产生低脉冲电流，经过检测输出模块输出至电流互感器一次侧，之后与电流互感器二次侧并联；

所述检测装置设有电源适配模块、人机交互模块、采集录波模块、第二数据处理单元，所述电源适配模块用于提供检测装置电源，所述人机交互模块用于实现人机交互，所述采集录波模块将从电流互感器二次侧返回的脉冲电流进行低通滤波整定传输给第二数据处理单元，所述第二数据处理单元解析电流互感器二次侧电流数据并在人机界面展示；

所述电流发生装置与所述检测装置之间通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块进行无线通信。

2.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述电流发生装置还设有第一数据处理模块，用于接收经第一无线通讯模块接收的检测装置发送的测试方案，按设定触发时间将启动、停止指令发送给电流发生模块。

3.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述电流发生装置还设有第一故障监测模块，用于对检测过程中的电流发生装置进行监测和故障保护。

4.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述电流发生模块采用电池作为低脉冲电流发生源。

5.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述检测输出模块的输出电流为0.5-5ADC脉冲电流，脉冲宽度为10-100ms，输出路数为带独立公共端的3路输出。

6.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述电流发生装置的外形为矩形体，外形尺寸为180×120×60mm，外部面板设有输出接线端子、无线通信天线、充电插座、电源开关及状态指示灯。

7.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述检测装置设有第二故障监测模块，用于检测装置内部状态监测和故障保护。

8.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述采集录波模块的输入电流为0-0.2Arms，输入路数为隔离的3路输入。

9.根据权利要求1所述的分布式部署的便携式电流互感器极性检测设备，其特征在于：所述检测装置的外形为矩形体，外形尺寸为180×120×60mm，并且前部面板设有输入接线端子、无线通信天线、充电插座、电源开关及状态指示灯，侧面面板设有人机交互模块的触摸显示器。

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