CN216485455U - 一种无线遥控的极性测试系统 - Google Patents

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方三平
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王志伟
吴琴
栗赛男
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本实用新型涉及电流回路极性检测技术领域,具体为一种无线遥控的极性测试系统,包括用于母线电压采集装置、无线信号传输装置以及相位可调制三相电源;所述母线电压采集装置用于测得母线电压参数通过无线信号传输装置无线传输至相位可调制三相电源;所述相位可调制三相电源根据测得的母线电压参数调制出以母线电压限位为基准的大小相位可调的一次电流。本实用新型涉及的无线遥控的极性测试系统,通过母线电压采集装置测得母线电压参数,并通过无线信号传输装置无线传输,相位可调制三相电源可以母线电压为基准输出相应可调的大电流,就可以省去对线或者合并单元测试仪加量的步骤,直接测出到保护装置的完整回路极性是否正确,测试效率大幅度提升。

Description

一种无线遥控的极性测试系统
技术领域
本实用新型涉及电流回路极性检测技术领域,具体为一种无线遥控的极性测试系统。
背景技术
变电站新投间隔,电流互感器、端子箱以及保护装置更换后均需要检验电流回路极性是否正确。以往的检验方法是将电流回路分为两段进行分段检验,一段是从电流互感器根部到端子箱或汇控柜的电流端子排,用一次升流的方法校验电流互感器极性,另一段是从端子箱或汇控柜的电流端子排到保护装置处,通过对线或合并单元测试仪加量进行校验。
对电流回路极性进行校验过程中,试验过程复杂,容易出错,会造成停电时间延长,影响供电可靠性。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的技术问题,提供一种无线遥控的极性测试系统来解决上述电流回路极性校验过程繁琐的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种无线遥控的极性测试系统,包括用于母线电压采集装置、无线信号传输装置以及相位可调制三相电源;所述母线电压采集装置用于测得母线电压参数通过无线信号传输装置无线传输至相位可调制三相电源;所述相位可调制三相电源根据测得的母线电压参数调制出以母线电压限位为基准的大小相位可调的一次电流。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,所述母线电压采集装置包括用于输入母线电压的AC输入端口、电流型电压互感器、MCU控制单元、过零检测模块以及MCU供电单元;所述电流型电压互感器的输入端与AC输入端口相连,以将输入高电压转换成低电压输出;所述流型电压互感器的输出端与过零检测模块相连,用于将采集的输出电压转换成跟输入电压同步的方波脉冲信号;所述MCU控制单元的信号输入端与电流型电压互感器相连,用于以对流型电压互感器的输出电压进行AD转换并生成数据报文;所述MCU供电单元与MCU控制单元相连,以对MCU控制单元进行直流供电。
进一步,所述MCU供电单元包括前置整流模块、高压DC/DC芯片和DC/DC隔离模块;所述前置整流模块与AC输入端口连接,用于对AC输入端口输入的交流电整流为直流电;所述高压DC/DC芯片与前置整流模块连接,用于将高压直流电转换成低压直流电;所述DC/DC隔离模块的输入输出端分别与高压DC/DC芯片和MCU控制单元连接,用于将低压直流电进行隔离输出并对MCU控制单元进行低压供电。
进一步,所述电流型电压互感器为微型信号采样互感器。
进一步,所述MCU控制单元的信号输出端连接有LCD液晶屏。
进一步,所述无线信号传输装置包括高精度无线模块;所述精度无线模块采用433MHz或2.4GHZ无线模块。
进一步,所述高精度无线模块由一个主模块和多个从模块组成;所述主模块用于转换同步脉冲并通过从模块同时输出同步脉冲。
进一步,所述相位可调制三相电源包括用于接入三相交流电源的电源插座、电源整流模块、三相逆变器、CPU控制板、升流器以及电源供电模块;所述电源整流模块与电源插座连接,以将输入交流电整流为直流稳压输出;所述三相逆变器输入端与电源整流模块连接,控制端与CPU控制板连接;所述CPU控制板用于将接收到的参数进行处理生成PWM波信号下发至三相逆变器以将输入的直流转化为标准正弦波输出;所述升流器与三相逆变器连接,以将正弦波降压升流输出大电流。
进一步,所述相位可调制三相电源还包括与CPU控制板连接的HMI人机交互模块。
进一步,电源供电模块为与电源插座相连的开关电源。
本实用新型的有益效果是:本实用新型涉及的无线遥控的极性测试系统,通过母线电压采集装置测得母线电压参数,并通过无线信号传输装置无线传输,相位可调制三相电源可以母线电压为基准输出相应可调的大电流,就可以省去对线或者合并单元测试仪加量的步骤,直接测出到保护装置的完整回路极性是否正确,测试效率大幅度提升。
附图说明
图1为本实用新型针对现有两种变电站检验电流回路极性的流程图;
图2为本实用新型综自变电站电流回路极性校验流程图;
图3为本实用新型智能变电站电流回路极性校验流程图;
图4为本实用新型母线电压采集装置的结构示意图;
图5为本实用新型高精度无线模块同步原理示意图;
图6为本实用新型相位可调制三相电源的结构示意图;
图7为本实用新型通过HMI人机交互模块或无线接收模块接收电压电流参数的原理图;
图8为本实用新型相位可调制三相电源输出大电流的原理图;
图9为本实用新型实施例中验证无线遥控的极性测试系统在母线电压带负荷测极性的可靠性的测试示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
需要说明的是,除非另有明确规定和限定,术语中“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,还可以是一体成型结构。对于本领域的普通技术人员,可以根据具体情况理解该类术语在本专利中的具体含义。
针对电流回路极性校验耗时调查,通过查阅2020年1~12月部分间隔新投、CT、端子箱、保护装置更换后电流回路极性校验工作记录,得以下相关数据:
Figure BDA0003396294200000041
从上述数据可以看出,电流极性校验时间均大于60分钟,整个校验时间耗时较长。
新投间隔、端子箱更换等工作涉及到电流回路变动,需要在工作结束前对其进行极性校验,对此调查了2020年1月到12月变电站110KV及以上单间间隔新投、保护更换等涉及到电流回路的工作,得到以下相关数据:
Figure BDA0003396294200000051
从上述数据可以看出,单间隔停电作业中涉及到电流回路工作占比较高,因此缩短电流回路极性校验时间对减少停电时间、提高供电可靠性具有重要意义。
现有变电站包括智能变电站和综自变电站两种类型,针对两种变电站检验电流回路极性的流程如图1所示。其中,综自变电站电流回路极性校验流程如图2所示,智能变电站电流回路极性校验流程如图3所示。
经过实际电流回路极性校验分析统计,综自变电站的对线以及A、B、C三相CT极性校验耗时占比最大,智能变电站的合并单元极性测试及三相CT极性校验耗时占比最大。
在对电流回路极性校验过程中,由于接线距离较远、分相CT极性校验重复工作、对线根数较多、合并单元测试仪操作慢以及天气影响等因素导致校验耗时较长。
其中,在对电流回路进行校验过程中很容易出现电缆对线错误的情况,导致送电后带电负荷测极性出现极性错误的情况,因此会直接影响正常送电流程,必须暂停送电对电流回路进行整改,极大延误送电完成时间,对此本实用新型提出了一种无线遥控的极性测试系统来解决上述问题。
设计人经过多次研讨与试验,发现现有的CT极性测试仪只能分相测试,必须等一相测完以后才能测下一相,如何设计一种新的极性测试仪,可以同时测量三相CT极性,节约重复劳动和等待时间,作为研发目标。另外市面上CT极性测试仪由于测试线长度限制,只能就地校验CT根部到端子箱或汇控柜处电流回路极性,不能校验距离较远的保护装置处的完整回路极性是否正确。
本实用新型提出的无线遥控的极性测试系统,可以实现模拟带负荷测极性,以母线电压为基准输出相应可调的大电流,就可以省去对线或者合并单元测试仪加量的步骤,直接测出到保护装置的完整回路极性是否正确。
本实用新型实施例如下
本实用新型设计的无线遥控的极性测试系统,包括用于母线电压采集装置、无线信号传输装置以及相位可调制三相电源三个大部分,其中母线电压采集装置用于测得母线电压参数通过无线信号传输装置无线传输至相位可调制三相电源,相位可调制三相电源根据测得的母线电压参数调制出以母线电压限位为基准的大小相位可调的一次电流,模拟带负荷测极性工况。
如图4所示,具体的,母线电压采集装置包括用于输入母线电压的AC输入端口1、电流型电压互感器2、MCU控制单元3、过零检测模块4以及MCU供电单元;电流型电压互感器2的输入端与AC输入端口1相连,以将输入高电压转换成低电压输出;流型电压互感器2的输出端与过零检测模块4相连,通过过零检测模块4内过零检测电路采集电流型电压互感器2的输出电压,转换成跟输入电压同步的方波脉冲信号;MCU控制单元3的信号输入端与电流型电压互感器2相连,以对电流型电压互感器2的输出电压进行AD转换并生成数据报文;MCU供电单元与MCU控制单元3相连,以对MCU控制单元3进行直流供电。
其中,电流型电压互感器2优选微型信号采样互感器,为2mA/2mA或2mA/2mA/的小电流互感器,将输入交流电压通过内部电阻转换成小电流输出,然后将小电流通过电阻再转换成低电压输出,同时可以对输入高电压与输出低电压进行隔离。
MCU控制单元3采用32位ARM微控制器,内部包含12位ADC,以对电流型电压互感器2的输出电压进行AD转换;另外,MCU控制单元3信号输出端可外接LCD液晶屏5显示采样电压的幅值。
在一个实施例中,MCU供电单元包括前置整流模块6、高压DC/DC芯片7和DC/DC隔离模块8;前置整流模块6与AC输入端口1连接,用于对AC输入端口1输入的交流电整流为直流电,无需电池供电或额外交流供电,直接从测量电压取点,测量电压范围AC30V~300V;高压DC/DC芯片7与前置整流模块6连接,用于将高压直流电转换成低压直流电,输入直流电压范围可达DC30V~300V,无需额外的降压变压器,简化了电路设计;DC/DC隔离模块8的输入输出端分别与高压DC/DC芯片7和MCU控制单元3连接,用于将低压直流电进行隔离输出并给MCU控制单元3进行低压供电。
具体的,无线信号传输装置包括高精度无线模块9,高精度无线模块9采用433MHz或2.4GHZ无线模块,通过串口与MCU控制单元3和过零检测模块4连接,可以将过零检测模块4传输的方波脉冲信号转换成同步脉冲输出,并将MCU控制单元3传输的数据报文进行无线发送。
其中,如图5所示,高精度无线模块9包括一个主模块和多个从模块,保证主模块转换同步脉冲输出的同时,其他从模块同时输出同步脉冲,高精度无线相位同步电压基准源为主模块,将输入过零检测信号通过无线发送出去,其他从模块接收此信号,并同步输出过零检测信号,从机设备以此信号为参考跟高精度无线相位同步电压基准源保持同步,同步精度可达1uS。
如图6所示,具体的,相位可调制三相电源包括用于接入AC380V三相交流电源的电源插座10、电源整流模块11、三相逆变器12、CPU控制板13、升流器14以及电源供电模块;电源整流模块11与电源插座10连接,以将输入交流电整流为直流稳压输出;三相逆变器12输入端与电源整流模块11连接,控制端与CPU控制板13连接;CPU控制板13的信号输入端与高精度无线模块9连接,用于将接收到的参数进行处理生成PWM波信号下发至三相逆变器12,三相逆变器12内的IGBT单元根据PWM波信号将输入的直流转化为标准正弦波输出;升流器14与三相逆变器12连接,以将正弦波降压升流输出大电流;电源供电模块与CPU控制板13相连,以对CPU控制板13直流供电。
其中,前置整流模块6和电源整流模块11均为整流桥或分立元件组成的整流电路模块,以对电路交流电整流为直流电并稳压输出。
电源供电模块为与电源插座10相连的开关电源15,用于将输入220V交流源转换为5V直流电给CPU控制板13供电。
为控制三相逆变器12生成对应的正弦波信号,可以通过高精度无线模块9或HMI人机交互模块16进行调控,具体参阅图7和图8。
在一个实施例中,CPU控制板13通过接收高精度无线模块9输出的电压电流信号通过串口下发至三相逆变器12,通过总线控制输出正弦波信号。
在一个实施例中,相位可调制三相电源还包括与CPU控制板13连接的HMI人机交互模块16,HMI人机交互模块16通过显示屏以及按键板集成人机交互界面,通过按键操作进行数据操控输入,通过屏幕显示设备状态,以满足手动输入电路幅值、相位、频率来输出正弦波信号。
如图9所示,为了验证本实用新型提供的无线遥控的极性测试系统模拟母线电压带负荷测极性的可靠性,测试过程如下:
将相位可调制三相电源上电,通过无线信号传输装置建立母线电压采集装置和相位可调制三相电源间的无线通信,电流源根据接收到的无线电压信号输出以其为基准的电流,同时通过在保护装置上查看幅值与相位,从而检查完整电流。
测试过程中,在保护装置端子排处加三相正序二次电压1V,并将母线电压采集装置的AC输入端口1接入端子排上,一次设备区CT保护绕组变比为600A/1A。
在相位可调制三相电源上设置参数:三相电流输出300A,滞后相应电压180°,电压电流数据如下表所示:
项目 幅值(V) 相位(度)
UA 1(二次值) 0
UB 1(二次值) 240
UC 1(二次值) 120
IA 300(一次值) 180
IB 300(一次值) 60
IC 300(一次值) -60
开始试验时,相位可调制三相电源接收到无线电压信号后启动输出,在保护装置上读取相应的数值。
保护装置显示电压电流幅值的数据如下表所示:
Figure BDA0003396294200000091
Figure BDA0003396294200000101
保护装置显示电压电流相位的数据如下表所示:
项目 电流电压相位
Ang(Ub-Uc) 121deg
Ang(Uc-Ua) 120deg
Ang(Ux-Ua) 0deg
Ang(Ua-Ia) 184deg
Ang(Ub-Ib) 184deg
Ang(Uc-Ic) 185deg
通道一Ang(Ia-Iar) 0deg
通道一Ang(Ib-Ibr) 0deg
通道一Ang(Ic-Icr) 0deg
通道二Ang(Ia-Iar) 0deg
通道二Ang(Ib-Ibr) 0deg
通道二Ang(Ic-Icr) 0deg
施加一次电流值转化成二次值应为300A/600=0.5A,在保护装置上的采样幅值基本一致,电压、电流限位相差180°,与设置值一致,由于线路感抗产生一定的相移,保护测量相位会存在几度的偏差。
由此可得此间隔的二次回路、相序、相位、极性均正确,运用此系统不需要将电流回路分两端分别校验极性,节省分相CT极性测量、对线或者合并单元加量测试的大量时间,本实用新型提出的无线遥控的极性测试系统可以提前进行带负荷测极性,验证了完整电流回路,将A、B、C分相测CT极性步骤简化为同时测三相CT,并且省去对线或合并单元测试仪加量的步骤。
本实用新型设计无线遥控的极性测试系统可以有效应用于变电站新投间隔、CT及保护更换工作中,电流回路极性校验平均时间大幅度减少,有效降低了现场人员因电流极性校验步骤过多、时间过长导致的工期延误,也避免了因对线错误、保护装置自身原因导致的极性校验错误,由于电流源系统可以模拟送电后才能进行的带负荷测极性,因此可以尽早的发现电流回路中缺陷隐患,提前准备好备品备件,防止送电后发现电流回路异常而导致的送电延误,为各级调度对现场电流极性的监测和分析提供了可靠技术支撑,能够更可靠地监视电力系统的稳定性,保障了社会用电可靠。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线遥控的极性测试系统,其特征在于,包括母线电压采集装置、无线信号传输装置以及相位可调制三相电源;所述母线电压采集装置用于测得母线电压参数通过无线信号传输装置无线传输至相位可调制三相电源;所述相位可调制三相电源根据测得的母线电压参数调制出以母线电压限位为基准的大小相位可调的一次电流。
2.根据权利要求1所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述母线电压采集装置包括用于输入母线电压的AC输入端口、电流型电压互感器、MCU控制单元、过零检测模块以及MCU供电单元;所述电流型电压互感器的输入端与AC输入端口相连,以将输入高电压转换成低电压输出;所述电流型电压互感器的输出端与过零检测模块相连,用于将采集的输出电压转换成跟输入电压同步的方波脉冲信号;所述MCU控制单元的信号输入端与电流型电压互感器相连,用于对流型电压互感器的输出电压进行AD转换并生成数据报文;所述MCU供电单元与MCU控制单元相连,以对MCU控制单元进行直流供电。
3.根据权利要求2所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述MCU供电单元包括前置整流模块、高压DC/DC芯片和DC/DC隔离模块;所述前置整流模块与AC输入端口连接,用于对AC输入端口输入的交流电整流为直流电;所述高压DC/DC芯片与前置整流模块连接,用于将高压直流电转换成低压直流电;所述DC/DC隔离模块的输入输出端分别与高压DC/DC芯片和MCU控制单元连接,用于将低压直流电进行隔离输出并对MCU控制单元进行低压供电。
4.根据权利要求2所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述电流型电压互感器为微型信号采样互感器。
5.根据权利要求2所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述MCU控制单元的信号输出端连接有LCD液晶屏。
6.根据权利要求1所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述无线信号传输装置包括高精度无线模块;所述高精度无线模块采用433MHz或2.4GHZ无线模块。
7.根据权利要求6所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述高精度无线模块由一个主模块和多个从模块组成;所述主模块用于转换同步脉冲并通过从模块同时输出同步脉冲。
8.根据权利要求1所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述相位可调制三相电源包括用于接入三相交流电源的电源插座、电源整流模块、三相逆变器、CPU控制板、升流器以及电源供电模块;所述电源整流模块与电源插座连接,以将输入交流电整流为直流稳压输出;所述三相逆变器输入端与电源整流模块连接,控制端与CPU控制板连接;所述CPU控制板用于将接收到的参数进行处理生成PWM波信号下发至三相逆变器以将输入的直流转化为标准正弦波输出;所述升流器与三相逆变器连接,以将正弦波降压升流输出大电流。
9.根据权利要求8所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述相位可调制三相电源还包括与CPU控制板连接的HMI人机交互模块。
10.根据权利要求8所述的无线遥控的极性测试系统,其特征在于,所述电源供电模块为与电源插座相连的开关电源。
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