氧化鋅避雷器閥片功率損耗預(yù)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種氧化鋅避雷器，具體涉及一種氧 化鋅避雷器閥片功率損耗預(yù)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鋅避雷器作為電氣設(shè)備的過電壓保護(hù)裝置，其性能的優(yōu)劣對電氣設(shè)備安全 運(yùn)行起著很大的作用。因此，對氧化鋅避雷器運(yùn)行狀況的研究至關(guān)重要。氧化鋅閥片的功 率損耗特性直接決定著限壓器的極限溫升和穩(wěn)定工作溫度。在不同電壓、不同溫度作用下 氧化鋅閥片的功率損耗及過電壓所產(chǎn)生的能量即為限壓器的內(nèi)熱源。氧化鋅閥片的功率損 耗是溫度和荷電率的復(fù)雜函數(shù)，采用一般的方法很難對其進(jìn)行比較精確的模擬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氧化鋅避雷器閥片功率損耗預(yù)測系 統(tǒng)，將溫度和荷電率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)⒘?，來預(yù)測閥片的功率損耗。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種氧化鋅避雷器閥片功率損耗預(yù)測系統(tǒng)，包括間隔層前 置數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)層總線和上方監(jiān)控診斷層，前置數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集被監(jiān)測線路 的運(yùn)行電壓、阻性電流以及溫度，并將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，對其進(jìn)行數(shù)字波形分析處理 得到所要的阻性基波電流特征量，同時(shí)把處理得到的結(jié)果傳遞給上方監(jiān)控診斷層，上方監(jiān) 控診斷層對運(yùn)行情況進(jìn)行綜合判斷，根據(jù)所述前置數(shù)據(jù)采集模塊的輸出電壓求出避雷器荷 電率，將荷電率、溫度作為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層的輸入模式，對應(yīng)的功率損耗作為輸出層 的輸出模式，在第j層節(jié)點(diǎn)的輸入值為Iietj=E W J1，其中，Wjl為j、i兩層間的權(quán)重，而 節(jié)點(diǎn)j的輸出值為Oj= f (net _j)，f為節(jié)點(diǎn)j的激勵(lì)函數(shù)：
Θ 為節(jié) 點(diǎn)j的閾值。所述連接權(quán)重的增量為：Awji= q 〇i〇j (l-0j) Ek Skkkj。所述預(yù)測系統(tǒng)還包 括控溫模塊和烘箱，所述控溫模塊包括熱電耦，熱電耦放置在烘箱中，所述避雷器閥片放置 在烘箱內(nèi)。所述前置數(shù)據(jù)采集模塊包括模擬信號提取單元和信號處理單元，模擬信號提取 單元將采集到的信號傳送給信號處理單元再處理。所述模擬信號提取單元包括傳感器取樣 電路、信號放大電路、抗混疊濾波電路和電平極性變換電路，傳感器取樣電路對傳感器取得 的信號進(jìn)行放大、抗干擾、抗混疊濾波及電平極性變換，使之與轉(zhuǎn)換器相配合。所述抗混疊 濾波電路采用二階巴特沃斯低通濾波器。所述傳感器取樣電路包括阻性電流取樣電路和避 雷器運(yùn)行電壓取樣電路，避雷器運(yùn)行電壓取樣電路和阻性電流取樣電路分別從連接在母線 上的電壓互感器的二次側(cè)和接地端下引線上獲取運(yùn)行電壓和阻性電流。所述阻性電流取 樣電路為計(jì)數(shù)器取樣電路、電阻取樣電路，或者電流互感器取樣電路。所述信號處理單元包 括A/D采樣單元、DSP處理單元和CAN接口單元，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后由對數(shù)字化的 電壓、阻性電流信號進(jìn)行諧波分析得到基波電壓及阻性基波電流、諧波電流等監(jiān)測特征量， 最后通過控制器掛接在總線上，把采集處理得到的監(jiān)測特征量上傳給上方監(jiān)控診斷層。
[0005] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明預(yù)測系統(tǒng)，將溫度和荷電率作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入 參量，來預(yù)測閥片的功率損耗，建立合理、精確的功率損耗模擬模型來分析限壓器的熱特 性。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】閥片功率損耗的半線性前饋網(wǎng)絡(luò)模型。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0008] 本發(fā)明的避雷器閥片功率損耗預(yù)測系統(tǒng)包括采用基于現(xiàn)場總線的分層分布式結(jié) 構(gòu)，系統(tǒng)由三層組成，包括間隔層前置數(shù)據(jù)采集模塊、網(wǎng)絡(luò)層總線和上方監(jiān)控診斷層。前置 數(shù)據(jù)采集模塊與上層主機(jī)之間僅通過兩根屏蔽雙絞電纜實(shí)現(xiàn)互連。前置數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù) 據(jù)通訊接口及電源輸入接口均采用光電隔離，相當(dāng)于使通訊線處于懸浮狀態(tài)，可保證各個(gè) 前置數(shù)據(jù)采集模塊的電氣接地完全獨(dú)立，相互之間沒有電氣聯(lián)系，很好的解決了抗干擾、 抗沖擊的問題。上方監(jiān)控診斷層對從下方前置數(shù)據(jù)采集模塊獲取的被監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行特征 量進(jìn)行分析和再處理，通過不同溫度下的荷電率來預(yù)測避雷器閥片的功率損耗。
[0009] 前置數(shù)據(jù)采集模塊主要負(fù)責(zé)采集被監(jiān)測避雷器的運(yùn)行電壓、阻性電流以及溫度， 并將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，對其進(jìn)行數(shù)字波形分析處理得到所要的阻性基波電流特征量， 同時(shí)把處理得到的結(jié)果正確的傳遞給上方監(jiān)控診斷層，上方監(jiān)控診斷層對運(yùn)行情況進(jìn)行 綜合判斷。前置數(shù)據(jù)采集模塊主要是完成信號的取樣和前置模擬處理環(huán)節(jié)，調(diào)理環(huán)節(jié)的精 度和穩(wěn)定度直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，如果前置數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)不當(dāng)，后續(xù) 的數(shù)字處理環(huán)節(jié)無論采用什么樣的器件和算法都很難達(dá)到理想的效果，所以前置數(shù)據(jù)采 集模塊設(shè)計(jì)的好壞是不可忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)。
[0010] 本發(fā)明的前置數(shù)據(jù)采集模塊包括模擬信號提取單元和信號處理單元，模擬信號提 取單元是分別從連接在母線上的電壓互感器的二次側(cè)和接地端下引線上獲取的運(yùn)行電壓 和阻性電流，采用高精度電壓、電流傳感器將電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成低壓小電流信號，然 后對傳感器取得的信號進(jìn)行放大、抗干擾、抗混疊濾波及電平極性變換，使之與轉(zhuǎn)換器相 配合。信號處理單元包括A/D采樣單元、DSP處理單元和CAN接口單元，采樣保持器及多路 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后由對數(shù)字化的電壓、阻性電流信號進(jìn)行諧波分析得到 基波電壓及阻性基波電流、諧波電流等監(jiān)測特征量，最后通過控制器掛接在總線上，把采集 處理得到的監(jiān)測特征量上傳給上方監(jiān)控診斷層。前置數(shù)據(jù)采集模塊主要由傳感器取樣，隔 離放大，低通濾波和極性變換等電路組成。
[0011] 傳感器取樣電路包括阻性電流取樣電路、避雷器運(yùn)行電壓取樣電路，阻性電流取 樣電路的取樣電流是一個(gè)幾十至幾百微安的微弱信號，這樣的微弱信號測量起來很困難， 很容易收到外界電磁信號的干擾，因此，本發(fā)明的阻性電流取樣電路可以是計(jì)數(shù)器取樣電 路、電阻取樣電路，或者電流互感器取樣電路。由于本發(fā)明主要是對電壓、電流信號中的