鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)及方法，包括電流信號采集單元、電壓信號采集單元、電壓信號無線傳輸單元、電流電壓信號同步綜合分析計算單元、無線傳輸單元、平板電腦，所述電壓信號采集單元將采集到的電壓信號經調理電路后通過無線傳輸單元上傳到電流電壓信號同步綜合分析計算單元，電流信號采集單元將采集到的電流信號經調理電路后，發(fā)送到電流電壓信號同步綜合分析計算單元進行存儲、同步、綜合分析后，通過無線傳輸單元發(fā)送到平板電腦上的軟件進行分析、計算數(shù)據并顯示波形；它采用互感的方式進行采樣，保證采樣的安全性；在測量端采用無線傳輸?shù)姆绞竭M行采集端與人機交互端的傳輸。
【專利說明】鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，應用于電力測試領域。
技術背景
[0002]氧化鋅避雷器帶電測試是設備狀態(tài)評價中的一個重要組成部分，它主要通過對氧化鋅避雷器正常帶電工作時的泄漏電流、阻性電流分量、容性電流分量進行測量、分解、分析，從而定量分析氧化鋅避雷器帶電工作狀態(tài)下的實時情況，為電網公司對變電站內氧化鋅避雷器日常維護工作提供有力的依據及數(shù)據支撐。
[0003]氧化鋅避雷器帶電測試在全國范圍內已經有較為廣泛的運用，從近年來國家電網及南方電網使用情況來看。對于35kV鎧裝柜內氧化鋅避雷器，由于安裝在鎧裝柜內，在正常工作的狀態(tài)下鎧裝柜不允許打開，所以若需要對其內部的氧化鋅避雷器進行帶電測試，需要將鎧裝柜內氧化鋅避雷器的電壓、泄漏電流等電氣信號傳輸?shù)焦裢?，方可對柜內的氧化鋅避雷器性能參數(shù)進行采集和測量。
[0004]此外，鎧裝柜外殼接地，是一個良好的屏蔽體，但是由于鎧裝柜內空間有限，鎧裝柜內氧化鋅避雷器等電氣設備安裝相對密集，柜內氧化鋅避雷器在工作狀態(tài)下無可避免的會對相鄰相間的氧化鋅避雷器產生空間、相間的干擾，這些干擾因素會對測試結果造成影響，影響程度有多大。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明旨在提供一種鎧裝柜內避雷器帶電測試系統(tǒng)，采用預裝傳感器，通過無線采集的方式對柜內氧化鋅避雷器的工作狀態(tài)進行測試及測量。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案:
一種鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，包括電流信號采集單元、電壓信號采集單元、電壓信號無線傳輸單元、電流電壓信號同步綜合分析計算單元、無線傳輸單元、平板電腦，所述電壓信號采集單元將采集到的電壓信號經調理電路后通過無線傳輸單元上傳到電流電壓信號同步綜合分析計算單元，電流信號采集單元將采集到的電流信號經調理電路后，發(fā)送到電流電壓信號同步綜合分析計算單元進行存儲、同步、綜合分析后，通過無線傳輸單元發(fā)送到平板電腦上的軟件進行分析、計算數(shù)據并顯示波形。
[0007]所述的電流電壓信號同步綜合分析計算單元包括同步控制模塊、數(shù)據存儲單元、FPGA和ARM主芯片，電流信號采集單元和電壓信號采集單元通過無線傳輸單元同步傳輸采集信號，在同步控制模塊的作用下，電流信號采集單元和電壓信號采集單元開始同時進行A/D轉換，轉換完成后將各自采集的數(shù)據進行存儲等待調用。
[0008]所述的電流信號采集單元包括穿芯電流傳感器、信號調理濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊，它采用電流傳感器穿芯的方式進行電流采集，電流傳感器副方采集到的電流信號通過調理放大濾波電路將信號進行調理濾除干擾信號，傳輸至數(shù)據存儲單元進行數(shù)據存儲及計算。[0009]所述的電壓信號采集單元包括電壓隔離互感器、信號調理濾波模塊、A/D轉換模塊、數(shù)據存儲單元，它采用從PT 二次側接線的方式將電壓信號輸入，通過電壓互感器隔離，然后將信號進行調理濾波，傳輸至數(shù)據存儲單元，等待無線數(shù)據發(fā)送端進行數(shù)據發(fā)送。
[0010]所述的電壓信號無線傳輸單元包括電壓信號發(fā)送單元及電壓信號接收單元、功率放大器和全向天線，電壓信號采集單元將采集到的數(shù)據通過無線發(fā)射模塊進行載波調制加密經過功率放大器放大后通過全向天線發(fā)送，電壓信號接收單元通過全向天線接收無線電波，經過解密解調還原電壓信號，將數(shù)據存入數(shù)據存儲單元等待調用。
[0011]所述的無線傳輸單元包括藍牙通訊模塊，電流電壓信號同步綜合分析計算單元計算的結果在ARM主芯片的控制下通過藍牙通訊模塊將數(shù)據通過無線藍牙傳輸至平板電腦人機交互界面進行軟件分析處理。
[0012]一種利用所述系統(tǒng)的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試方法，包括:
(O預置的穿芯式電流傳感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電流信號采集單元，負責采集電流信號、初步處理并放入數(shù)據存儲模塊；數(shù)據存儲模塊安置于電流信號采集單元處，并裝有無線接收模塊、功率放大器、全向天線以接收電壓信號;
(2)從PT二次側采集電壓信號，電壓互感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電壓信號采集單元，負責采集電壓信號、初步處理，該單元還裝有無線發(fā)射模塊、功率放大器、全向天線，將電壓信號無線傳輸入數(shù)據存儲模塊；
(3)數(shù)據存儲模塊、同步控制模塊、FPGA、ARM主芯片組成同步綜合分析計算單元,計算結果通過藍牙通訊模塊傳輸至平板電腦；
(4)平板電腦上裝有氧化鋅避雷器帶電測試軟件，將通過藍牙通訊模塊上傳的數(shù)據進行濾除干擾、數(shù)據存儲分析、圖表制作后期處理并可在人機交互界面上顯示。
[0013]有益效果:它采用互感的方式進行采樣，保證采樣的安全性；在測量端采用無線傳輸?shù)姆绞竭M行采集端與人機交互端的傳輸，使測試人員可以在與柜體保持一定安全距離的情況下手持平板電腦測量。同時采用科學測量模擬建模計算的方法，避免了測量結果的不真實性、不科學性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的電流信號采集單元結構圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的電壓信號采集單元結構圖。
[0017]圖4為本發(fā)明的電壓信號無線傳輸單元結構圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的電流電壓信號同步綜合分析計算單元結構圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的無線傳輸單元結構圖。
【具體實施方式】
[0020]參見圖1。本實施例的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，包括電流信號采集單元、電壓信號采集單元、電壓信號無線傳輸單元、電流電壓信號同步綜合分析計算單元、無線傳輸單元、平板電腦，所述電壓信號采集單元將采集到的電壓信號經調理電路后通過無線傳輸單元上傳到電流電壓信號同步綜合分析計算單元，電流信號采集單元將采集到的電流信號經調理電路后，發(fā)送到電流電壓信號同步綜合分析計算單元進行存儲、同步、綜合分析后，通過無線傳輸單元發(fā)送到平板電腦上的軟件進行分析、計算數(shù)據并顯示波形。
[0021]見圖5，所述的電流電壓信號同步綜合分析計算單元包括同步控制模塊、數(shù)據存儲單元、FPGA和ARM主芯片，電流信號采集單元和電壓信號采集單元通過無線傳輸單元同步傳輸采集信號，在同步控制模塊的作用下，電流信號采集單元和電壓信號采集單元開始同時進行A/D轉換，轉換完成后將各自采集的數(shù)據進行存儲等待調用。
[0022]見圖2，所述的電流信號采集單元包括穿芯電流傳感器、信號調理濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊，它采用電流傳感器穿芯的方式進行電流采集，電流傳感器副方采集到的電流信號通過調理放大濾波電路將信號進行調理濾除干擾信號，傳輸至數(shù)據存儲單元進行數(shù)據存儲及計算。
[0023]見圖3，所述的電壓信號采集單元包括電壓隔離互感器、信號調理濾波模塊、A/D轉換模塊、數(shù)據存儲單元，它采用從PT 二次側接線的方式將電壓信號輸入，通過電壓互感器隔離調壓，然后將信號進行調理濾波，傳輸至數(shù)據存儲單元，等待無線數(shù)據發(fā)送端進行數(shù)據發(fā)送。
[0024]見圖4，所述的電壓信號無線傳輸單元包括電壓信號發(fā)送單元及電壓信號接收單元、功率放大器和全向天線，電壓信號采集單元將采集到的數(shù)據通過無線發(fā)射模塊進行載波調制加密經過功率放大器放大后通過全向天線發(fā)送，電壓信號接收單元通過全向天線接收無線電波，經過解密解調還原電壓信號，將數(shù)據存入數(shù)據存儲單元等待調用。
[0025]見圖6，所述的無線傳輸單元包括藍牙通訊模塊，電流電壓信號同步綜合分析計算單元計算的結果在ARM主芯片的控制下通過藍牙通訊模塊將數(shù)據通過無線藍牙傳輸至平板電腦人機交互界面進行氧化鋅避雷器帶電測試軟件分析處理并在人機交互界面上顯示。
[0026]一種利用所述系統(tǒng)的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試方法，包括:
(O預置的穿芯式電流傳感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電流信號采集單元，負責采集電流信號、初步處理并放入數(shù)據存儲模塊。數(shù)據存儲模塊安置于電流信號采集單元處，并裝有無線接收模塊、功率放大器、全向天線以接收電壓信號。
[0027](2)從PT 二次側采集電壓信號，電壓互感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電壓信號采集單元，負責采集電壓信號、初步處理。該單元還裝有無線發(fā)射模塊、功率放大器、全向天線，將電壓信號無線傳輸入數(shù)據存儲模塊。
[0028](3)數(shù)據存儲模塊、同步控制模塊、FPGA、ARM主芯片組成同步綜合分析計算單元。計算結果通過藍牙通訊模塊傳輸至平板電腦。
[0029](4)平板電腦上裝有氧化鋅避雷器帶電測試軟件，將通過藍牙通訊模塊上傳的數(shù)據進行濾除干擾、數(shù)據存儲分析、圖表制作等后期處理并可在人機交互界面上顯示。
[0030]鎧裝柜內由于結構相對緊湊，柜內氧化鋅避雷器在工作狀態(tài)下無可避免的會對相鄰相間的氧化鋅避雷器產生空間、相間的干擾，這些干擾因素會對測試結果造成影響，影響程度有多大，如何將這些干擾濾除掉，成為制約鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試工作的因素。
[0031]鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試方法，還包括鎧裝柜內干擾信號的濾除方法，氧化鋅避雷器下端接地引向線穿芯電流傳感器外殼采用金屬外殼并且屏蔽接地，同時穿芯電流傳感器副端引出的測試線采用屏蔽線作為引出線。這樣從一定程度上避免了由于傳感器與引出線受到干擾從而對測量結果造成影響，另一方面，鎧裝柜內干擾信號的濾除方法采用三維建模的方式，對鎧裝柜內電氣件進行建模，將影響測量結果的干擾因素量化，通過量化的方式分析計算，將主要可能影響測量結果的干擾因素量化，通過量化的方式分析計算，從而分析出鎧裝柜內氧化鋅避雷器在相間、空間受到的干擾，相比采用長期測量經驗以人為的方式對測量結果進行校正，將干擾因素量化，通過科學計算的方式得出的干擾因素更為科學合理，同時也可以避免經驗操作中可能忽略掉的一些錯誤因素。
[0032]通過以上方法可以實現(xiàn)在柜外對工作狀態(tài)下的氧化鋅避雷器進行測量，同時也能通過量化的方式得到鎧裝柜內可能制約氧化鋅避雷器帶電測試結果的干擾因素，但是如果通過人工的方式將干擾因素從測量結果中濾除，無疑會給現(xiàn)場測試工作帶來一定的難度，從測量的準確性以及操作的便捷性考慮，可將通過量化計算得到的干擾因素植入進氧化鋅避雷器帶電測試的軟件程序中，從而針對不同空間結構的氧化鋅避雷器，只需要采用相對應的測試軟件進行測量，就可以得到已還原的真實的測量結果，為鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試提供可靠的解決方法。
【權利要求】
1.一種鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，包括電流信號采集單元、電壓信號采集單元、電壓信號無線傳輸單元、電流電壓信號同步綜合分析計算單元、無線傳輸單元、平板電腦，其特征是:所述電壓信號采集單元將采集到的電壓信號經調理電路后通過無線傳輸單元上傳到電流電壓信號同步綜合分析計算單元，電流信號采集單元將采集到的電流信號經調理電路后，發(fā)送到電流電壓信號同步綜合分析計算單元進行存儲、同步、綜合分析后，通過無線傳輸單元發(fā)送到平板電腦上的軟件進行分析、計算數(shù)據并顯示波形。
2.如權利要求1所述的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，其特征是:所述的電流電壓信號同步綜合分析計算單元包括同步控制模塊、數(shù)據存儲單元、FPGA和ARM主芯片，電流信號采集單元和電壓信號采集單元通過無線傳輸單元同步傳輸采集信號，在同步控制模塊的作用下，電流信號采集單元和電壓信號采集單元開始同時進行A/D轉換，轉換完成后將各自采集的數(shù)據進行存儲等待調用。
3.如權利要求1所述的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，其特征是:所述的電流信號采集單元包括穿芯電流傳感器、信號調理濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊，它采用電流傳感器穿芯的方式進行電流采集，電流傳感器副方采集到的電流信號通過調理放大濾波電路將信號進行調理濾除干擾信號，傳輸至數(shù)據存儲單元進行數(shù)據存儲及計算。
4.如權利要求1所述的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，其特征是:所述的電壓信號采集單元包括電壓隔離互感器、信號調理濾波模塊、A/D轉換模塊、數(shù)據存儲單元，它采用從PT 二次側接線的方式將電壓信號輸入，通過電壓互感器隔離，然后將信號進行調理濾波，傳輸至數(shù)據存儲單元，等待無線數(shù)據發(fā)送端進行數(shù)據發(fā)送。
5.如權利要求1所述的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，其特征是:所述的電壓信號無線傳輸單元包括電壓信號發(fā)送單元及電壓信號接收單元、功率放大器和全向天線，電壓信號采集單元將采集到的數(shù)據通過無線發(fā)射模塊進行載波調制加密經過功率放大器放大后通過全向天線發(fā)送，電壓信號接收單元通過全向天線接收無線電波，經過解密解調還原電壓信號，將數(shù)據存入數(shù)據存儲單元等待調用。
6.如權利要求1所述的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試系統(tǒng)，其特征是:所述的無線傳輸單元包括藍牙通訊模塊，電流電壓信號同步綜合分析計算單元計算的結果在ARM主芯片的控制下通過藍牙通訊模塊將數(shù)據通過無線藍牙傳輸至平板電腦人機交互界面進行軟件分析處理。
7.一種利用權利要求1-6所述系統(tǒng)的鎧裝柜內氧化鋅避雷器帶電測試方法，其特征在于包括: (1)預置的穿芯式電流傳感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電流信號采集單元，負責采集電流信號、初步處理并放入數(shù)據存儲模塊；數(shù)據存儲模塊安置于電流信號采集單元處，并裝有無線接收模塊、功率放大器、全向天線以接收電壓信號; (2)從PT二次側采集電壓信號，電壓互感器與信號調理及濾波模塊、信號調理放大模塊、A/D轉換模塊組成電壓信號采集單元，負責采集電壓信號、初步處理，該單元還裝有無線發(fā)射模塊、功率放大器、全向天線，將電壓信號無線傳輸入數(shù)據存儲模塊； (3)數(shù)據存儲模塊、同步控制模塊、FPGA、ARM主芯片組成同步綜合分析計算單元,計算結果通過藍牙通訊模塊傳輸至平板電腦；(4)平板電腦上裝有氧化鋅避雷器帶電測試軟件，將通過藍牙通訊模塊上傳的數(shù)據進行濾除干擾、數(shù)據存儲分析、圖表制作后期處理并可在人機交互界面上顯示。
【文檔編號】G08C17/02GK103675593SQ201310666371
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】謝洪峰, 姜詠波, 鄭文新, 上官宏輝, 張劍云, 鄭向農, 劉雄兵, 何榮慧 申請人:國家電網公司, 國網浙江省電力公司, 國網浙江省電力公司衢州供電公司, 國網浙江江山市供電公司, 江山市電力發(fā)展有限責任公司