一種基于sf6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，包括一次電壓傳感單元、數字化采集單元、光信號處理單元和智能處理單元，一次電壓傳感單元采用SF6平行板電容器作為電壓傳感單元，通過檢測電容中的電流獲取一次電壓信號。SF6平行板電容器安裝有用于監(jiān)測電容器中氣體壓力的氣壓監(jiān)控裝置，一次電壓傳感單元與數字化采集單元相連，數字化采集單元通過光信號處理單元連接智能處理單元。本實用新型，大大降低了電壓互感器現場校驗的復雜程度，簡化了操作流程。
【專利說明】一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，用于對變電站中電子式電壓互感器或傳統(tǒng)電壓互感器在線路不停電的情況下，進行實時準確度校驗或運行狀態(tài)監(jiān)測。

【背景技術】
[0002]作為電力系統(tǒng)中的關鍵測量設備之一，互感器的準確度和穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的保證。為了保證互感器的準確度，需要對互感器進行校驗。
[0003]目前無論是針對傳統(tǒng)互感器，還是針對電子式互感器，校驗方式主要采用離線校驗方式，即:被校驗互感器所在的線路停電，互感器從電網中退出運行，然后利用升壓、升流裝置對互感器施加激勵，進行準確度的校驗。這種校驗方式周期長，每次校驗時所需的操作十分復雜，需要開工作票、多個部門配合等，給供電公司和用戶帶來了很大的不便。另外，數字化變電站中電子式互感器的運用對校驗技術提出了更高的要求。與傳統(tǒng)互感器相比，電子式互感器在傳感原理、光纖傳輸等方面具有很大的優(yōu)勢，應用越來越多。但由于是新興的技術，運行過程中也出現了較多的問題，其中準確度問題占較大比重，突出表現在準確度超差現象嚴重、誤差穩(wěn)定性較差、準確度問題發(fā)生頻率較高等方面。因此，需要縮短電子式互感器的校驗周期。如果采用傳統(tǒng)離線校驗方式，校驗周期縮短意味著頻繁的停電，造成不便且停電損失大。因此，需要研宄能在線路帶電狀態(tài)下對互感器進行在線校驗的裝置。
[0004]目前對于電子式電壓互感器在線校驗技術的研宄比較少，宄其原因主要有以下幾點:一是目前校驗時的標準互感器一般為電磁式互感器，隨著電壓等級的提高體積非常笨重，不利于現場的使用。因此，體積小、重量輕、準確度高的新型傳感技術成為研宄的難點；二是如何在線路帶電情況下在線獲取一次電壓信號，目前帶電操作通常采用絕緣操作桿的形式，這種操作需要操作人員手持操作桿完成，在線路帶電時存在安全隱患。因此，一次電壓信號的安全采集技術是第二個研宄難點。
[0005]專利CN102645643A提出了一種電子式電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)電磁式電壓互感器作為標準互感器。在電壓等級較高(220kv以上)時，電磁式電壓互感器的體積與重量急劇增大，因此不利于現場使用，且絕緣成本急劇攀升。另外，電磁式電壓互感器作為感性設備，接入帶電母線時有可能產生諧振過電壓，存在一定的安全風險。專利CN102401889A和CN102313879A提出了針對電子式電流互感器的在線校驗方法，但只能用于電流互感器的校驗，不能用于電壓互感器的校驗。


【發(fā)明內容】

[0006]針對目前電壓互感器校驗技術存在的不足，本實用新型提供一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，采用3^平行板電容作為電壓傳感單元，通過檢測其中的電流信號獲取一次電壓信號，在同等電壓等級下，大大降低了標準互感器的體積和重量，絕緣設計也變得簡單，從而使在線校驗的實現更為簡單易行。
[0007]本實用新型的技術方案如下:
[0008]一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，包括一次電壓傳感單元、數字化采集單元、光信號處理單元和智能處理單元，一次電壓傳感單元采用SF6平行板電容器作為電壓傳感單元，通過檢測電容中的電流獲取一次電壓信號；
[0009]3匕平行板電容器安裝有用于監(jiān)測電容器中氣體壓力的氣壓監(jiān)控裝置，一次電壓傳感單元與數字化采集單元相連，數字化采集單元通過光信號處理單元連接智能處理單
J L.ο
[0010]所述3^平行板電容器包含有高壓電極、低壓電極和絕緣套管，高壓電極、低壓電極和絕緣套管構成一封閉狀，內部充有SF6*緣氣體、或者N2和SF6的混合氣體。既可以保證電容器的絕緣性能，內部的這種環(huán)境又可以形成一種氣體電容器。
[0011]所述高壓電極上方設有氣壓監(jiān)控裝置、均壓環(huán)，高壓電極和均壓環(huán)構成一個金屬籠。電容器通過均壓環(huán)與一次導線相連，均壓環(huán)起到連接導線的作用，還可以使電容器周圍的電場變得均勻，防止尖端放電干擾測試結果。
[0012]一次電壓傳感單元下方設有數字化采集單元，數字化采集單元通過屏蔽電纜與一次電壓傳感單元連接。
[0013]所述數字化采集單元與光信號處理單元之間通過同步光纖、數據光纖連接。光信號處理單元通過USB傳輸線連接智能處理單元。
[0014]一次電壓傳感單元安裝在升降平臺上，所述升降平臺連接遙控裝置。升降平臺位于移動式小車上。
[0015]所述智能處理單元為臺式計算機或者筆記本。
[0016]本實用新型涉及一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，技術效果如下:
[0017]1)、氣體監(jiān)控裝置用于實時監(jiān)測內部的氣體壓力。當氣壓小于某一數值時，提示操作人員進行充氣，以保證測量結果的準確性。當在電容器高壓電極中施加激勵后，電容中會有電流信號產生，通過檢測電流的大小并進行一定的運算，即可得出一次電壓的大小。電容中的電流輸出直接進入數字化采集單元，將電流信號轉換為電壓信號，并進行A/D轉換后，通過FPGA進行數據的組幀處理。電流信號通過屏蔽電纜與數字化采集單元連接。
[0018]2)、數字化采集單元位于電容器低壓電極下方，其作用是將電容器中的電流轉換為電壓后，進行A/D轉換變?yōu)閿底至?，然后經FPGA按一定的格式進行組幀處理，并通過光纖向下一級傳輸。數字化采集單元采用精密電阻實現電流/電壓轉換，并采用高精度的24位A/D轉換器實現模擬信號的數字化，數字化信號直接進入FPGA進行處理和發(fā)送。
[0019]3)、所述的光信號處理單元，與數字化采集單元的連接方式為光纖，將數字化采集單元中的數據接收并進行格式轉換后，傳輸給智能處理單元進行分析處理。
[0020]4)、本實用新型中采用SF6平行板電容器作為標準電壓互感器，體積小、重量輕。隨著線路電壓等級的提高，其體積和重量變化不大，非常適合現場使用。例如220kV等級的電容器，其重量不超過10kg，而同等級的電磁式電壓互感器，重量超過100kg。
[0021]5)、SF6平行板電容器使用時固定在升降平臺上，并固定在可移動的小推車上，形成一個整體，保證現場在線校驗時的可移動性?，F場操作時，首先將小推車推至被校驗互感器所在導線的下方，將系統(tǒng)各個部分的線連接好。操作員在遠處通過遙控器控制升降平臺的起降，將電容器上方的均壓環(huán)與一次導線相連，然后開始校驗。完成校驗后，遙控控制升降平臺，將電容器退出一次導線。
[0022]6)、本實用新型在線校驗系統(tǒng)，可以在線路不停電的情況下，完成電壓互感器的在線校驗，簡化了校驗流程，縮短了校驗周期，避免了線路停電造成的損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型在線校驗系統(tǒng)的整體結構示意圖。
[0024]圖2為本實用新型的SF6平行板電容器頂端的放大示意圖。
[0025]圖3為本實用新型的數字化采集單元與3匕平行板電容器的連接示意圖。

【具體實施方式】
[0026]如圖1所示，一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，由SF6平行板電容器、數字化采集單元6、升降平臺7、小推車8、光信號處理單元11和智能處理單元13等部分構成。SF6平行板電容器與數字化采集單元6之間通過屏蔽電纜相連；數字化采集單元6與光信號處理單元11之間通過光纖9相連；光信號處理單元11和智能處理單元13之間通過USB傳輸線12相連。
[0027]所述的3^平行板電容器主要由高壓電極3、絕緣套筒4和低壓電極5構成，內部充有SF6氣體或SF 6氣體混合物。高壓電極3上方為氣壓監(jiān)控裝置2和均壓環(huán)I。均壓環(huán)I和高壓電極3整體構成一個金屬籠，對處于內部的氣壓監(jiān)控裝置2起到較好的屏蔽作用，保證其可以準確的對氣壓進行監(jiān)控，如圖2所示。3^平行板電容器放置于升降平臺7和移動式小車10上，升降平臺7可根據現場線路高度的不同進行調節(jié)，因而可用于多種電壓等級的電壓互感器的在線校驗。現場操作時，首先將移動式小車10推至被校驗互感器所在導線的下方，將系統(tǒng)各個部分的線連接好。操作員在遠處通過遙控器控制升降平臺7的起降，將電容器上方的均壓環(huán)I與一次導線相連，然后開始校驗。校驗完成后，遙控控制升降平臺7，將電容器退出一次導線。
[0028]數字化采集單元6位于低壓電極5下方，通過屏蔽電纜與之相連。數字化采集單元6與光信號處理單元11之間的連接光纖9有兩根，分別為同步光纖和數據光纖。智能處理單元13控制光信號處理單元11對數字化采集單元6發(fā)出同步采樣信號，數字化采集單元6接收到同步信號后，對來自SF6平行板電容器的信號進行高精度的同步采樣。
[0029]光信號處理單元11將數字化采集單元6傳輸的光信號進行一定的處理，并轉換為適合USB傳輸線12傳輸的電信號，通過USB傳輸線12傳輸至智能處理單元13。智能處理單元13主要作用是對標準互感器和被校驗互感器的數據進行分析計算。
[0030]本實用新型一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，由于采用SF6平行板電容器作為電壓傳感單元，具有原理和結構簡單、體積小、重量輕等優(yōu)點，非常適合現場在線校驗使用。同時，基于SF6平行板電容器的標準電壓互感器，其測量頻帶較傳統(tǒng)電磁式電壓互感器要寬的多，除了可以對電壓互感器的基本準確度進行校驗外，還可以對其進行諧波測量準確度的校驗。
【權利要求】
1.一種基于sf6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，包括一次電壓傳感單元、數字化采集單元(6)、光信號處理單元(11)和智能處理單元(13)，其特征在于，一次電壓傳感單元采用SF6平行板電容器作為電壓傳感單元，通過檢測電容中的電流獲取一次電壓信號； 3^平行板電容器安裝有用于監(jiān)測電容器中氣體壓力的氣壓監(jiān)控裝置(2)，一次電壓傳感單元與數字化采集單元(6)相連，數字化采集單元(6)通過光信號處理單元(11)連接智能處理單元(13)。
2.根據權利要求1所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于，所述3匕平行板電容器包含有高壓電極(3)、低壓電極(5)和絕緣套管(4)，高壓電極(3)、低壓電極(5)和絕緣套管(4)構成一封閉狀，內部充有SF6*緣氣體、或者N#P SF6的混合氣體。
3.根據權利要求2所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓電極(3)上方設有氣壓監(jiān)控裝置(2)、均壓環(huán)(1)，高壓電極(3)和均壓環(huán)(1)構成一個金屬籠。
4.根據權利要求1所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于，一次電壓傳感單元下方設有數字化采集單元(6 )，數字化采集單元(6 )通過屏蔽電纜與一次電壓傳感單元連接。
5.根據權利要求1所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于，所述數字化采集單元(6)與光信號處理單元(11)之間通過光纖(9)連接。
6.根據權利要求1所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于，光信號處理單元(11)通過USB傳輸線(12)連接智能處理單元(13)。
7.根據權利要求1所述的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于:一次電壓傳感單元安裝在升降平臺(7)上，所述升降平臺(7)連接遙控裝置。
8.根據權利要求7所述的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于:升降平臺(7)位于移動式小車(10)上。
9.根據權利要求1所述的一種基于SF6平行板電容的電壓互感器在線校驗系統(tǒng)，其特征在于:智能處理單元(13)為臺式計算機或者筆記本。
【文檔編號】G01R35/02GK204228940SQ201420662528
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】李振華, 黃悅華, 閆蘇紅, 李振興, 邱立, 邾玢鑫 申請人:三峽大學