本實用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置。

背景技術(shù)：

氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(以下簡稱GIS)在間隔擴(kuò)建和檢修后(特別是雙母線接線GIS)，均需要在運(yùn)行部分停電的情況下進(jìn)行交流耐壓試驗。GIS擴(kuò)建間隔或解體檢修間隔與相鄰運(yùn)行部分僅通過隔離開關(guān)斷開。若運(yùn)行部分不停電，則交流耐壓時隔離開關(guān)斷口可能會發(fā)生試驗電壓與運(yùn)行電壓反向疊加導(dǎo)致隔離斷口擊穿進(jìn)而危及運(yùn)行設(shè)備的情況，因此DL/T 555、DL/T 617、DL/T 618等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定GIS耐壓試驗時相鄰設(shè)備應(yīng)斷電并接地，否則應(yīng)考慮由于突然擊穿對原有部分造成的損壞采取措施。另外，考慮到一些重要的樞紐變電站以及帶有電鐵牽引站等重要負(fù)荷的GIS變電站，特別是雙母線GIS，這些變電站對供電可靠性要求高，并且參考信號經(jīng)過電纜傳輸，信號波形可能發(fā)生畸變；若信號電纜存在折損或質(zhì)量問題，增加了短路的可能性；由于電壓互感器的地線經(jīng)過長電纜與控制箱的金屬外殼地線相連，控制箱的金屬外殼經(jīng)過專用地線與地線匯流盤連接，GIS的地線也經(jīng)過專用地線與地線匯流盤連接，所以電壓互感器的地線與GIS的地線相距較遠(yuǎn)。在進(jìn)行GIS耐壓試驗時，試驗電壓較高，一旦套管對地?fù)舸?，發(fā)生閃絡(luò)或者擊穿故障，導(dǎo)致地電位提高，對電壓互感器形成電壓沖擊，危及電壓互感器的正常運(yùn)行，甚至造成其損壞。

因此，需要一種采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種安全的耐壓試驗參考信號的取樣裝置，采用光纖為傳輸媒介來獲取PT二次電壓信號。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本實用新型提供的采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置，包括信號發(fā)射單元和信號接收單元；所述信號發(fā)射單元通過光纖將信號傳輸?shù)叫盘柦邮諉卧?/p>

進(jìn)一步，所述信號發(fā)射單元包括降壓電路、電平偏移電路、第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器、光電發(fā)送器和第一電源電路；

所述降壓電路的輸入端用于接收PT電壓互感器輸入的PT二次信號；所述降壓電路的輸 出端與電平偏移電路的輸入端連接；所述電平偏移電路的輸出端與第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端與光電發(fā)送器連接；所述第一電源電路分別與降壓電路、電平偏移電路、第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器和光電發(fā)送器連接；

進(jìn)一步，所述信號接收單元包括光電接收器、第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器、電平偏移電路和第二電源電路；

所述光電接收器的輸入端用于接收光電發(fā)送器發(fā)送的頻率信號；所述光電接收器的輸出與第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端與電平偏移電路的輸入端連接；所述第二電源電路分別與光電接收器、第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器、電平偏移電路和電源電路連接。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有如下的優(yōu)點：

本實用新型通過在PT二次側(cè)選取的參考電壓設(shè)置隔離轉(zhuǎn)換裝置來保護(hù)獲取參考信號的安全性，避免來帶電運(yùn)行中的母線或出線PT二次側(cè)發(fā)生短路導(dǎo)致PT損壞的事故現(xiàn)象。為GIS同頻同相交流耐壓控制裝置提供了一種和運(yùn)行設(shè)備同頻率、同相位的原始信號。實現(xiàn)了輸入GIS同頻同相交流耐壓試驗控制裝置的參考信號與現(xiàn)場信號取樣PT之間的電氣隔絕，切斷了異常信號在參考信號取樣PT和試驗裝置之間的互相傳輸。

本實用新型采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置，以解決直接從PT二次取電壓信號通過電纜傳遞到控制箱所存在的信號波形畸變、短路可能性增大等問題，避免了試驗過程中因參考信號取樣環(huán)節(jié)不足引發(fā)的安全隱患。

本實用新型的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

本實用新型的附圖說明如下。

圖1為信號發(fā)射單元框圖。

圖2為信號接收單元框圖。

圖3為GIS同頻同相交流耐壓參考信號選取接線示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

實施例1

如圖所示，本實施例提供的采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置，其特征在于：包括信號發(fā)射單元和信號接收單元；所述信號發(fā)射單元通過光纖將信號傳輸?shù)叫盘柦邮諉卧?/p>

所述信號發(fā)射單元包括降壓電路、電平偏移電路、第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器、光電發(fā)送器和第一電源電路；

所述降壓電路的輸入端用于接收PT電壓互感器輸入的PT二次信號；所述降壓電路的輸出端與電平偏移電路的輸入端連接；所述電平偏移電路的輸出端與第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端與光電發(fā)送器連接；所述第一電源電路分別與降壓電路、電平偏移電路、第一VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器和光電發(fā)送器連接；

所述信號接收單元包括光電接收器、第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器、電平偏移電路和第二電源電路；

所述光電接收器的輸入端用于接收光電發(fā)送器發(fā)送的頻率信號；所述光電接收器的輸出與第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；所述第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端與電平偏移電路的輸入端連接；所述第二電源電路分別與光電接收器、第二FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器、電平偏移電路和電源電路連接。

實施例2

本實施例提供的采用光纖為傳輸媒介的PT二次電壓信號隔離取樣裝置，解決了直接從PT二次取電壓信號通過電纜傳遞到控制箱所存在的信號波形畸變、短路可能性增大等問題，避免了試驗過程中因參考信號取樣環(huán)節(jié)不足引發(fā)的安全隱患。

本實施例提供的PT二次信號是從現(xiàn)場的電壓互感器匯控柜取出的PT二次電壓信號，然后送入信號發(fā)射單元，信號發(fā)射單元內(nèi)部經(jīng)過信號處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過光纖傳送至信號接收單元。信號接收單元內(nèi)部經(jīng)過信號處理，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，實現(xiàn)了信號的還原，達(dá)到了隔離取樣的目的

本實施例的FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器采用美國ADI公司推出的高精度電壓/頻率轉(zhuǎn)換器AD650，該C頻率電壓轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、精密電流源、單穩(wěn)多諧振蕩器和輸出晶體管組成。它既能用作電壓頻率轉(zhuǎn)換器(以下簡稱為VFC),又可用作頻率電壓轉(zhuǎn)換器，因此在通訊、儀器 儀表、雷達(dá)、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

采用VFC以頻率形式傳輸模擬信號是遠(yuǎn)距離傳輸模擬信號而又不損失精度的最好解決方法。VFC將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為頻率與其電壓幅值對應(yīng)的輸出信號。它是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的另一種形式,是一種輸出頻率與輸入信號成正比的電路。通過光電隔離器或者光纖在遠(yuǎn)距離傳輸線路上傳輸頻率信號使其不受干擾是很容易實現(xiàn)的。FVC將輸入信號轉(zhuǎn)換為與其頻率值對應(yīng)的模擬電壓信號，從而實現(xiàn)模擬信號的還原。它是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的另一種形式,是一種輸出信號與輸入頻率成正比的電路。本裝置主要由信號發(fā)射單元、信號接收單元兩大部分組成。兩者之間采用光纖進(jìn)行連接。信號發(fā)射單元由降壓電路、電平偏移電路、VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器、光電發(fā)送器、電源電路組成，如圖1所示。圖1為信號發(fā)射單元框圖；PT二次電壓信號送往降壓電路以及電源電路。降壓電路的輸出與電平偏移電路的輸入相連接。電平偏移電路的輸出與VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸入相連接。VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出與光電發(fā)送器的輸入相連接。光電發(fā)送器的輸出外接光纖，將含有頻率信息的數(shù)字信號發(fā)送出去。電源電路的輸出送往降壓電路、電平偏移電路、VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器、光電發(fā)送器，為其提供工作電源。

PT二次電壓信號額定值為100VAC或者為電壓值較高，并且具有一定的帶負(fù)載能力。電源電路由電源變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，可以得到+15V、-15V、+5V三種電壓。降壓電路直接使用精密金屬膜電阻進(jìn)行分壓，變?yōu)榉逯禐椤?V的小信號。電平偏移電路對峰值為±4V的小信號疊加+5V的直流成分，得到1--9V的正電壓信號。VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器將正電壓信號轉(zhuǎn)換為含有頻率信息的數(shù)字信號。

信號接收單元由光電接收器、FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器、電平偏移電路、電源電路組成，如圖2所示。圖2為信號接收單元框圖；光電接收器的輸出與FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸入相連接。FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸出與電平偏移電路的輸入相連接。電平偏移電路的輸出即為希望得到的模擬信號，它與PT二次電壓信號是完全一致的，僅僅是幅值成正比例的縮小。AC220V為內(nèi)部的電源電路供電。電源電路由電源變壓器、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路組成，可以得到+15V、-15V、+5V三種電壓。FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸出為1--9V的正電壓信號。電平偏移電路對1--9V的正電壓信號疊加-5V的直流成分，得到-4V--4V的交流電壓信號。信號發(fā)射單元、信號接收單元均含有電平偏移電路，還可以實現(xiàn)光纖故障的檢測。正常情況下，信號發(fā)射單元的電平偏移電路輸出電壓最小為1V，則VFC電壓頻率轉(zhuǎn)換器的輸出頻率有一個最小值。信號接收單元將這個最小輸出頻率轉(zhuǎn)換為最小電壓-4V。

一旦光纖未連接或者出現(xiàn)光纖故障，信號接收單元無法收到頻率信號，則其FVC頻率電壓轉(zhuǎn)換器的輸出為0，電平偏移電路疊加-5V的直流成分后，得到-5V電壓信號。對這個電壓 信號進(jìn)行檢測識別，一旦小于-4V,即可以認(rèn)為出現(xiàn)光纖故障，需要重新檢查整個回路。所以整套裝置具有一定的自檢功能。以光纖為傳輸媒介的信號隔離方法。通過將獲取的電壓模擬信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，經(jīng)光纖傳輸，再經(jīng)過信號還原電路還原為電壓模擬信號，實現(xiàn)了信號接收裝置和信號源之間的電氣隔離，避免了二者之間故障信號的互相傳遞。

實施例3

如圖3所示，本實施例提供的GIS同頻同相交流耐壓試驗裝置，采用相鄰設(shè)備運(yùn)行電壓(如取母線電壓互感器二次側(cè)電壓)作為參考電壓，通過諧振方式獲取試驗電壓，并利用鎖相環(huán)技術(shù)對其頻率和相位進(jìn)行實時動態(tài)跟蹤，使試驗電壓與運(yùn)行電壓的頻率和相位處于同頻同相狀態(tài)，現(xiàn)場同頻同相GIS交流耐壓接線如圖1所示，如圖中所示，本實施例提供的具有安全取樣信號的同頻同相耐壓試驗裝置，包括同頻同相試驗電源、串聯(lián)諧振裝置、分壓器、交流電源、轉(zhuǎn)換隔離裝置和控制箱；

所述交流電源與同頻同相試驗電源連接；所述同頻同相試驗電源通過串聯(lián)諧振裝置與分壓器連接；所述分壓器與連接于母線上的待測試間隔Cx連接；所述轉(zhuǎn)換隔離裝置設(shè)置于控制箱與電壓互感器PT之間；所述控制箱與同頻同相試驗電源連接；所述電壓互感器PT設(shè)備用于從母線上獲取參考信號。

所述隔離轉(zhuǎn)換裝置將選取的參考信號以相位不變、頻率不變的方式輸出至GIS同頻同相試驗裝置的控制箱中，作為試驗高壓輸出的參考信號。

所述隔離轉(zhuǎn)換裝置包括參考信號判斷模塊和過流過壓保護(hù)裝置；所述參考信號判斷模塊用于從電壓互感器PT接收參考信號，并判斷參考信號是否為異常信號；所述過流過壓保護(hù)裝置與參考信號判斷模塊連接；所述過流過壓保護(hù)裝置用于切斷電壓互感器PT和控制箱之間連接。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。