電容式電壓互感器帶電檢測儀的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀，包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，電壓單元用于測量CVT母線PT電壓UMW，電流單元用于測量CVT測量端電壓UCVT、流過C2電流IC2和流過CVT中間變壓器電流IT。本發明無需對變電站內CVT設備進行任何形式的停電操作、前期改造工作。使用高精度鉗形電流互感器，接線方便安全，工作時不影響待測CVT設備正常運行。可提供待測CVT多種參數，可對CVT整體運行狀態進行多參數評估，具有專業的CVT狀態評估系統。
【專利說明】電容式電壓互感器帶電檢測儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀，采用高精度鉗形電流互感器，帶電檢測時不影響待測220kVCVT設備正常運行。
【背景技術】
[0002]1995年以來，國內CVT產銷量平均以25% /年的高速增長。隨著CVT使用數量的增大，CVT出現故障的次數成逐年上升趨勢。因此，提高CVT現場檢修檢測能力，是十分有意義的。
[0003]對于日益凸顯的CVT設備潛在故障問題，目前尚無切實可靠的檢測手段。按照國家電網公司Q/GDW168-2008《輸變電設備狀態檢修試驗規程》要求，目前只能以外觀檢查、紅外熱像檢測，以及周期性的例行試驗，包括分壓電容器大小、介損試驗、二次繞組絕緣電阻等手段或試驗，來判斷CVT的運行狀況。但實際經驗表明，上述停電檢測手段還不足以發現CVT潛在的問題。
[0004]最近十年，由于電腦和傳感器技術的進步，人們采用穿芯電流互感器，開發出了容性設備帶電在線監測系統，但是該監測系統需要改變末屏引線，一次投資大、二次維護費用高、總體測試結果也太不理想。由于這些缺點，迫切需要針對CVT的新型帶電測試儀器的研發。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種電容式電壓互感器帶電檢測儀。
[0006]本發明技術方案:一種電容式電壓互感器帶電檢測儀，包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，所述的電壓單元:用于測量CVT母線PT電壓Uw，Uw信號經電壓傳感器到放大濾波模塊之后與基準源信號發生器產生的基準信號再經過ADC信號處理模塊，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，又經可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中；
[0007]所述的電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流IT，Ucvt信號經電壓傳感器到放大濾波模塊，Ic2> It信號分別經電流傳感器到放大濾波模塊并與基準源信號發生器產生的基準信號經ADC信號處理模塊，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，再經可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中；C2為CVT低壓臂分壓電容。
[0008]本發明的積極效果:
[0009]本發明是一個帶電測試儀器，重量輕，隨用隨走，操做簡單，無需對變電站內CVT設備進行任何形式的停電操作、前期改造工作。同一個設備，可用于不同電壓等級CVT的測量。本發明使用高精度鉗形電流互感器，接線方便安全，工作時不影響待測CVT設備正常運行。本發明可提供待測CVT多種參數，可以對CVT整體運行狀態進行多參數評估，具有專業的CVT狀態評估系統。除了準確測量各分壓電容值參數外，第一次提出利用CVT電壓和母線電壓的幅值和相角差的細微變化來評估CVT內電容及介損、變壓器劣化等缺陷，解決介損受環境溫濕度影響大、測試不準確而導致結論不可靠的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明方框示意圖。
[0011]圖2為本發明電壓單元方框圖。
[0012]圖3為本發明電流單元方框圖。
[0013]圖4為本發明與CVT現場接線圖。
[0014]圖中各變量說明如下:
[0015]Ic2――流過CVT低壓臂C2電流，由高精度鉗形電流互感器獲取；
[0016]It——流經CVT中間變壓器電流，由高精度鉗形電流互感器獲取；
[0017]UcvtCVT中間變壓器二次輸出電壓，由高精度電壓互感器獲取；
[0018]Uw――母線PT輸出電壓，由高精度電壓互感器獲取。
【具體實施方式】
[0019]如附圖所示，CVT帶電檢測儀包含電流單元、電壓單元、筆記本電腦三個部分，見圖1。單元間采用屏蔽網線用于單元間信號傳遞，使用屏蔽電纜給電壓單元通電，使用485總線及USB轉485串口實現電流、電壓單元與電腦的信息傳遞。
[0020]電壓單元:用于測量母線PT電壓Uwr Umw經電壓傳感器到放大濾波之后與基準源信號發生器產生的基準信號經過ADC信號處理，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，再經現場可編程門陣列(FPGA)輸入單片機(MCU)中進行存儲，經FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中。基準信號是由電壓單元內部的基準源信號發生器產生的穩定工頻電壓，用于記錄信號采樣時刻，消除電壓單元和電流單元非同步采樣帶來的誤差，電壓單元原理圖見圖2。
[0021 ] 電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流It，這三路信號經電壓傳感器或電流傳感器到放大濾波裝置并與基準源信號發生器產生的基準信號經ADC信號處理，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，再經現場可編程門陣列(FPGA)輸入單片機(MCU)中進行存儲，經FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中。電流單元內部的基準源信號發生器也產生與電壓單元基準源信號同步基準的信號，用于消除兩個單元非同步采樣帶來的誤差，電流單元原理圖見圖3。
[0022]本發明是一個220kVCVT絕緣狀態帶電測試儀，在無需停電情況下，通過高精度電壓互感器、高精度鉗形電流互感器和同步技術(利用裝置自身產生的參考信號，消除各信號間的采樣時間差，從而達到各信號同時采樣的效果)獲取CVT電壓、電流波形，實現對CVT多種參數的準確測量，進而實現對CVT絕緣狀態的準確評估。
[0023]第一次提出利用CVT電壓和母線電壓的幅值和相角差的細微變化來評估CVT電容及介損、變壓器劣化等缺陷，解決介損受溫濕度環境影響大、測試不準確而導致結論不可靠的問題。[0024]CVT帶電測量裝置現場接線圖如圖4所示。
[0025]CVT高壓臂C1由電容Cn、C12串聯組成，C2為低壓臂分壓電容。L為補償電抗器，BL為MOV避雷器，T為中間變壓器，a-n為測量端，精度一般為0.5級，da-dn為保護電壓輸出，精度一般為3P，a-n端接速飽和阻尼器ZN(包括1.5 Ω的阻尼電阻和非線性電感)。
[0026]圖4中虛線部分為220kV電容式電壓互感器(CVT)帶電檢測儀。
[0027]操作步驟:
[0028](1)在變電站現場，按照圖4所示由專業電力操作人員正確接線。
[0029](2)開啟筆記本電腦并打開測試程序(用于實現對采樣信號幅值、相角以及檢測參量的測量計算)，準備就緒。
[0030](3)接通交流220V電源給裝置上電。
[0031](4)開始測試，該裝置可以同時測量IT、IC2、UCTT、UM四路信號。計算出母線電壓基頻頻率f，同時計算IT、Ic2> Ucvt, Umw信號基頻幅值(有效值)和相角，然后在此基礎上利用相應公式計算出CVT總電容C、高壓臂分壓電容C1、低壓臂分壓電容C2、U2/Uw、(^(U2與Umw角差)、C/C。、C1ZC10, C2/C2Q(C1Q、C20 分別為 CVT 中 C1、C2 額定電容值，C0 為 C1Q、C20 串聯值，CSCpC2測量串聯值)。
[0032](5)通過各測量參數評估CVT整體運行狀態。
[0033](6)按規定清理CVT帶電檢測裝置，測試結束。
【權利要求】
1.一種電容式電壓互感器帶電檢測儀，其特征是:包括電流單元、電壓單元、筆記本電腦，所述的電壓單元:用于測量CVT母線PT電壓Uw，Uw信號經電壓傳感器到放大濾波模塊之后與基準源信號發生器產生的基準信號再經過ADC信號處理模塊，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，又經可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經FPGA和通訊接口與電流單元進行通信，再經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中； 所述的電流單元:用于測量CVT測量端電壓Uctt、流過C2電流1。2和流過CVT中間變壓器電流IT，Ucvt信號經電壓傳感器到放大濾波模塊，1。2、It信號分別經電流傳感器到放大濾波模塊并與基準源信號發生器產生的基準信號經ADC信號處理模塊，將模擬信號轉化為可被機器識別的數字信號，再經可編程門陣列FPGA輸入單片機MCU中進行存儲，同時經FPGA和通訊接口與筆記本電腦進行通信，將采集到的信號直接經USB轉RS485串口傳輸到筆記本電腦中；C2為CVT低壓臂分壓電容。
【文檔編號】G01R31/00GK104034977SQ201410232945
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】崔志銘, 劉春 , 伍亞萍, 蔡冰冰, 王丹江, 謝忠干 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力公司贛州供電分公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
