一種電力系統過電壓無線測量系統及測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種電力系統過電壓無線測量系統，在變電站現場分壓器處，設置一采集電壓信號的數據采集模塊；變電站現場還設置一無線通信發射模塊，無線通信發射模塊通過網線與數據采集模塊相連；無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場無線通信發射模塊發射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過網線與計算機相連，將接收的測量數據上傳至計算機；由計算機上對測量信號進行實時記錄、顯示與統計分析。電壓信號無線傳輸，無需在現場布置電纜，不受變電站電磁干擾影響，測量系統各模塊之間采用連接的網線供電，系統功耗低，保證測量過程中輸變電設備、測量儀器與測量人員人身的安全。
【專利說明】一種電力系統過電壓無線測量系統及測量方法
[0001]
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種電力系統過電壓無線測量系統及測量方法，屬于電力【技術領域】。【背景技術】
[0003]隨著輸電線路電壓等級的提高，過電壓嚴重威脅著電力系統輸變電設備的安全穩定運行。通過準確測量系統的過電壓值，可分析輸變電設備的絕緣工作狀況，預測輸變電設備的絕緣安全裕度與薄弱點，確定可能發生問題的故障點。在輸變電設備投運過程中，通過測量系統的過電壓值，還可為事故溯源提供重要參考。
[0004]電力系統過電壓包括兩大類，即外部過電壓與內部過電壓。外部過電壓持續時間短，波頭是微秒數量級(通常為IOOus左右)；內部過電壓持續時間長，頻率低，一般小于20kHz。過電壓測量方式也可分為兩類，即外部過電壓測量與內部過電壓測量，兩者在測量方式上存在很大差別。外部過電壓測量系統對分壓器的頻率響應、數據采樣率要求高，對于高電壓等級設備，外部過電壓的分壓技術存在較大困難，目前其測量主要集中在IOkV電壓等級。針對內部過電壓，當系統電壓等級較低時，通常采用電磁式電壓互感器進行分壓測量。當系統電壓等級較高時，例如500 kV及以上的輸變電設備，通常采用CT末屏或帶諧波測試功能的CVT分壓進行測量。
[0005]過電壓測量系統通常包括分壓系統、光電轉換系統、錄波儀等。為保證測量過程中人身安全，并方便給相關儀器設備進行供電，過電壓測量過程中，通常將除分壓系統以外的測量儀器布置于室內，通過電纜將現場分壓系統信號與室內光電轉換系統和錄波儀相連。上述方案使得過電壓測量過程異常繁瑣，針對部分大型變電站，電纜長度甚至可達一百米，測量現場工作強度大，工作效率低。此外，由于變電站復雜的電磁環境影響，在電纜中還可能感應出較高的電壓，影響測量系統弱電設備乃至測量人員人身的安全。
[0006]綜上所述，目前已有的過電壓測量方法不是太理想，必須進行必要的改進和設計。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種電力系統過電壓無線測量方法。該方法可大大減小過電壓測量現場的工作強度與工作效率，同時保證測量過程中輸變電設備、測量儀器與測量人員人身的安全。
[0008]本發明采用如下技術方案:
一種電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，在變電站現場分壓器處，設置一采集電壓信號的數據采集模塊，數據采集模塊由供電模塊進行供電；
變電站現場還設置一無線通信發射模塊，無線通信發射模塊通過POE網線與數據采集模塊相連，無線通信發射模塊利用POE網線進行供電；
無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場無線通信發射模塊發射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網線與計算機相連，將接收的測量數據上傳至計算機；
由計算機上采用C++ Builder方式構建的數據管理軟件系統對測量信號進行實時記錄、顯示與統計分析；
所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網線進行供電。
[0009]所述數據采集模塊包括數據采樣電路、將數據采樣電路采集的模擬信號轉換為數據信號的A/D轉換器、接收A/D轉換器輸出數據的數據處理器和供電模塊。
[0010]所述數據處理器采用單片機或ARM芯片。
[0011]供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數據處理器供電。
[0012]無線通信接收模塊和無線通信發射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
[0013]一種電力系統過電壓無線測量方法，其特征是，在變電站現場分壓器處，設置一采集電壓信號的數據采集模塊，數據采集模塊由供電模塊進行供電；
變電站現場還設置一無線通信發射模塊，無線通信發射模塊通過POE網線與數據采集模塊相連，無線通信發射模塊利用POE網線進行供電；
無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場無線通信發射模塊發射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網線與計算機相連，將接收的測量數據上傳至計算機；
由計算機上采用C++ Builder方式構建的數據管理軟件系統對測量信號進行實時記錄、顯示與統計分析；
所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網線進行供電。
[0014]無線通信接收模塊和無線通信發射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
[0015]過電壓測量系統包括數據采集模塊、無線通信發射模塊、無線通信接收模塊、數據管理軟件系統。其中，數據采集模塊安裝在變電站現場分壓器處，采用電池供電方式，對分壓器出來的電壓信號進行實時采集和模數轉換，以方便計算機的處理；本方案采用無線通信方式，主要包括無線通信發射模塊、無線通信接收模塊，實現電壓信號的無線傳輸，測量過程中無需布置電纜，保證測量過程中輸變電設備、測量儀器與測量人員人身安全。數據管理軟件系統主要實現信號的觸發、記錄、顯示、統計分析等功能。
[0016]本發明所達到的有益效果:
本方案采用無線網橋結構，實現電壓信號的無線傳輸，無需在現場布置電纜。通過點對點方式進行通信。通信頻段選擇在無需申請的5.8GHz頻段，可不受變電站電磁干擾影響，同時具有架設簡單，集成性高、易施工、耐惡劣天候、傳輸距離遠、自動選頻、自動調節最佳傳輸速率等特性；數據管理軟件系統包括信號觸發、記錄、顯示與統計分析功能，可實現過電壓測量數據的管理。測量系統各模塊之間采用連接的網線供電，系統功耗低，保證測量過程中輸變電設備、測量儀器與測量人員人身的安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是電力系統過電壓測量系統拓撲結構；
圖2是電力系統過電壓無線測量系統數據采集模塊結構。【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0019]一種電力系統過電壓無線測量方法，采用圖1所示的電力系統過電壓測量系統拓撲結構，它包括數據采集模塊、無線通信發射模塊、無線通信接收模塊、數據管理軟件系統等。主要實施方式如下:
數據采集模塊安裝于變電站現場分壓器處，它主要包括A/D轉換器、數據處理器、供電模塊等，其結構如圖2所示。針對數據處理器，本方案采用單片機或ARM芯片以實現數據的實時高效處理。供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數據處理器供電，以便于變電站現場應用。
[0020]無線通信發射模塊安裝于變電站現場，通過POE網線與數據采集模塊相連，利用POE網線進行供電。本方案采用無線網橋結構，通信頻段選擇在無需申請的5.8GHz頻段，可不受變電站電磁干擾影響，同時具有架設簡單，集成性高、易施工、耐惡劣天候、傳輸距離遠、自動選頻、自動調節最佳傳輸速率等特點。
[0021]無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場發射過來的電壓信號，通過網線與計算機相連，將測量數據上傳至計算機，并利用POE網線對無線通信模塊進行供電。
[0022]數據管理軟件系統采用C++ Builder方式進行構建，實現對測量信號的實時記錄、顯示與統計分析等功能。
[0023]本發明可以準確記錄電力系統在短路、接地、開關操作等過程中產生的各種暫態過電壓波形，為電力設備運行狀態監視和故障原因分析提供支撐。同時，該發明操作簡單、易于實現，可大大減輕現場工作強度，提高工作效率，經濟性佳。
[0024]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，在變電站現場分壓器處，設置一采集電壓信號的數據采集模塊，數據采集模塊由供電模塊進行供電； 變電站現場還設置一無線通信發射模塊，無線通信發射模塊通過POE網線與數據采集模塊相連，無線通信發射模塊利用POE網線進行供電； 無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場無線通信發射模塊發射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過POE網線與計算機相連，將接收的測量數據上傳至計算機； 由計算機上采用C++ Builder方式構建的數據管理軟件系統對測量信號進行實時記錄、顯示與統計分析； 所述無線通信模塊利用與計算機相連接的POE網線進行供電。
2.根據權利要求1所述的電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，所述數據采集模塊包括數據采樣電路、將數據采樣電路采集的模擬信號轉換為數據信號的A/D轉換器、接收A/D轉換器輸出數據的數據處理器和供電模塊。
3.根據權利要求2所述的電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，所述數據處理器采用單片機或ARM芯片。
4.根據權利要求2所述的電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，供電模塊采用鋰電池方式進行供電，由電源管理芯片控制鋰電池向數據處理器供電。
5.根據權利要求1所述的電力系統過電壓無線測量系統，其特征是，無線通信接收模塊和無線通信發射模塊之 間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
6.一種電力系統過電壓無線測量方法，其特征是，在變電站現場分壓器處，設置一采集電壓信號的數據采集模塊，數據采集模塊由供電模塊進行供電； 變電站現場還設置一無線通信發射模塊，無線通信發射模塊通過網線與數據采集模塊相連，無線通信發射模塊利用POE網線進行供電； 無線通信接收模塊安裝于室內，接收變電站現場無線通信發射模塊發射過來的電壓信號，無線通信接收模塊通過網線與計算機相連，將接收的測量數據上傳至計算機； 由計算機上采用C++ Builder方式構建的數據管理軟件系統對測量信號進行實時記錄、顯示與統計分析； 所述無線通信模塊利用與計算機相連接的網線進行供電。
7.根據權利要求6所述的電力系統過電壓無線測量方法，其特征是，無線通信接收模塊和無線通信發射模塊之間無線通信的通信頻段選擇在5.SGHz頻段。
【文檔編號】G01R19/25GK103901261SQ201410132642
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】孫秋芹, 周志成, 劉洋, 陶風波, 馬勇, 顏彪 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院
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