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一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，用于評估所述阻尼回路運行狀況的診斷分析模塊、用于調節所述阻尼回路的輸入功率的功率模塊、數據采集模塊、人機交互模塊；所述診斷分析模塊與外部交流電源相連，所述功率模塊的輸入端連接診斷分析模塊，輸出端連接包含所述阻尼回路的外部引出端子，數據采集模塊用于采集所述阻尼回路的參數并傳遞至診斷分析模塊，人機交互模塊與診斷分析模塊連接，用于完成人與診斷分析模塊之間的信息交換。本發明操作便捷，搭建平臺簡單，穩定性高，可精確地測量出被測設備阻尼回路電流、電壓的有效值、峰值及相應的波形曲線，科學合理判斷電容式電壓互感器阻尼回路狀態，保障設備安全穩定運行。
【專利說明】一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電容式電壓互感器的【技術領域】，特別是涉及一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統。
【背景技術】
[0002]電容式電壓互感器由電容分壓器和電磁單元兩部分組成，阻尼回路屬于電磁單元的一部分，可抑制持續的鐵磁諧振。在日常預防性試驗項目中，阻尼回路故障導致電容式電壓互感器退出運行的數量約占總故障數的60%以上。由于無法準確開展阻尼回路狀態分析工作，造成電容式電壓互感器電磁部分運行中頻繁出現發熱、二次電壓異常，甚至低壓熔斷器爆裂等故障，對設備的安全、電網的穩定運行極其不利，嚴重影響了系統的安全穩定運行，降低了網架可利用率和公司經濟效益。
[0003]目前，部分高壓試驗人員已逐步開始結合阻尼回路工作原理，利用包含所述阻尼回路的外部引出端子，即電容式電壓互感器就地端子盒內二次引出端子，通過配置調壓器、電壓表、電流表以及空開等系列試驗設備，直接測試阻尼電流、電壓以分析判斷異常狀況。然而，這種檢測方式主要是憑借工作人員的經驗，進行試探性的診斷，搭建試驗設備繁瑣，穩定性差，而且由于波形畸變因素，無法指示電流真有效值。

【發明內容】

[0004]本發明針對上述現有技術存在的問題，提出了 一種可適用于各電壓等級的便攜式電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，能夠自動診斷出阻尼回路的故障，并且搭建試驗設備簡單，穩定性高，保障電力系統安全生產。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下:
[0006]一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，包括用于評估所述阻尼回路運行狀況的診斷分析模塊、用于調節所述阻尼回路的輸入功率的功率模塊、數據采集模塊、人機交互模塊；所述診斷分析模塊與外部交流電源相連，所述功率模塊的輸入端連接診斷分析模塊，輸出端連接包含所述阻尼回路的外部引出端子，數據采集模塊用于采集所述阻尼回路的參數并傳遞至診斷分析模塊，人機交互模塊與診斷分析模塊連接，用于完成人與診斷分析模塊之間的信息交換。
[0007]通過利用電容式電壓互感器就地端子盒內二次引出端子，搭建含阻尼回路的二端口網絡，利用數據采集模塊采集該阻尼回路電流、電壓等參數，進而利用診斷分析模塊評估判斷阻尼回路健康狀況信息并顯示在人機交互模塊上。本發明操作便捷，搭建試驗設備簡單，穩定性高。
[0008]所述診斷分析模塊包括與外部交流電源相連的電源輸入端、與所述功率模塊相連的電源輸出端、與所述人機交互模塊相連的通訊端、與所述數據采集模塊相連的數據接口和用于處理數據的控制芯片，所述控制芯片的輸入端與數據接口相連，輸出端與通訊端連接。[0009]所述診斷分析模塊還包括保護端，用于在所述數據接口采集的電壓或電流過大時自動放電、停止采集并將所述數據接口和被測設備接地。
[0010]所述功率模塊包括自耦變壓器和隔離變壓器，自耦變壓器的功率啟動部分連接所述電源輸出端并采用過零點觸發，輸出部分采用所述隔離變壓器進行隔離輸出。可以在功率啟動時避免大電流沖擊對儀器的損壞。
[0011]所述數據采集模塊包括電壓互感器和電流互感器。可檢測阻尼回路電流和電壓的有效值、峰值及相應的波形曲線，進而診斷出阻尼回路故障。
[0012]所述電流互感器包括用于精確地采集所述自耦變壓器輸出端的模擬信號的高精度傳感儀、用于屏蔽對所述模擬信號的電磁干擾的屏蔽裝置。可以提高測試的精度和穩定性。
[0013]所述控制芯片包括:數據輸入端，用于輸入診斷數據；數模轉換端，用于將所述診斷數據中的模擬信號轉換為數字信號；數據處理端，用于處理所述診斷數據；數據輸出端，用于輸出所述診斷數據的處理結果。可輸入被測設備廠家電流控制值和主要諧波參量以及數據接口檢測到的數據，計算被測的二端口網絡的電容、電阻和電感，與廠家給出的理論值進行比較，同時分析電流波形各諧波參量，提供綜合判斷報告。
[0014]所述人機交互模塊包括采用藍牙技術與所述通訊端進行通訊的輸入設備和顯示終端。可避免與外部電源建立物理連接，從而本故障診斷系統和試驗人員的絕對安全。
[0015]所述診斷分析模塊、功率模塊、數據采集模塊和人機交互模塊采用一體化固封組合裝配工藝制作。集成化程度高，便捷性強，可確保本故障診斷系統的穩定性。
[0016]本發明的優點是:第一，操作便捷，搭建試驗設備簡單，穩定性高，可檢測阻尼回路電流和電壓的有效值、峰值及相應的波形曲線；第二，電壓、電流輸出穩定，測試精度可達到1%，頻率測試精度可達到0.2%，并可以顯示電壓和電流的波形及進行諧波分析；第三，電壓分級輸出，可根據需要選擇輸出電壓并由電動控制；第四，提供過電壓、過電流保護，降低了阻尼回路故障診斷過程中人員和設備的風險，提高了穩定性；第五，提供多種通訊模式，可采用藍牙技術進行無線連接，操作更加智能便捷；第六，各模塊一體化集成，集成化程度高，穩定性強，有力降低了阻尼回路故障診斷現場的風險，提高了實際操作的便捷性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的結構示意圖；
[0018]圖2為電容式電壓互感器的電氣原理圖；
[0019]附圖標記說明:1、診斷分析模塊；2、自耦變壓器；3、人機交互模塊；4、電流互感器；5、電壓互感器；6、隔離變壓器。
【具體實施方式】
[0020]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]如圖1所示，一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，包括用于評估所述阻尼回路運行狀況的診斷分析模塊1、用于調節所述阻尼回路的輸入功率的功率模塊、數據采集模塊、人機交互模塊3 ;所述診斷分析模塊I與外部交流電源相連，所述功率模塊的輸入端連接診斷分析模塊I，輸出端連接包含所述阻尼回路的外部引出端子，數據采集模塊用于采集所述阻尼回路的參數并傳遞至診斷分析模塊1，人機交互模塊3與診斷分析模塊I連接，用于完成人與診斷分析模塊I之間的信息交換。
[0022]所述診斷分析模塊I包括與外部交流電源相連的電源輸入端、與所述功率模塊相連的電源輸出端、與所述人機交互模塊3相連的通訊端、與所述數據采集模塊相連的數據接口和用于處理數據的控制芯片，所述控制芯片的輸入端與數據接口相連，輸出端與通訊端連接。
[0023]所述功率模塊包括自耦變壓器2和隔離變壓器6，自耦變壓器2的功率啟動部分連接所述電源輸出端并采用過零點觸發，輸出部分采用所述隔離變壓器6進行隔離輸出。
[0024]所述數據采集模塊包括電壓互感器5和電流互感器4。電流互感器4從自耦變壓器2的輸出部分接入、電壓互感器5從隔離變壓器6的二次側接入后，共同連接至診斷分析模塊I的數據接口。
[0025]所述人機交互模塊3包括采用藍牙技術與所述通訊端進行通訊的輸入設備和顯示終端。
[0026]本發明在分析各類型阻尼回路工作原理和對比各電壓等級二次端子外部抽頭設計的基礎上，綜合考慮各種現場工況，合理設計考核方法，提出了一種可適用于各電壓等級的便攜式電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，以完善電力系統中針對電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷手段，可使試驗人員精確地測試、判斷電容式電壓互感器阻尼回路狀態，以保障設備安全穩定運行。
[0027]如圖2,電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformers),簡稱CVT,其阻尼回路一般由電感、電容和電阻組成，分布在da-dn抽頭區域之間。工頻情況下，因阻尼回路中的電容Cx與電感Lx產生并聯諧振，阻尼回路呈高阻狀態，相當于開路，流經電阻Rz的電流極小，發熱功率也很低；當CVT中一旦產生次諧波時，電感Lx和電容Cx在次諧波頻率下失諧，阻抗降低，阻尼電阻Rz上就會有較大的次諧波電流通過，次諧波的能量就會在電阻Rz上消耗盡，而次諧波也就因而消亡。可見，阻尼回路的測試主要就是測量阻尼電流。
[0028]本發明實施例中，利用電容式電壓互感器就地端子盒內二次引出端子，搭建含阻尼回路的二端口網絡，進而利用電流互感器4、電壓互感器5采集該阻尼回路電流波形及大小，計算額定電壓下的電流值，并利用診斷分析模塊I評估判斷阻尼回路健康狀況信息并顯示在人機交互模塊3的顯示終端上；操作便捷，平臺穩定，可精確地測量出被測設備阻尼回路電流及電壓的有效值、峰值及相應的波形曲線，根據檢測出的波形情況判斷阻尼回路的健康狀況、判斷故障原因等。
[0029]其中，自耦變壓器2為輸入部分采用過零點觸發方式啟動的自耦變壓器，可以避免大電流沖擊，防止儀器損壞；診斷分析模塊I還包括保護端，用于在所述數據接口采集的電壓或電流過大時，利用外部接地引出端子，自動放電、停止采集并將所述數據接口和被測設備接地，可避免電流或電壓過高而引發事故，提高本故障診斷系統的穩定性。
[0030]自耦變壓器2與隔離變壓器6相連，形成了一個傳輸中功率恒定的功率單元，自耦變壓器2為功率單元的輸入部分，隔離變壓器6為功率單元的輸出部分，從輸入部分至輸出部分沒有功率損耗。實際應用時，診斷分析模塊I的保護端配備過壓、過流保護功能，自耦變壓器2采用電動式自耦變壓器，其電動調壓方式下具備100V和150V兩個電壓輸出模式可供選擇，其中選擇IOOV量程時，在過壓保護的情況下，不可再繼續調高電壓；輸出部分采用1:1隔離變壓器進行隔離輸出，且輸出電壓可通過本機或遠程分機控制；電流超過5A或電壓超過150V的情況下，本電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統利用外部接線引出端子，在試驗過載時接地，自動放電并退出測試程序，從而有效保護儀器和被測設備。
[0031 ] 電流互感器4選用高精度傳感儀進行數據采樣，并增加電磁干擾屏蔽措施，可以去除干擾，提高測試精度，使電壓、電流輸出穩定，測試精度可達到1%，頻率測試精度可達到0.2%。
[0032]診斷分析模塊I的控制芯片包括:數據輸入端，用于輸入診斷數據；數模轉換端，用于將所述診斷數據中的模擬信號轉換為數字信號；數據處理端，用于處理所述診斷數據；數據輸出端，用于輸出所述診斷數據的處理結果。數據輸入端與診斷分析模塊I的數據接口連接，同時與外部輸入設備相連，供人工主動輸入數據，數據轉換端采用12位高速AD進行數模轉換，數據輸出端與診斷分析模塊I的通訊端連接，由于該二端口網絡只有電容電阻電感，按廠家給出的參考值，可計算出額定電壓下該二端口網絡的電流理論值，再與實際檢測值相比較；同時，電阻是可直接測量的，即可判斷是電阻故障還是電抗故障；進一步，可分析電流波形各諧波參量，提供綜合判斷報告；之后一并將診斷數據的處理結果輸出至通訊端O
[0033]人機交互模塊3的顯示終端可同屏實時顯示檢測到的電壓、電流波形及其有效值，電流各諧波參量和評估結果。采用藍牙技術與診斷分析模塊I的通訊端建立通訊連接，可避免與外部電源建立物理連接，從而保障本故障診斷系統和試驗人員的絕對安全。
[0034]診斷分析模塊、功率模塊、數據采集模塊和人機交互模塊采用一體化固封組合裝配工藝制作。在高壓、超高壓的環境下，試驗儀器搭建復雜，干擾較多，穩定性不強，還具有一定的危險性，本發明的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，設計好內部元器件布局后，采用一體化固封組合裝配工藝制作，僅需將隔離變壓器的二次側與電容式電壓互感器就地端子盒內二次引出端子相連即可進行檢查，其集成化程度高，便捷性強，確保本故障診斷系統的穩定性。
[0035]在實際應用時，首先通過調整被測設備二次引出端子連接方式，構成含阻尼回路的二端口網絡，即構建阻尼回路單獨試驗通路，然后在診斷分析模塊I控制芯片的數據輸入端預先輸入被測設備廠家控制值和諧波參量，再將二端口網絡輸入點連接于隔離變壓器6的輸出端口，在控制芯片選擇合適的電壓量程，確認保護單元的投入情況，繼而對被測設備進行加壓，通過高精度電流互感儀測試該二端口網絡中的電流，測試數值經過12位高速AD轉換，實時在顯示終端輸出電壓大小和波形、頻率值、阻尼回路電流大小和波形，待輸出電壓穩定后，自動進行阻尼回路電流各諧波參量分析，并進行分析評估，顯示評估結果，完成測試。
[0036]本發明的診斷系統，可檢測阻尼回路電流和電壓的有效值、峰值及相應的波形曲線；電壓、電流輸出穩定，測試精度可達到1%，頻率測試精度可達到0.2%，并可以顯示電壓和電流的波形及進行諧波分析；電壓分級輸出，可根據需要選擇輸出電壓并由電動控制；提供過電壓、過電流保護，降低了阻尼回路故障診斷過程中人員和設備的風險，提高了穩定性；提供多種通訊模式，可采用藍牙技術進行無線連接，操作更加智能便捷；各模塊一體化集成，集成化程度高，穩定性強，有力降低了阻尼回路故障診斷現場的風險，提高了實際操作的便捷性。使試驗人員能夠有效克服使用環境、作業安全風險、精確度、可靠性等制約因素，采用便捷的操作，配合可靠的控制保護裝置，科學合理判斷電容式電壓互感器阻尼回路狀態，保障設備安全穩定運行。
[0037]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，包括用于評估所述阻尼回路運行狀況的診斷分析模塊、用于調節所述阻尼回路的輸入功率的功率模塊、數據采集模塊、人機交互模塊；所述診斷分析模塊與外部交流電源相連，所述功率模塊的輸入端連接診斷分析模塊，輸出端連接包含所述阻尼回路的外部引出端子，數據采集模塊用于采集所述阻尼回路的參數并傳遞至診斷分析模塊，人機交互模塊與診斷分析模塊連接，用于完成人與診斷分析模塊之間的信息交換。
2.根據權利要求1所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述診斷分析模塊包括與外部交流電源相連的電源輸入端、與所述功率模塊相連的電源輸出端、與所述人機交互模塊相連的通訊端、與所述數據采集模塊相連的數據接口和用于處理數據的控制芯片，所述控制芯片的輸入端與數據接口相連，輸出端與通訊端連接。
3.根據權利要求2所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述診斷分析模塊還包括保護端，用于在所述數據接口采集的電壓或電流過大時自動放電、停止采集并將所述數據接口和被測設備接地。
4.根據權利要求2所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述功率模塊包括自耦變壓器和隔離變壓器，自耦變壓器的功率啟動部分連接所述電源輸出端并采用過零點觸發，輸出部分采用所述隔離變壓器進行隔離輸出。
5.根據權利要求4所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述數據采集模塊包括電壓互感器和電流互感器。
6.根據權利要求5所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述電流互感器包括用于精確地采集所述自耦變壓器輸出端的模擬信號的高精度傳感儀、用于屏蔽對所述模擬信號的電磁干擾的屏蔽裝置。
7.根據權利要求2-6任意一項所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述控制芯片包括: 數據輸入端，用于輸入診斷數據； 數模轉換端，用于將所述診斷數據中的模擬信號轉換為數字信號； 數據處理端，用于處理所述診斷數據； 數據輸出端，用于輸出所述診斷數據的處理結果。
8.根據權利要求2所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述人機交互模塊包括采用藍牙技術與所述通訊端進行通訊的輸入設備和顯示終端。
9.根據權利要求1所述的電容式電壓互感器阻尼回路故障診斷系統，其特征在于，所述診斷分析模塊、功率模塊、數據采集模塊和人機交互模塊采用一體化固封組合裝配工藝制作。
【文檔編號】G01R31/02GK103884953SQ201410084318
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】石延輝, 吳夢凡, 葉建鑄, 謝超, 左干清, 黃學民, 何平, 陳為慶, 譚華安, 陳立, 齊向東, 汲廣, 張遠霞 申請人:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局