一種基于gps同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法，包括如下步驟：通過采樣及運算求出泄露電流與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為φ1；通過采樣及運算求出PT參考電壓信號與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為φ2；通過φ1和φ2求得PT電壓參考信號與泄露電流的相位差為△φ,△φ＝|φ2-φ1|；根據測量的全電流，和氧化鋅避雷器的RC并聯等效模型，通過Ir＝Iq*cos(△φ)獲得阻性電流。相應地，還涉及一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，本裝置根據GPS接收機連接衛星后，能夠同步輸出秒脈沖信號，誤差僅在0.1uS等級，改善了現有的監測方法和裝置PT取樣參考復雜困難等現狀。
【專利說明】—種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法及裝
【技術領域】
[0001]本發明涉及避雷器監測系統【技術領域】，尤其涉及避雷器阻性電流監測方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著氧化鋅避雷器應用得到大面積的普通，在保證電網運行可靠安全的情況，其本身的可靠性和安全性也備受重視，傳統對氧化鋅避雷器的監測多采用串接電流表，通過測量泄露電流值的大小來判斷氧化鋅避雷器的好壞，但隨著對氧化鋅避雷器的進一步了解研究，得出一般認為僅占總泄露電流10% -20%的阻性電流的增加是弓I起MOA劣化的主要原因，所以通過從總泄露電流中提取阻性電流是判斷MOA運行狀況的重要方法。
[0003]由于目前市場現有的氧化鋅MOA阻性電流測量方法多是通過采用相同提供的PT參考電壓，通過實時采用參考電壓和泄露漏電，根據投影法求得阻性電流，但隨著變電站發展和改造，PT取樣參考越來越難，現場環境復雜，PT取樣也增加工程施工成本，同時對于一個變電站或輸變線路上，少則五六個多則幾十上百個待監測的Μ0Α，很多現場PT參考信號僅有的幾個或者甚至沒有，根本滿足不了現場需求。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，我們提出采用一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法及裝置。根據GPS接收機連接衛星后，能夠同步輸出秒脈沖信號，誤差僅在
0.1uS等級，改善了現有的監測方法和裝置PT取樣參考復雜困難等現狀，具體技術方案如下:
[0005]一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法，包括如下步驟:
[0006]通過采樣及運算求出泄露電流與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ I ；
[0007]通過采樣及運算求出PT參考電壓信號與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ 2 ；
[0008]通過Φ1和Φ2求得PT電壓參考信號與泄露電流的相位差為Λ Φ, Δ Φ =Φ2-Φ1 ；
[0009]根據測量的全電流，和氧化鋅避雷器的RC并聯等效模型，通過Ir =Iq^cos (Δ Φ)獲得阻性電流。
[0010]本發明還涉及一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，包括PT感應信號采樣發射端、三相避雷器泄露電流采樣發射端、無線處理終端，所述的PT感應信號采樣發射端與PT相連接，所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端與MOA相連接，PT感應信號采樣發射端、三相避雷器泄露電流采樣發射端通過各自的無線收發模塊進行連接和通信。
[0011]優選的，所述的PT感應信號采樣發射端包括第二GPS接收機12、電壓互感器、第二A/D采樣單元、第二無線收發模塊22，所述的PT感應信號采樣發射端通過電壓互感器與PT相連，所述的第二 A/D采樣單元與第二 GPS接收機12、電壓互感器、第二無線收發模塊22相連接；
[0012]所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端包括第一 GPS接收機11、電流互感器、第— A/D采樣單元、第一無線收發模塊21，所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端通過電流互感器與MOA相連，所述的第一 A/D采樣單元與第一 GPS接收機11、電壓互感器、第一無線收發模塊21相連接；
[0013]所述的無線處理終端包括第三無線收發模塊23、MCU控制器、RS485通信單元，所述的MCU控制器與第三無線收發模塊23、RS485通信單元相連接。
[0014]所述的第二 A/D采樣單元用于在其內部設置的MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發電壓互感器開始采樣PT感應信號，經過FFT運算后，求出PT參考信號基波初相角Φ 2，將采樣時刻時間及PT參考信號基波初相角Φ 2傳送給第二無線收發模塊22。
[0015]所述的第一 A/D采樣單元用于在其內部設置的MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發電流互感器開始采樣MOA對地泄露電流，經過FFT運算后，求出三相避雷器泄露電流基波電流幅值Iq和基波初相角Φ 1，將采樣時刻時間、基波電流幅值Iq及基波初相角Φ I傳送給第一無線收發模塊21。
[0016]所述的無線處理終端用于，在其內部設置的MCU控制器的控制下，每間隔T秒發送一次問答指令，第一無線收發模塊(21)和第二無線收發模塊(22)根據指令，完成每間隔T秒上報一次測量數據包，MCU控制器接收到數據包后，根據數據包格式，解析測量數據，判斷是否為同一時刻上升沿測量值，判斷后，處理計算出泄露電流和電網電壓的相位差，根據公式Λ Φ = I Φ2-Φ 11及公式Ir = Iq*cos( Δ Φ)計算出阻性電流。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為PT參考電壓信號與泄漏電流相位示意圖；
[0018]圖2為PT參考電壓信號、泄漏電流、GPS秒脈沖信號相位示意圖；
[0019]圖3為本發明基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置系統框圖；
[0020]其中，11-第一 GPS接收機；12_第二 GPS接收機；21_第一無線收發模塊；22_第二無線收發模塊；23_第三無線收發模塊。
【具體實施方式】
[0021]下面，結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
[0022]如圖1所示，PT參考電壓信號與泄露電流的相位差為Λ Φ ,通過引入中間參考信號，泄露電流與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ 1，ΡΤ參考電壓信號與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ2，即Λ Φ = I Φ2-Φ1 ;所以現場只需要參考各自的GPS秒脈沖信號分別測量Φ1、Φ2;通過無線方式傳輸到后臺設備，在后臺中通過作差求出，泄露電流即全電流與電網電壓的相位差，再根據測量的全電流，和氧化鋅避雷器的RC并聯等效模型，通過Ir=Iq*cos(A Φ);即可獲得阻性電流。
[0023]工作過程:
[0024]本發明系統包括PT感應信號采樣發射端，三相避雷器泄露電流采樣發射端、無線處理終端三大部分。
[0025]PT感應信號采樣發射端主要包括第二 GPS接收機12、電壓互感器、第二 A/D采樣單元、第二無線收發模塊22，工作后，第二 GPS接收機12接收到4顆以上衛星信號后，開始穩定輸出秒脈沖信號，第二 A/D采樣單元在MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發電壓互感器開始采樣PT感應信號，通過1.2Khz的采樣速率，連續采樣512個采樣點，經過FFT運算后，求出PT參考信號基波初相角，記為Φ2。
[0026]為了確保無線數據終端接收到PT感應信號采樣發射端和三相避雷器泄露電流采樣發射端的相位參數是在同一個GPS秒沖上升沿時刻采樣值，發射端每發送一個數據包都具備一個采樣時刻時間，無線處理終端，通過接受到的數據包，判斷時間是否為同一時刻的采樣參數，是則處理計算求出阻性電流參數，否則放棄此數據包，等待下一組數據包計算，保證數據因延遲引起的計算錯誤。
[0027]三相避雷器泄露電流采樣發射端主要有第一 GPS接收機11、電流互感器、第一 A/D采樣單元、第一無線收發模塊21組成，上電后，第一 GPS接收機11收到4顆以上衛星信號后，輸出穩定秒脈沖信號，第一 A/D采樣單元在MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發開始采樣MOA對地泄露電流，通過1.2Khz的采樣速率，連續采樣512個采樣點，經過MCU控制器FFT運算后，求出三相避雷器泄露電流基波電流幅值記為Iq和基波初相角記為Φ 2。
[0028]無線處理終端主要由第三無線收發模塊23、MCU控制器、RS485通信單元組成，無線收發模塊在MCU控制器的控制下，每間隔一秒發送一次問答指令，PT感應信號采樣發射端和三相避雷器泄露電流采樣發射端根據指令，完成每間隔一秒上報一次測量數據包，MCU控制器接收到數據包后，根據數據包格式，解析測量數據，判斷是否為同一時刻上升沿測量值，判斷后，處理計算出泄露電流和電網電壓的相位差，根據公式計算出阻性電流。
【權利要求】
1.一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過采樣及運算求出泄露電流與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ1 ; 通過采樣及運算求出PT參考電壓信號與GPS秒脈沖上升沿處的相位差為Φ2 ； 通過Φ I和Φ 2求得PT電壓參考信號與泄露電流的相位差為Λ Φ，Δ Φ =Φ2-Φ1 ； 根據測量的全電流，和氧化鋅避雷器的RC并聯等效模型，通過Ir = Iq*C0S(A Φ)獲得阻性電流。
2.一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，其特征在于，包括PT感應信號采樣發射端、三相避雷器泄露電流采樣發射端、無線處理終端，所述的PT感應信號采樣發射端與PT相連接，所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端與MOA相連接，PT感應信號采樣發射端、三相避雷器泄露電流采樣發射端通過各自的無線收發模塊進行連接和通信。
3.根據權利要求2所述的一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，其特征在于， 所述的PT感應信號采樣發射端包括第二 GPS接收機(12)、電壓互感器、第二 A/D采樣單元、第二無線收發模塊(22)，所述的PT感應信號采樣發射端通過電壓互感器與PT相連，所述的第二 A/D采樣單元與第二 GPS接收機(12)、電壓互感器、第二無線收發模塊(22)相連接； 所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端包括第一 GPS接收機(11)、電流互感器、第一A/D采樣單元、第一無線收發模塊(21)，所述的三相避雷器泄露電流采樣發射端通過電流互感器與MOA相連，所述的第一 A/D采樣單元與第一 GPS接收機(11)、電壓互感器、第一無線收發模塊(21)相連接； 所述的無線處理終端包括第三無線收發模塊(23)、MCU控制器、RS485通信單元，所述的MCU控制器與第三無線收發模塊(23)、RS485通信單元相連接。
4.根據權利要求3所述的一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，其特征在于， 所述的第二 A/D采樣單元用于在其內部設置的MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發電壓互感器開始采樣PT感應信號，經過FFT運算后，求出PT參考信號基波初相角Φ 2，將采樣時刻時間及PT參考信號基波初相角Φ 2傳送給第二無線收發模塊(22)。
5.根據權利要求3所述的一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，其特征在于， 所述的第一 A/D采樣單元用于在其內部設置的MCU控制器的控制下，通過GPS秒脈沖上升沿觸發電流互感器開始采樣MOA對地泄露電流，經過FFT運算后，求出三相避雷器泄露電流基波電流幅值Iq和基波初相角Φ 1，將采樣時刻時間、基波電流幅值Iq及基波初相角Φ I傳送給第一無線收發模塊(21)。
6.根據權利要求3所述的一種基于GPS同步秒脈沖的避雷器阻性電流監測裝置，其特征在于， 所述的無線處理終端用于，在其內部設置的MCU控制器的控制下，每間隔T秒發送一次問答指令，第一無線收發模塊(21)和第二無線收發模塊(22)根據指令，完成每間隔T秒上報一次測量數據包，MCU控制器接收到數據包后，根據數據包格式，解析測量數據，判斷是否為同一時刻上升沿測量值，判斷后，處理計算出泄露電流和電網電壓的相位差，根據公式Δ Φ = I Φ2-Φ 11及公式Ir = Iq*cos( Δ Φ)計算出阻性電流。
【文檔編號】G01R19/00GK104316747SQ201410606951
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】尚雪嵩, 陳燕午 申請人:南京世都科技有限公司