一種變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷研究、應(yīng)用領(lǐng)域，具體設(shè)及一種變電站 電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器。
【背景技術(shù)】
[0002] 變電站內(nèi)的設(shè)備眾多，所占比例最多的設(shè)備類型是容性設(shè)備，通?？蛇_(dá)全站一次 設(shè)備40%~50%，主要包括電流互感器(CT)、套管、禪合電容器、電容式電壓互感器(CVT) 等。容性設(shè)備的絕緣故障不僅影響整座變電站的安全運(yùn)行;甚至可能導(dǎo)致發(fā)生不可估量的 電網(wǎng)安全事故事件，進(jìn)而影響供電可靠性及電網(wǎng)主設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003]目前，測(cè)量、判斷運(yùn)行中容性設(shè)備狀態(tài)的主要手段仍然是W預(yù)防性試驗(yàn)為主，在結(jié) 合無功補(bǔ)償電容、濾波電容運(yùn)行技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上定期測(cè)量容性設(shè)備的無功補(bǔ)償電容值。 此類測(cè)量對(duì)保障電網(wǎng)安全、健康、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到重要的作用。然而，種類龐雜、數(shù)量繁多的無 功補(bǔ)償電容也導(dǎo)致其測(cè)量任務(wù)艱巨，故亟待提高無功補(bǔ)償電容測(cè)量的技術(shù)水平、工作效率。
[0004] 近年來，雖已在提高測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)化水平方面提出了大量方法，卻未能足夠關(guān) 注測(cè)試過程中拖拽電纜所徒增的負(fù)擔(dān)和滋生的隱患。所推陳出新的儀器依然需要通過電纜 連接主機(jī)，并經(jīng)電流測(cè)量錯(cuò)進(jìn)行測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，電流錯(cuò)操作人員、主控測(cè)試人往復(fù)呼唱， 過程繁瑣；而當(dāng)電流錯(cuò)操作人員攜帶電纜穿梭十余層的直流站濾波電容陣列上時(shí)，極易因 拉線失穩(wěn)導(dǎo)致測(cè)試電纜磨損、電流錯(cuò)墜落，甚至人員跌落等隱患。鑒于此，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)班組對(duì) 操作輕便測(cè)試儀器的渴求，更勝于功能繁多但使用復(fù)雜的智能儀器。
[0005]電力生產(chǎn)中的錯(cuò)形電流互感器是實(shí)現(xiàn)無線測(cè)試無功補(bǔ)償電容器電容量的基本裝 備，其原理如圖1所示。在圖1中，電容器Ci、C2并聯(lián)，單獨(dú)測(cè)量其電容值時(shí)，一般是將它們之間 的連接線拆除，再W電容表進(jìn)行測(cè)量。而實(shí)現(xiàn)不拆線的測(cè)量，則可W先將整套電容器組加載 至一定頻率的電壓相量U，再W錯(cuò)形電流互感器測(cè)量流過電容器組中某電容器Cx的電流相 量I。此時(shí)，流過電容器電流與兩端電壓的關(guān)系是1 = 2村'CxU，進(jìn)而由此求解被測(cè)電容器的電 容值：
[0006]
[0007]可見測(cè)量電容量可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為對(duì)電壓相量和分支電流相量的測(cè)量，并可實(shí)現(xiàn)不 拆線測(cè)量電容器的電容量，前提是準(zhǔn)確地測(cè)量出施加的電壓相量及流過被測(cè)電容器的分支 電流相量。當(dāng)然，電容器并非純電容，在其介損較大時(shí)套用上述公式計(jì)算會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。 實(shí)際上，在已有測(cè)量?jī)x器的運(yùn)算軟件設(shè)計(jì)過程中，均會(huì)針對(duì)介損值的影響而建立電容器的 阻容模型;并運(yùn)用信號(hào)處理方法求解電容值。
[000引但是，實(shí)現(xiàn)無線纜化測(cè)量無功補(bǔ)償電容的前提在于確保實(shí)時(shí)同步無線纜化的電壓 相量和電流相量，并W此測(cè)算電壓相量和電流向量的相位差。然而，一方面，電容值測(cè)量電 壓信號(hào)相位和電流信號(hào)相位的精度要求高達(dá)1(Γ8秒.另一方面，一般的無線通信技術(shù)或GPS 授時(shí)的同步精度僅能達(dá)到1(Γ7秒，顯然無法滿足無線纜化同步的精度要求。
[0009] 原子鐘的原子頻率能夠w原子能級(jí)躍遷吸收或發(fā)射的電磁波的頻率作基準(zhǔn)頻率 而精密計(jì)時(shí)，忍片級(jí)原子鐘同步技術(shù)的時(shí)間精度可達(dá)?(Γ?ι秒，適用于解決無線纜化測(cè)量的 同步難題。具體應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)可首先對(duì)主機(jī)和測(cè)量錯(cuò)表的原子鐘進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)同步，之后主機(jī)、 測(cè)量錯(cuò)表分別將已對(duì)準(zhǔn)的高精度原子鐘作為時(shí)標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主機(jī)測(cè)試電壓與錯(cuò)表測(cè)量電流 的無線纜化同步。系統(tǒng)開機(jī)或復(fù)位的時(shí)候主機(jī)和測(cè)量錯(cuò)表的原子鐘通過激光同步電路對(duì)準(zhǔn) 時(shí)標(biāo)。
[0010] 鑒于上述問題已影響到容性設(shè)備電容測(cè)量技術(shù)的科學(xué)進(jìn)步，阻礙了容性設(shè)備狀態(tài) 檢測(cè)的效率提升，故有必要研制一種基于原子鐘同步技術(shù)的變電站內(nèi)容性設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的 測(cè)量設(shè)備。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供了一種無線精準(zhǔn)測(cè)量的變電站電 氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0012] -種變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器，其特征在于:包括測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)（1)和 電流測(cè)試手持終端(2)，所述測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)（1)和電流測(cè)試手持終端(2)通過無線通信進(jìn)行 連接。
[0013] 所述測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)（1)包括主載頻自適應(yīng)通信模塊（101)、主機(jī)同步模塊（102)、主 機(jī)主板（103)、變頻恒壓輸出器（104)和主機(jī)觸摸屏（105)，所述電流測(cè)試手持終端(2)包括 錯(cuò)形電流傳感器(201)、終端同步模塊(202)、終端機(jī)主板(203)、終端載頻自適應(yīng)通信模塊 (204)和終端觸摸屏(205);
[0014]所述錯(cuò)形電流傳感器(201)采集電容器的電流和電壓分支向量依次通過終端機(jī)主 板(203)、終端載頻自適應(yīng)通信模塊(204)發(fā)送至主載頻自適應(yīng)通信模塊（101)并通過終端 觸摸屏(205)顯示通信狀態(tài)和測(cè)量結(jié)果，所述終端同步模塊(202)為終端機(jī)主板(203)、終端 載頻自適應(yīng)通信模塊(204)提供同步時(shí)鐘信號(hào)；
[0015]所述主載頻自適應(yīng)通信模塊（101)接收來自終端載頻自適應(yīng)通信模塊(204)檢測(cè) 的電壓相量和電流相量依次通過主機(jī)主板（103)、變頻恒壓輸出器（104)進(jìn)行處理并在主機(jī) 觸摸屏（105)顯示測(cè)量結(jié)果和控制命令，所述主機(jī)同步模塊（102)為主機(jī)主板（103)和載頻 自適應(yīng)通信模塊(101)提供同步時(shí)鐘信號(hào)。
[0016] 優(yōu)選地，所述主機(jī)同步模塊（102)包括主原子鐘和主激光同步器，所述主原子鐘和 主激光同步器都分別與主機(jī)主板（103)進(jìn)行通信連接，所述終端同步模塊(202)包括終端原 子鐘和終端激光同步器，所述終端原子鐘和終端激光同步器都分別與終端機(jī)主板(203)進(jìn) 行通信連接。
[0017] 優(yōu)選地，主機(jī)主板（103)和終端機(jī)主板（203)都采用時(shí)鐘頻率為200Μ化的DSP-TMS320VC55X信號(hào)處理器忍片。
[0018] 優(yōu)選地，主原子鐘和終端原子鐘都采用SA45S忍片，所述主激光同步器和終端激光 同步器采用AD500激光器件或SPLPL90激光器件。
[0019] 優(yōu)選地，所述主載頻自適應(yīng)通信模塊（101)和終端載頻自適應(yīng)通信模塊(204)采用 BTS系列的收發(fā)信機(jī)單元(TRX)。
[0020] 優(yōu)選地，所述錯(cuò)形電流傳感器（201)采用零磁通電流傳感，W提高電流測(cè)量的精 度、線性度，降低失真率。
[0021] 優(yōu)選地，所述主機(jī)主板103和終端機(jī)主板203通過直接數(shù)字式頻率合成實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)時(shí) 鐘實(shí)現(xiàn)無線同步
[0022] 綜上所述，本發(fā)明由于采用了W上技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0023]第一，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)便捷、測(cè)量準(zhǔn)確，擺脫了傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)需拆線布線測(cè) 量的束縛，豐富了檢測(cè)手段，提升了檢測(cè)效能。
[0024]第二，本發(fā)明基于原子同步原理的無纜化無功補(bǔ)償電容測(cè)量技術(shù)，徹底扭轉(zhuǎn)了變 電站容性設(shè)備的電容值測(cè)量任務(wù)重、效率低及不安全等被動(dòng)局面，促進(jìn)了電容值測(cè)量技術(shù) 的跨越式發(fā)展。
[0025]第Ξ，本發(fā)明將整套電容器組加載至一定頻率的電壓相量化）、W錯(cuò)形電流互感器 測(cè)量其中某電容器的電流相量（I)后測(cè)量及求解其電容值，進(jìn)而打破了傳統(tǒng)測(cè)量方法需要 停電拆線的技術(shù)瓶頸。
[0026]第四，本發(fā)明率先運(yùn)用了原子鐘同步原理測(cè)量電容器電容值的方法，在對(duì)測(cè)量信 號(hào)做數(shù)字濾波處理后抑制了工頻及噪聲對(duì)測(cè)量的影響，進(jìn)而滿足了試驗(yàn)人員對(duì)無線精準(zhǔn)測(cè) 量的迫切需求。
[0027]第五，本發(fā)明運(yùn)用了原子鐘中原子能級(jí)躍遷吸收或發(fā)射的電磁波頻率作基準(zhǔn)頻率 而能精密計(jì)時(shí)的技術(shù)，一舉攻克了傳統(tǒng)測(cè)量中無線通信技術(shù)(或GPS授時(shí)）的同步精度僅達(dá) 1(Γ7秒的應(yīng)用難題，提升其精度至滿足電容值測(cè)量電壓信號(hào)相位和電流信號(hào)相位所要求的 1〇-11 秒。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施實(shí)例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明 的一些實(shí)例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附 圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1是現(xiàn)有的錯(cuò)形電流互感器測(cè)試無功補(bǔ)償電容器電容量的原理圖。
[0030]圖2是本發(fā)明一種變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]附圖2中，1-測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)，2-電流測(cè)試手持終端，101-主載頻自適應(yīng)通信模塊， 102-主機(jī)同步模塊，103-主機(jī)主板，104-變頻恒壓輸出器，105-主機(jī)觸摸屏，106-被測(cè)電容 陣列，201-錯(cuò)形電流傳感器，202-終端同步模塊，203-終端主板，204-終端載頻自適應(yīng)通信 模塊，205-終端觸摸屏。
[0032]圖3是一種變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器的主機(jī)同步模塊和終端同步模塊 示意圖。
[0033]圖4是測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)的測(cè)試流程圖。
[0034]圖5是本發(fā)明的電流測(cè)試手持終端的測(cè)試流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]如圖2和圖3所示，一種變電站電氣設(shè)備狀態(tài)的無線測(cè)量?jī)x器，包括測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)1 和電流測(cè)試手持終端2,所述測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)1和電流測(cè)試手持終端2通過無線通信進(jìn)行連接。 在本發(fā)明中，所述測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)1和電流測(cè)試手持終端2采用采用忍片級(jí)原子同步源和無線 通信方式，實(shí)現(xiàn)了無線纜化的同步獲取加試電壓相量和分支電流相量。在本發(fā)明中，所述測(cè) 試系統(tǒng)主機(jī)1包括主載頻自適應(yīng)通信模塊101、主機(jī)同步模塊102、主機(jī)主板103、變頻恒壓輸 出器104和主機(jī)觸摸屏105,所述電流測(cè)試手持終端2包括錯(cuò)形電流傳感器201、終端同步模 塊202、終端機(jī)主板203、終端載頻自適應(yīng)通信模塊204和終端觸摸屏205;所述錯(cuò)形電流傳感 器201采集電容器的電流和電壓分支向量依次通過終端機(jī)主板203、終端載頻自適應(yīng)通信模 塊204發(fā)送至主載頻自適應(yīng)通信