一種基于總線分布式的容性設備絕緣特性監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力設備狀態監測及故障診斷領域，特別是設備狀態預警與運維決策數據的采集與傳輸技術，具體涉及一種基于總線分布式的容性設備絕緣特性監測系統。
【背景技術】
[0002]現有智能電網高壓電氣設備中的容性設備是具有電容屏絕緣結構的電氣設備，主要包括變壓器套管、電壓互感器、電流互感器或耦合電容器等。容性設備數量約占變電站設備總量的40%至50% ;容性設備的絕緣特性表征值主要包括介質損耗、電容值、對地電流；容性設備的絕緣故障不僅危及其它設備及人身的安全，甚至會影響區域電網的安全運行。因此，對容性設備進行準確的在線監測具有重要意義。
[0003]目前國內外主要采用集中式容性設備絕緣特性在線監測系統，集中采樣式架構的監測系統以服務器信號集中采樣為核心，傳感器信號經過多通道前置信號處理器整形變換，由在線數據采集模塊對信號采集電流互感器檢測到的容性設備泄漏電流。利用普通電纜直接將傳感器輸出的模擬信號用電纜引至計算機的信號采集卡，同時在進行模-數轉換后，直接計算出設備的絕緣特征參數，實現對容性設備絕緣特性的持續監測。
[0004]上述方式雖然可以實現對電流信號的同步采樣；但仍存在以下局限:
[0005](I)需在現場敷設過長、過多的信號電纜，導致模擬信號有不同程度的衰減，并且也無法避免現場中的各種電磁干擾。
[0006](2)由于傳統測量方法、電信號傳輸及系統結構易受到變電站現場環境的干擾，以及系統本身的穩定性與精確度等多種因素的影響，導致采用總線分布式結構的監測系統無法滿足對于電流、電壓信號之間的相位精確采樣要求，影響測量精度及對測量結果的分析判斷，并在一定程度上影響了容性設備絕緣特性監測技術的推廣應用。
[0007](3)該模式的同類產品多為孤立檢測裝置，無法形成包含監測診斷、數據存儲、比對分析、狀態查詢及測值上傳的在線監測系統。
[0008](4)傳統的泄漏電流測量互感器基于電磁感應原理，互感器有效工作的基本條件在于鐵芯中必須存有磁通，為了在互感器鐵芯中建立磁通需要有勵磁電流，而勵磁電流又是導致互感器測量誤差的主要原因。
[0009]上述情況說明，傳統的檢測電路在應用于分析容性設備絕緣特性時有局限性，不滿足進一步提升設備安全運行水平的基本要求；故須研制一種監測、分析容性設備絕緣特性的總線分布式檢測電路，防治容性設備的絕緣故障。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的為解決現有技術的上述問題，提供了一種抗干擾能力強和擴展性強，且基于總線分布式的容性設備絕緣特性監測系統，為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0011]一種基于總線分布式的容性設備絕緣特性監測系統，其特征在于:包括若干個并行的前端采集單元、本地模塊、站端通信單元、工頻電壓信號采集單元、顯示器、GPRS無線通信模塊和打印機，所述多個并行的前端采集單元通過本地模塊與站端通信單元連接，所述站端通信單元還分別與顯示器、GPRS無線通信模塊和打印機進行連接，所述本地模塊與工頻電壓信號采集單元連接。
[0012]具體的，所述前端采集單元包括零磁通電流互感器和終端模塊，所述零磁通電流互感器與終端模塊使用光纖進行串行連接，所述前端采集單元的終端模塊與本地模塊進行連接，在本實用新型中，所述終端模塊設置于容性設備本體附近，通過光纖線路與零磁通電流互感器連接并采集、調理零磁通電流互感器傳來的容性設備對地電流信號并轉換成數字信號;
[0013]進一步的，所述終端模塊包括終端A/D模數轉換裝置、終端光電轉換裝置和終端數字信號編碼及解碼裝置，所述零磁通電流互感器依次通過終端A/D模數轉換裝置、終端光電轉換裝置、終端數字信號編碼及解碼裝置與本地模塊進行連接，在本實用新型中，所述本地模塊一般設置于中央控制室的監測屏柜內，采用光纜與終端模塊的信號輸出端連接，所述工頻電壓信號采集單元獲取變電站主母線側系統電壓信號，當在系統電壓過零點還會產生上升沿，生成的電壓信號被輸入至本地模塊。
[0014]具體的，所述工頻電壓信號采集單元采用高速DSP-TMS320LF2407芯片。
[0015]具體的，所述站端通信單元采用4U式的IPC-611系列工控機。
[0016]更具體的，所述零磁通電流互感器采用孔徑為30毫米的穿心式結構，所述零磁通電流互感器包括一次繞組、二次繞組、第一鐵芯、第二鐵心、補償繞組和檢測繞組，所述第一鐵芯的一端與第二鐵心的一端相互咬合接觸，所述一次繞組和二次繞組同時疊繞在第一鐵芯與第二鐵心相互咬合接觸處，所述補償繞組繞在第一鐵芯的另一端，所述檢測繞組繞在第二鐵心的另一端。
[0017]綜上所述，本實用新型由于采用了上述方案，本實用新型具有以下優點:
[0018](I)采用分布式結構的布置方式，確保對單只零磁通電流互感器等部件維護時不會影響到其它設備監測回路的正常運行。
[0019](2)通過光纖數據鏈路系統傳輸電流及電壓信號，可避免信號在傳輸過程中受到空間電磁場的干擾，并具有高絕緣性，可提高測量的精度，確保數據的可靠性。
[0020](3)通過零磁通電流互感器、本地模塊、終端模塊、站端通信單元、顯示器、打印機及GPRS無線通信模塊的整體配置，實現從容性設備絕緣特性信號檢測、分析診斷、預警、分析、展示及數據存儲的全過程控制。
[0021](4)突破了傳統光纖傳輸技術應用范圍的局限，徹底扭轉了因變電站內強電磁射頻干擾、耦合過電壓干擾等諸多不利因素所導致監測系統運行不穩定的被動局面，大幅提升了在線監測單元的可靠性。
[0022](5)首創了絕緣特性測量信號的光纖傳輸同步信號電路，有效保證各類監測單元信號采樣的嚴格同步，消除采樣不同步引起的相位誤差，顯著改善對容性設備介質損耗等參數計算結果。
[0023](6)容性設備絕緣特性數據能夠存儲，確保分析數據變化趨勢的準確性及連續性。此外，還可通過GPRS無線通信模塊發送告警短信息，以及時掌握所測數據，并進行檢查處理。
[0024](7)率先設計、應用了一種具有補償繞組的零磁通電流互感器，提供泄漏電流測量所需的勵磁電流，一舉攻克傳統泄漏電流測量中因互感器勵磁電流對電流值測量精度的影響。
[0025](8)零磁通電流互感器以電磁耦合為基本工作原理，即一次和二次繞組之間沒有電氣聯系，只有磁的聯系，不僅可避免改變設備原有接地回路(或開路)；還可避免被監測的容性設備在正常運行過程中受二次回路(即電流互感器二次繞組的外部回路)影響。此夕卜，亦可根治二次測量電路及站端通信單元遭受一次回路(即一次繞組與高壓回路)過電壓侵害的隱患。
[0026](9)站端通信單元顯現了各類容性設備監測數據的標準化、統一化處理，有效降低數據表述的復雜性；同時支持數據虛擬視圖、支持導出標準格式，具備與上級監測預警中心無縫集成的能力，可大幅提高監測診斷、數據存儲、比對分析、狀態查詢及測值上傳的效率。
【附圖說明】