一种变电站电容型设备运行状态的测量系统技术方案

本实用新型专利技术属于电力设备状态检测与故障诊断研究、应用领域，具体涉及一种变电站电容型设备运行状态的测量系统，包括手持测量钳表和测量系统主机，所述手持测量钳表设置的第一载波频率自适应无线通信天线与所述测量系统主机设置的第二载波频率自适应无线通信天线通过无线通信连接，本实用新型专利技术结构简单、移动便捷、测量准确，摆脱了传统测量系统需拆线布线测量的束缚，丰富了检测手段，提升了检测效能，促进了电容值测量技术的跨越式发展，并同时将已对准的高精度原子钟作为时标，进而可实现为测试电压与钳表测量电流的无线缆化同步。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力设备状态检测与故障诊断研究、应用领域，具体涉及一种变 电站电容型设备运行状态的测量系统。
技术介绍
电容型设备是采用电容屏绝缘结构的设备，主要包括电流互感器(CT)、套管、耦合 电容器、电容式电压互感器(CVT)等，其在变电站内的规模通常可达到全站变电一次设备总 数的一半。电容型设备的绝缘故障不仅影响整座变电站的安全运行;甚至可能导致发生不 可估量的电网安全事故事件，进而影响供电可靠性及电网主设备的安全稳定运行。目前，测 量、判断运行中电容型设备状态的主要手段仍然是以预防性试验为主，在结合无功补偿电 容、滤波电容运行技术规范的基础上定期测量电容型设备的无功补偿电容值。此类测量对 保障电网安全、健康、经济运行起到重要的作用。然而，种类庞杂、数量繁多的无功补偿电容 也导致其测量任务艰巨，故亟待提高无功补偿电容测量的技术水平、工作效率。近年来，虽 已在提高测量仪器的自动化水平方面提出了大量方法，却未能足够关注测试过程中拖拽电 缆所徒增的负担和滋生的隐患。所推陈出新的仪器依然需要通过电缆连接主机，并经电流 测量钳进行测量。现场测试时，电流钳操作人员、主控测试人往复呼唱，过程繁琐;而当电流 钳操作人员携带电缆穿梭十余层的直流站滤波电容阵列上时，极易因拉线失稳导致测试电 缆磨损、电流钳坠落，甚至人员跌落等隐患。鉴于此，现场作业班组对操作轻便测试仪器的 渴求，更胜于功能繁多但使用复杂的智能仪器。电力生产中的钳形电流互感器是实现无线 测试无功补偿电容器电容量的基本装备，其原理如图1所示，电容器C1、C2并联，单独测量其 电容值时，一般是将它们之间的连接线拆除，再以电容表进行测量。而实现不拆线的测量则 可以先将整套电容器组加载至一定频率的电压相量U，再以钳形电流互感器测量流过电容 器组中某电容器Cx的电流相量I。此时，流过电容器电流与两端电压的关系是 ：I = 2JifCxU， 进而由此求解被测电容器的电容值：可见，测量电容量可进一步转化为对电压相量和分支电流相量的测量，并可实现 不拆线测量电容器的电容量，前提是准确地测量出施加的电压相量及流过被测电容器的分 支电流相量。当然，电容器并非纯电容，在其介损较大时套用上述公式计算会导致测量误 差。实际上，在已有测量仪器的运算软件设计过程中，均会针对介损值的影响而建立电容器 的阻容模型;并运用信号处理方法求解电容值。但是，实现无线缆化测量无功补偿电容的前 提在于确保实时同步无线缆化的电压相量和电流相量，并以此测算电压相量和电流向量的 相位差。然而，一方面，电容值测量电压信号相位和电流信号相位的精度要求高达ΚΓ 8秒。另 一方面，一般的无线通信技术或GPS授时的同步精度仅能达到10-7秒，显然无法满足无线缆 化同步的精度要求。原子钟的原子频率能够以原子能级跃迀吸收或发射的电磁波的频率作 基准频率而精密计时，芯片级原子钟同步技术的时间精度可达ΠΓ 11秒，适用于解决无线缆 化测量的同步难题。具体应用时，系统可首先对主机和测量钳表的原子钟进行对准同步，之 后主机、测量钳表分别将已对准的高精度原子钟作为时标，进而实现主机测试电压与钳表 测量电流的无线缆化同步。系统开机或复位的时候主机和测量钳表的原子钟通过激光同步 电路对准时标。 鉴于上述问题已影响到电容型设备电容测量技术的科学进步，阻碍了电容型设备 状态检测的效率提升，故有必要研制一种基于原子钟同步技术的变电站内电容型设备运行 状态的测量系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种可在变电站 内可实现不拆线、无缆测量电容型设备运行状态的电容型设备运行状态的测量系统，并灵 活适用于电网企业中电容式电压互感器等设备的检测要求，为了实现上述目的，本实用新 型采用的技术方案如下： -种变电站电容型设备运行状态的测量系统，其特征在于:包括手持测量钳表和 测量系统主机，所述手持测量钳表与所述测量系统主机通过无线通信连接，所述手持测量 钳表包括钳形电流传感器、第一信号同步电路、DSP中央处理单元、第一载波频率自适应无 线通信天线和第一触摸屏，所述DSP中央处理单元通过信号线分别连接钳形电流传感器、信 号同步电路和第一触摸屏;所述信号同步电路通过信号线连接控制第一载波频率自适应无 线通信天线，所述测量系统主机包括第二载波频率自适应无线通信天线、第二信号同步电 路、主板、变频恒压输出器、第二触摸屏和被测电容阵列，所述主板通过信号线分别与第二 信号同步电路、变频恒压输出器和第二触摸屏，所述第二信号同步电路通过信号线连接控 制第二载波频率自适应无线通信天线，所述变频恒压输出器通过信号线将被测电容阵列的 电压信号回传至主板，所述第一载波频率自适应无线通信天线与第二载波频率自适应无线 通信天线进行无线通信连接。 优选地，所述第一信号同步电路包括第一原子钟和第一激光同步器，所述第一原 子钟和第一激光同步器分别与DSP中央处理单元进行通信连接，所述第二信号同步电路包 括第二原子钟和第二激光同步器，所述第二原子钟和第二激光同步器分别与主板进行通信 连接。 优选地，第一原子钟和第二原子钟采用SA45s原子钟芯片，所述第一激光同步器和 第二激光同步器采用AD500或SPLPL90芯片。 优选地，DSP中央处理单元采用DSP-TMS320VC5510处理器芯片，且时钟频率为 200MHz〇 优选地，所述第一载波频率自适应无线通信天线和第二载波频率自适应无线通信 天线采用BTS系列的收发信机。 综上所述，本技术由于采用了上述方案，本技术具有以下优点： 第一，本技术结构简单、移动便捷、测量准确，摆脱了传统测量系统需拆线布 线测量的束缚，丰富了检测手段，提升了检测效能。 第二，本技术基于原子同步原理的无缆化无功补偿电容测量技术，彻底扭转 了变电站电容型设备的电容值测量任务重、效率低及不安全等被动局面，促进了电容值测 量技术的跨越式发展。 第三，本技术实现了在将整套电容器组加载至一定频率的电压相量(U)、以钳 形电流互感器测量其中某电容器的电流相量（I)后测量及求解其电容值，进而打破了传统 测量方法需要停电拆线的技术瓶颈。 第四，本技术运用了原子钟同步原理测量电容器电容值，并对测量信号做数 字滤波处理后抑制了工频及噪声对测量的影响，进而满足了试验人员对无线精准测量的迫 切需求。 第五，本技术采用了原子钟中原子能级跃迀吸收或发射的电磁波频率作基准 频率而能精密计时的技术，一举攻克了传统测量中无线通信技术(或GPS授时）的同步精度 仅达10- 7秒的应用难题，提升其精度至满足电容值测量电压信号相位和电流信号相位所要 求的10-11秒。【附图说明】 为了更清楚地说明本技术实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例 或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。 图1是本技术一种直流融冰装置的工作原理结构图。 图2是本技术一种适用于直流融冰装置的整流可调输出电路的连接原理图。 1-手持测量钳表，2-测量系统主机，101本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站电容型设备运行状态的测量系统，其特征在于：包括手持测量钳表(1)和测量系统主机(2)，所述手持测量钳表(1)与所述测量系统主机(2)通过无线通信连接，所述手持测量钳表(1)包括钳形电流传感器(101)、第一信号同步电路(102)、DSP中央处理单元(103)、第一载波频率自适应无线通信天线(104)和第一触摸屏(105)，所述DSP中央处理单元(103)通过信号线分别连接钳形电流传感器(101)、信号同步电路(102)和第一触摸屏(105)；所述信号同步电路(102)通过信号线连接控制第一载波频率自适应无线通信天线(104)，所述测量系统主机(2)包括第二载波频率自适应无线通信天线(201)、第二信号同步电路(202)、主板(203)、变频恒压输出器(204)、第二触摸屏(205)和被测电容阵列(206)，所述主板(203)通过信号线分别与第二信号同步电路(202)、变频恒压输出器(204)和第二触摸屏(205)，所述第二信号同步电路(202)通过信号线连接控制第二载波频率自适应无线通信天线(201),所述变频恒压输出器(204)通过信号线将被测电容阵列(206)的电压信号回传至主板(203)，所述第一载波频率自适应无线通信天线(104)与第二载波频率自适应无线通信天线(201)进行无线通信连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽娟，邬蓉蓉，张炜，吕泽承，赵坚，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广西;45