电力系统暂态过电压监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电力系统暂态过电压监测系统，包括弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器、信号调理电路、数据采集模块和工控机；其中：弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器获取电力系统的电压信号输出到信号调理电路；信号调理电路将电压信号调理为适合于数据采集模块的信号；数据采集模块对信号调理电路调理后的电压信号进行多通道同步A/D转换，经过转换的数字信号通过通信接口进入工控机；工控机对数据采集模块采集到的信号进行处理，实现对电力系统暂态过电压的在线监测、离线分析以及远程访问与控制。本发明专利技术可以建立暂态过电压响应；当设备在受到雷击等暂态过电压损害后，系统记录相关的数据作为对其损害的判断依据，实现正确的绝缘配合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统中的电压监测系统，具体地，涉及一种电力系统暂态过电压 监测系统。
技术介绍
暂态现象表现为从一个稳定的状态过度到另外一个状态，也可以说是系统从一种 能量分配方式变化为另一种能量分配方式。在电力系统中，最主要的引起暂态现象的扰动 是投切断路器或者一个开关装置、短路、接地故障或者雷击。电力系统过电压是电力系统在 特定条件下所出现的超过正常工作电压的异常电压升高的暂态现象。电力系统过电压的类 型从根本的产生根源来说，可以分为两大类型，即外部过电压和内部过电压。 国外过电压在线监测系统一般采用分散式结构，即前置智能化过电压在线采集 器。国外过电压在线监测采集器具有多个串行接口，多个过电压在线采集器通过以太网连 到1台PC机或专用处理器上，实现对多条母线电压的监测。利用后台机的管理分析软件， 进行数据的分析与显示。 国内过电压在线监测系统多采用集中式结构，即通过屏蔽电缆将被测信号引入系 统主机，然后由主机进行集中循环检测和数据处理。集中式过电压在线检测装置一般采用 分层式结构，管理层一般采用PC系列工控机，主要完成数据的存储、分析、处理、显示，以及 数据采集层的定时互检和对时等。但这种设计受硬件配置的限制，采样频率不高，分辨率一 般为12位，同时容易产生数据传输的瓶颈效应，不利于故障信息的及时传输和处理。 经检索，中国专利技术专利CN104101773A，该专利公开一种电力系统暂态过电压采集 系统，该系统包括：电容式套管、电压传感器、二次阻容分压器、传感器、放大器、校正电路， 其中，所述电容式套管、所述电压传感器、所述二次阻容分压器、所述传感器、所述放大器、 所述液晶显示屏依次连接，所述校正电路输出连接到所述二次阻容分压器，所述电压传感 器输出的电压信号传输到所述二次阻容分压器，其中，所述校正电路包括：倍压电路和波形 调节电路，所述倍压电路与所述波形调节电路连接，所述倍压电路用于将输入电压成倍输 出给所述波形调节电路，所述波形调节电路用于产生并调节电压，模拟雷电脉冲电压波形。 中国技术专利CN203149025U，该技术公开了一种暂态过电压监测系统， 外接母线，包括高压脉冲分压器、衰减器、前置信号处理电路、数据采集卡和计算机，其中： 所述高压脉冲分压器、衰减器、前置信号处理电路、数据采集卡和计算机依次连接；所述高 压脉冲分压器连接母线并接地。 现有的暂态过电压监测系统存在这样或那样的不足，诸如：不能解决大容量数据 存储与传输问题、没有具有可靠和完善的通信功能，数据采集速率和频率响应等满足不了 现有技术的要求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种电力系统暂态过电压监测系 统，可以建立暂态过电压响应；当设备在受到雷击等暂态过电压损害后，系统记录相关的数 据作为对其损害的判断依据，实现正确的绝缘配合，并能解决上述现有技术存在的问题。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： 一种电力系统暂态过电压监测系统，包括弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器、信号 调理电路、数据采集模块和工控机；其中： 所述弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器，获取电力系统的电压信号，此电压信号输 出到信号调理电路； 所述信号调理电路，将电压信号调理为适合于数据采集模块的信号； 所述数据采集模块，对信号调理电路调理后的电压信号进行多通道同步A/D转 换，经过转换的数字信号通过通信接口进入工控机； 所述工控机，对数据采集模块采集到的信号进行处理，实现对电力系统暂态过电 压的在线监测、离线分析以及远程访问与控制。 优选的，所述弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器包括高压臂、低压臂，高压臂采用聚 苯乙烯电容器，低压臂采用多个脉冲电容器同轴并联而成，脉冲电容器同轴放置在金属圆 柱容器。弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器具有良好的高低频响应，能满足内外过电压监测 需要。为减小振荡，在高压臂末端串联阻尼电阻R1，在分压器输出端需串联匹配电阻R2。所 述高压臂末端连接处用环氧树脂浇注，作为高压臂末端对地的绝缘。 更优选的，所述弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器的分压比k = 200:1。 优选的，在变电站三相母线上分别安装一只弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器，从 弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器低压臂得到的电压信号通过同轴电缆传输到信号调理电 路。 优选的，所述数据采集模块，采用4通道PCI数据采集卡，最高采样率20MSPS，并采 用PCI总线方式与工控机之间进行数据传输。 更优选的，所述数据采集卡设有预触发功能，预触发长度可通过软件设置，这样能 提前采样到过电压到来前的工频电压波形，从而能够保证波形的完整性和能观察到过电压 出现时的工频电压的波形。 优选的，所述工控机设有SDRAM存储器，SDRAM存储器连接FPGA逻辑控制电路，通 过FPGA进行时序控制，把数据采集模块采集的信号存储到SDRAM存储器中。当SDRAM存储 器中的数据达到半满状态后，由FPGA控制逻辑产生中断信号给PCI总线控制器，PCI总线 控制器向系统申请总线控制权，通过DM传输把数据读到系统内存中存储或处理。 所述工控机，实现对电力系统暂态过电压的在线监测、离线分析，所述在线监测是 指电压波形显示与过电压数据提取，实时的显示电压波形，并通过判据来监测波形参数的 变化，一旦有过电压事故发生，便提取过电压数据，将过电压数据按日期和时间命名后保存 至指定的存储空间；离线分析是指过电压波形时域与频域分析。 所述工控机通过判据来监测波形参数的变化，其中判据不是一个恒定的基准值， 弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器二次侧电压波形在正常情况下是正弦波形，对弱阻尼等电 位屏蔽式电容分压器二次侧电压的正常波形进行采样，然后利用差分方程计算每个采样点 处的电压变化率，对于一个周期的波形而言，存在一个最大的电压变化率，将此最大的电压 变化率乘以一设定的过电压保护水平，即得到电压变化率阈值，当监测到实时采集到的电 压波形中某点处的电压变化率大于此阈值时，则认为发生了过电压事故。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1)、本专利技术从变电站现场的互感器二次侧获取过电压信号，一方面使得监测系统 与一次设备没有直接的电气联系，从而不会影响到设备和人员的安全，也不会影响电力系 统的正常运行，另一方面也节省了设备投资；选择了高速同步数据采集卡，采集异常情况下 的系统电压状况，监控电网电压质量；并采用PCI总线方式，同时进行了较充分的抗干扰设 计，具有较高的数据采集速率和频率响应，以及可靠的通信功能，保证了对过电压信号的可 靠监测以及系统的可靠工作。 2)、本专利技术实现在线监测和离线分析、并设置了远程访问和控制，采用全新的过电 压数据判断方法来监测过电压事故的发生并保存过电压数据，大大缩短故障判断时间，提 高供电可靠性。 3)本专利技术能有效减少暂时过电压对电力系统和设备造成的危害，提高电力系统供 电质量和安全可靠性，该系统的应用将有效减少设备的绝缘损坏，提高电力系统运行安全 和稳定性。【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本专利技术一较优实施例的系统结构框图； 图2为本专利技术一较优实施例的弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统暂态过电压监测系统，其特征在于，包括弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器、信号调理电路、数据采集模块和工控机；其中：所述弱阻尼等电位屏蔽式电容分压器，获取电力系统的电压信号，此电压信号输出到信号调理电路；所述信号调理电路，将电压信号调理为适合于数据采集模块的信号；所述数据采集模块，对信号调理电路调理后的电压信号进行多通道同步A/D转换，经过转换的数字信号通过通信接口进入工控机；所述工控机，对数据采集模块采集到的信号进行处理，实现对电力系统暂态过电压的在线监测、离线分析以及远程访问与控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘慧勇，李怀军，艾学智，贾雅君，
申请(专利权)人：上海君世电气科技有限公司，国网河南林州市供电公司，
类型：发明
国别省市：上海;31