变电站直流电源系统用电能质量评估装置制造方法及图纸

技术编号:18957005 阅读:20 留言:0更新日期:2018-09-15 15:27
变电站直流电源系统用电能质量评估装置,该评估装置通过设计了母线电压直流分量信号传感及调理模块、母线电压交流(谐波)分量信号传感及调理模块、信号采集管理模块、电源模块及智能诊断后台,来检测直流电源系统母线的交、直流电压信号,实现直流电源系统直直流电压幅值得波动、正负极直流电压幅值偏差、高次谐波分量、工频交流窜入等指标的综合智能检测评估。本实用新型专利技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置为保障变电站直流电源系统的电能质量,为减少或避免因电能质量恶化引发的事故提供了有力的支持。

【技术实现步骤摘要】
变电站直流电源系统用电能质量评估装置
本技术涉及电力系统中对电源电能进行质量检测、参数对比等功能的装置,尤其涉及一种应用于变电站直流电源系统的对电能质量的进行参数对比的评估装置。
技术介绍
目前,在国家电网中经常使用到了一种直流电源系统,该直流电源系统是作为电力现场中继电保护装置、自控装置及照明装置的工作电源。近年来,直流电源系统的绝缘监测受到电力现场的高度重视,而直流系统的供电质量的重要性也逐渐得到了重视,因为其电能质量将会直接影响到整个系统的安全性,如电能质量恶化将会引发一系列的生产责任事故,故由国家电网公司企业标准(Q/GDW1969-2013)《变电站直流系统绝缘监测装置技术规范》中明确规定,需要对变电站直流电源系统的电能质量进行检测。理论分析及工程总结。现有技术下的变电站直流电源系统的电能质量包含直流电压幅值波动、正负极直流电压幅值偏差、高次谐波分量、工频交流窜入等指标。但由于技术发展的原因,传统的直流系统状态监察装置其功能单一,且技术落后,故已经无法应对或不具备对变电站直流电源系统的电能质量进行综合评估的要求和功能,而其他相关领域中的电能质量检测装置也无法应用或不支持现有技术下的新型变电站直流电源系统的电能质量的各项指标同步综合量测、评估的能力。综上所述,由于现有技术下的变电站直流电源系统的电能质量指数无比重要,故现迫切需要一种新型的可应用于变电站直流电源系统的电能质量智能评估装置,为减少或避免因电能质量恶化引发的事故提供了有力的检测工具。
技术实现思路
为了解决现有技术下的直流系统状态监察装置难以对新型的变电站直流电源系统进行检测的问题,本技术提供了一种变电站直流电源系统用电能质量评估装置,该评估装置通过设计了母线电压直流分量信号传感及调理模块、母线电压交流(谐波)分量信号传感及调理模块、信号采集管理模块、电源模块及智能诊断后台,来检测直0电源系统母线的交、直流电压信号,实现直流电源系统直直流电压幅值得波动、正负极直流电压幅值偏差、高次谐波分量、工频交流窜入等指标的综合智能检测评估。本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置为保障变电站直流电源系统的电能质量,为减少或避免因电能质量恶化引发的事故提供了有力的支持。本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其具体结构如下所述:变电站直流电源系统用电能质量评估装置,包括装置壳体和智能诊断后台,其特征在于:所述的装置壳体为一中空的矩形壳体,其内部分别设置有信号采集模块、控制模块、电源模块、通信模块;所述的信号采集模块与待测的电压、电流连通,该信号采集模块包括母线电压直流分量信号传感及调理模块、母线电源交流分量信号传感及调理模块和信号采集管理模块;所述的控制模块与信号采集模块和通信模块连通,该控制模块控制了信号采集模块的各种信号采集动作,并将获得的数据进行数据预处理以及数模转换,整合后通过通信模块采用无线wifi网络的方式发送至智能诊断后台;所述的电源模块为信号采集模块、控制模块和通信模块供电。所述的智能诊断后台为一基于PDA的无线接收智能终端,利用无线wifi网络接收通信模块发送的系统各项参数数据,通过运算分析得到最终的电能质量评估结果。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电压直流分量信号传感及调理模块设置有由电阻R3与R4组成的检测电阻,该检测电阻对直流母线电压进行分压,将测量电压U1控制在控制模块(B)的电压输入范围内,其中,将正极母线对地电压Ud2等比缩小50倍,即,R3与R3+R4之比应为1:50,而正极母线的对地等效电阻相当于R1与R3+R4的并联,使检测电路的接入对直流系统本身不造成电压波动与偏移,应使R3+R4远大于R1,最后,确认R3为49MΩ,R4为1MΩ。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的由电阻R3与R4组成的检测电阻,经过该检测电阻对直流母线电压进行分压后,电阻R4两端的电压经过AD623调理电路输入到控制模块,其具体为,将AD623调理电路的1号引脚与8号引脚悬空,设置AD623调理电路为单增益模式,其中,由于U1电压大小已经满足后级的电压输入范围,故AD623调理电路起到隔离与缓冲的作用,将测量电压输入至控制模块进行数据预处理以及数模转换。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电源交流分量信号传感及调理模块在直流母线上设置有一阶RC高通滤波器,实现直流母线上的交流信号的传感,该电路的传递函数为:截止频率为:根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电源交流分量信号传感及调理模块,其设置有工频电压采样模块和高次谐波电压采样模块,其中,工频电压采样模块设置在正极母线与地线及负极母线与地线之间,该工频电压采样模块的截止频率为fL=16Hz,经过该工频电压采样模块的滤波电路后,电路中的大于16Hz的交流分量全部被提取出来,再经过一个变比为20:1的小型变压器以及一个由稳压二极管组成的双向限幅电路,使输出电压范围在±1V以内,以适配后级调理电路的输入电压范围;而高次谐波电压采样模块的设置方式与工频电压采样模块相同,经过该高次谐波电压采样模块的滤波电路后,电路中的大于150Hz的交流高次分量被提取出来。由于高次谐波幅值较小,因此该电路中的变压器变比相应减小。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的工频电压采样模块和高次谐波电压采样模块,经过这两个模块采样提取出来的交流信号是有正负幅值的信号,需要将被测信号抬高至0V以上,以适应A/D转换器的需要,故在信号采样之后需要对其进行调理,其具体为,在工频电压采样模块和高次谐波电压采样模块的后续电路中设置有一基于TL082运放的信号调理电路,该电路由两级调理电路组成,使采集的交流电压从双极性信号变为单极性信号。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的信号采集管理模块为一基于ARMCortex-M4内核的STM32F103单片机,该模块实现交、直流分量信号的采集策略及模数转换功能,信号采集管理模块与控制模块、通信模块和智能诊断后台通信交互。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的信号采集管理模块针对变电站直流电源系统的交、直流信号,其采集策略为分时序依次进行,一个采样周期为10s,每隔1min进行一次采样,电压采样精度为1%,在一个检测周期内,先完成直流信号的采集,再完成交流信号的采集,接着对采集的两种信号数据进行打包整合与存储,最后通过控制模块和通信模块将数据包发送给智能诊断后台。根据本技术的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的电源模块设置有LM7805三端正电源稳压芯片、MAX660CMOS单片电压转换芯片和AMS1117线性稳压器芯片,整个电源模块采用7.4V锂电池供电,对供电电源进行稳压、转换、管理和控制,对信号采集模块、控制模块和通信模块供电,其中,对信号采集模块提供±5V的供电电源,对于+5V电源,电源模块的LM7805三端正电源稳压芯片输出固定的5V电压,而对于-5V电源,电源模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.变电站直流电源系统用电能质量评估装置,包括装置壳体(1)和智能诊断后台(2),其特征在于:所述的装置壳体(1)为一中空的矩形壳体,其内部分别设置有信号采集模块(A)、控制模块(B)、电源模块(C)、通信模块(D);所述的信号采集模块(A)与待测的电压、电流连通,该信号采集模块包括母线电压直流分量信号传感及调理模块(A1)、母线电源交流分量信号传感及调理模块(A2)和信号采集管理模块(A3);所述的控制模块(B)与信号采集模块(A)和通信模块(D)连通,该控制模块控制了信号采集模块的各种信号采集动作,并将获得的数据进行数据预处理以及数模转换,整合后通过通信模块采用无线wifi网络的方式发送至智能诊断后台(2);所述的电源模块(C)为信号采集模块(A)、控制模块(B)和通信模块(D)供电,所述的智能诊断后台(2)为一基于PDA的无线接收智能终端,利用无线wifi网络接收通信模块(D)发送的系统各项参数数据,通过运算分析得到最终的电能质量评估结果。

【技术特征摘要】
1.变电站直流电源系统用电能质量评估装置,包括装置壳体(1)和智能诊断后台(2),其特征在于:所述的装置壳体(1)为一中空的矩形壳体,其内部分别设置有信号采集模块(A)、控制模块(B)、电源模块(C)、通信模块(D);所述的信号采集模块(A)与待测的电压、电流连通,该信号采集模块包括母线电压直流分量信号传感及调理模块(A1)、母线电源交流分量信号传感及调理模块(A2)和信号采集管理模块(A3);所述的控制模块(B)与信号采集模块(A)和通信模块(D)连通,该控制模块控制了信号采集模块的各种信号采集动作,并将获得的数据进行数据预处理以及数模转换,整合后通过通信模块采用无线wifi网络的方式发送至智能诊断后台(2);所述的电源模块(C)为信号采集模块(A)、控制模块(B)和通信模块(D)供电,所述的智能诊断后台(2)为一基于PDA的无线接收智能终端,利用无线wifi网络接收通信模块(D)发送的系统各项参数数据,通过运算分析得到最终的电能质量评估结果。2.如权利要求1所述的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电压直流分量信号传感及调理模块(A1)设置有由电阻R3与R4组成的检测电阻,该检测电阻对直流母线电压进行分压,将测量电压U1控制在控制模块(B)的电压输入范围内,其中,将正极母线对地电压Ud2等比缩小50倍,即,R3与R3+R4之比应为1:50,而正极母线的对地等效电阻相当于R1与R3+R4的并联,使检测电路的接入对直流系统本身不造成电压波动与偏移,应使R3+R4远大于R1,最后,确认R3为49MΩ,R4为1MΩ。3.如权利要求2所述的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的由电阻R3与R4组成的检测电阻,经过该检测电阻对直流母线电压进行分压后,电阻R4两端的电压经过AD623调理电路输入到控制模块(B),其具体为,将AD623调理电路的1号引脚与8号引脚悬空,设置AD623调理电路为单增益模式,其中,由于U1电压大小已经满足后级的电压输入范围,故AD623调理电路起到隔离与缓冲的作用,将测量电压输入至控制模块进行数据预处理以及数模转换。4.如权利要求1所述的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电源交流分量信号传感及调理模块(A2)在直流母线上设置有一阶RC高通滤波器,实现直流母线上的交流信号的传感,该母线电源交流分量信号传感及调理模块的电路的传递函数为:截止频率为:5.如权利要求4所述的变电站直流电源系统用电能质量评估装置,其特征在于,所述的母线电源交流分量信号传感及调理模块(A2),其设置有工频电压采样模块和高次谐波电压采样模块,其中,工频电压采样模块设置在正极母线与地线及负极母线与地线之间,该工频电...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈金木陈冠张翔钱璟张义莲袁辉何莲
申请(专利权)人:国网上海市电力公司上海慕荣电器有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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