一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统技术方案

本发明专利技术涉及的一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，由电流传感模块、通信总线、监测计算机等组成。电流传感器测量供能激光器所在的合并单元的直流电源电流大小，通过通信总线传输至位于监控室内的计算机；计算机同时接收合并单元的采样值；监测软件对数据进行处理融合，判断供能激光器的工作状态并给出相应指示。从而实现对具有复合供能的有源电子式电流互感器的供能激光器进行非接触式在线状态监测，判断供能激光器的运行状态和使用寿命，作为状态检修的依据。所发明专利技术的监测系统通过非接触式测量监测，实现了供能激光器从定期检修或故障维修到状态检修。

【技术实现步骤摘要】
一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统
本专利技术属于智能电网设备在线状态监测领域，涉及的是一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触式在线监测系统，能对带有激光供能系统的有源电子式电流互感器的供能激光器进行非接触式在线状态监测，判断供能激光器的运行状态并做寿命预测，实现了供能激光器从定期检修或故障维修到状态检修。
技术介绍
随着科学技术的发展和人类社会的进步，电力系统正向着以测控技术、数字技术和通信技术等现代化技术为技术支撑的智能电网方向发展。数字化变电站是智能电网的重要组成部分，数字化变电站中的关键设备之一，电子式电流互感器联系着高压电网和计量或继电保护系统，起着至关重要的作用。电子式电流互感器根据工作原理不同，分为有源电子式电流互感器和无源电子式电流互感器。无源电子式电流互感器主要是使用全光纤或光学玻璃制造传感头，其高压侧没有电子线路，无需复杂的供能系统。但无源电子式电流互感器由于传感头部分有复杂的光学系统，容易受到多种外界因素的影响，使得无源电子式电流互感器并未大量投入实用。有源电子式电流互感器是基于电磁感应原理的传感原件与光纤通信技术相结合的新型电流测量设备，是目前高压电子式电流互感器中实用化程度较高的。由于有源电子式电流互感器在高压侧有电子元器件工作，因此其高压侧需要配置合理的供能系统。有源电子式电流互感器目前的主流供能方式是复合供能，典型的具有复合供能系统的电子式电流互感器，其结构示意图如图1所示。低功率铁芯线圈1、空心线圈2和取能线圈3安装于一次母线4上，铁芯线圈I和空心线圈2是电流传感器，其输出正比于一次母线4中的电流大小，经信号变换器5之后由采集单元6中的A / D转换器7转换为数字量；数字量经组帧编码处理，由光纤8传输至合并单元9 ;最后经网口 10以符合IEC61850-9-2标准的格式帧将测量的一次母线4中的电流发送出去。采集单元6的供能采用复合供能方式，取能线圈3和采集单元6中的AC-DC变换器11构成CT (Current Transformer)供能系统；合并单元9中的带光电转换器13的供能激光器12,和米集单兀6中光电转换器14构成激光供能系统。复合供能系统的具体工作模式为:在一次母线4中的电流较大时，由CT供能系统提供电源；当一次母线4中的电流过小而导致CT供能系统不能为采集单元6提供足够的电能时，切换至激光供能系统。合并单元直流电源15作为合并单元9的工作电源。现有电子式电流互感器的运行经验及统计数据表明，有源电子式电流互感器出现故障率最高的是采集单元，而采集单元故障主要是由供能系统故障引起。对于复合供能系统，其故障原因主要有两个:一是位于合并单元9中的供能激光器12老化或损坏，致使当切换至激光供能系统之后出现供能故障；二是供能系统切换控制策略出现故障，致使供能系统在需要切换时拒切换或不需要切换时误切换。上述故障中，供能故障和拒切换故障会直接导致电子式电流互感器不工作；而误切换会使供能激光器额外增加工作时间，等效为缩短了供能激光器的使用寿命。目前CT供能系统技术成熟，一般比较可靠稳定；相比之下，激光供能系统往往更易出现故障，即使采用目前性能最优的供能激光器，仍然故障频发。对关键设备进行状态在线监测和状态检修是发展智能电网的重要内容。作为智能电网的关键设备之一，电子式电流互感器是重要监测对象。然而，目前对有源电子式电流互感器的供能激光器尚没有有效的在线监测手段，无法评估供能激光器的工作状态，更无法对激光器剩余寿命作出评估。有源电子式电流互感器尚且停留在定期检修或故障维修，即每隔一段时间进行检修或者出现故障之后进行维修，完全不能满足在线监测和状态检修的需求。
技术实现思路
本专利技术针对有源电子式电流互感器故障率最高的供能激光器，提出了一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，为了使运行的监测系统对变电站内的设备完全没有任何干扰，采用了非接触式测量方式，实现在线状态实时监测。本专利技术提供的一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，包括电流传感模块、通信总线和监测计算机；电流传感模块包括电流传感器、直流电源、微处理器和通信协议转换接口 ；传感器直流电源作为电流传感模块的工作电源，电流传感器安装于合并单元直流电源给合并单元供电的进线处，以测量合并单元直流电源的电流大小；微处理器的信号处理接口与电流传感器电连接，微处理器的通信协议转换接口通过通信总线与监测计算机的通信接口连接，监测计算机的网口与合并单元的网口连接；微处理器用于对电流传感器的输出信号进行初步处理，通信协议转换接口起到电平转换和通信协议转换作用；电流传感器所测量的合并单元直流电源的电流数据经通信总线传至监测计算机；监测计算机还通过其网口获取当前一次母线中的电流值，并根据所获得的电流数据和电流值对供能激光器的状态进行分析。为了对有源电子式电流互感器的关键部件之一供能激光器进行非接触式在线状态监测，从而评估供能激光器的运行状态和使用寿命，发现供能激光器的潜在故障并发出预警提示，本专利技术提出了一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线供能激光器监测系统，以此实现供能激光器从定期检修或故障维修到状态检修。本专利技术通过对有源电子式电流互感器的供能激光器进行实时监测，实现了对有源电子式电流互感器的状态在线监测。系统通过测量被监测供能激光器所在的合并单元的电源电流，结合测量的一次母线中的电流，判断有源电子式电流互感器的供能激光器运行状态，给出供能激光器的故障概率预测值，实现了供能激光器从定期检修或故障维修到状态检修，填补了电子式电流互感器在线状态监测的空白。【附图说明】图1为现有的典型复合供电有源电子式电流电流互感器结构示意图；图2为本专利技术提供的有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统示意图；图3为电流传感申旲块不意图；图4为有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线系统监测软件流程图；图5为拟合出的威布尔函数的曲线。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提出的有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线供能激光器监测系统，通过测量被监测供能激光器12所在的合并单元9的直流电源15的电流，并将测量的直流电源15的电流值与通过网口 11获得的当前一次母线4中的电流值关联起来，用统计方法判断供能激光器的工作状态。将被监测供能激光器12所在合并单元9的直流电源15的电流和一次母线中4的电流关联起来采用概率论方法进行分析，并根据寿命模型预测供能激光器的故障率为本专利技术的创新点。创新点主要克服了单一根据直流电源15的电流分析判断供能激光器工作状态时判据不足的缺点，而根据寿命模型预测供能激光器的故障率更为科学。具体的说，由于供能激光器12作为合并单元9的一部分，供能激光器12的工作电源由合并单元9的直流电源15提供，当供能激光器12不工作时，直流电源15的电流会相对较小；当供能激光器12工作时，直流电源15的电流会明显增大。所以，通过测量供能激光器12所在的合并单元9的直流电源1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，包括电流传感模块、通信总线和监测计算机；电流传感模块包括电流传感器、直流电源、微处理器和通信协议转换接口；传感器直流电源作为电流传感模块的工作电源，电流传感器安装于合并单元直流电源给合并单元供电的进线处，以测量合并单元直流电源的电流大小；微处理器的信号处理接口与电流传感器电连接，微处理器的通信协议转换接口通过通信总线与监测计算机的通信接口连接，监测计算机的网口与合并单元的网口连接；微处理器用于对电流传感器的输出信号进行初步处理，通信协议转换接口起到电平转换和通信协议转换作用；电流传感器所测量的合并单元直流电源的电流数据经通信总线传至监测计算机；监测计算机还通过其网口获取当前一次母线中的电流值，并根据所获得的电流数据和电流值对供能激光器的状态进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，包括电流传感模块、通信总线和监测计算机； 电流传感模块包括电流传感器、直流电源、微处理器和通信协议转换接口 ； 传感器直流电源作为电流传感模块的工作电源，电流传感器安装于合并单元直流电源给合并单元供电的进线处，以测量合并单元直流电源的电流大小； 微处理器的信号处理接口与电流传感器电连接，微处理器的通信协议转换接口通过通信总线与监测计算机的通信接口连接，监测计算机的网口与合并单元的网口连接；微处理器用于对电流传感器的输出信号进行初步处理，通信协议转换接口起到电平转换和通信协议转换作用； 电流传感器所测量的合并单元直流电源的电流数据经通信总线传至监测计算机；监测计算机还通过其网口获取当前一次母线中的电流值，并根据所获得的电流数据和电流值对供能激光器的状态进行分析。2.根据权利要求1所述的有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，其特征在于，所述监测计算机用于对获取数据进行处理，判断供能激光器的工作状态，并根据建立的供能激光器寿命模型，做出寿命预测用于辅助状态检修。3.根据权利要求2所述的有源电子式电流互感器的复合供能非接触在线监测系统，其特征在于，所述对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秋雁，桂专，徐宏伟，李红斌，程含渺，
申请(专利权)人：贵州电力试验研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：