基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置、方法及系统。该方法包括：利用GPS授时的秒脉冲信号同步采样避雷器的三相电压PT和避雷器的泄露电流CT；对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT；根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量；根据所述功率因数角、所述泄漏电流的阻性分量和所述泄漏电流的容性分量，分析所述避雷器在电网中的运行状况。本发明专利技术不仅测量便捷，而且能够提高测量的精度和安全性。

Arrester monitoring device, method and system based on GPS time ratio correction

【技术实现步骤摘要】
基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置、方法及系统
本专利技术涉及避雷器带电在线检测
，特别是涉及一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置、方法及系统。
技术介绍
氧化锌避雷器作为一种电网保护元件，受长期在运行电压下工作的作用及内部受潮或污垢等因素的影响，其材料出现老化、绝缘性能下降，若不能及时检测到避雷器材料的老化，则可能对电网产生不利影响。氧化锌避雷器材料老化的表现在于泄露电流的明显变化，特别是泄露电流的阻性分量，其基波阻性电流和高次谐波阻性电流显著变化，因此对该装置的泄露电流进行检测分析可以诊断氧化锌避雷器性能下降的原因。应用于氧化锌避雷器在线监测的算法通常有三次谐波法、补偿法、谐波分析法等，前两种原理简单但计算精度不高。谐波分析法以快速傅里叶变换算法(FFT)为基础，也存在频谱泄漏、栅栏效应等问题影响阻性泄漏电流的提取精度，进而影响对氧化锌避雷器运行性能的诊断结论。氧化锌避雷器的在线监测属于在线带电检测，氧化锌避雷器的运行位置决定了其工作在大电压的环境下，即使其检测的泄漏电流很小，依然在检测装置工作中存在漏电的安全隐患，危及操作人员的人身安全。传统的氧化锌避雷器检测装置体积大，接线复杂，不利于在现场的操作，限制了检测装置的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置、方法及系统，不仅测量便捷，而且能够提高测量的精度和安全性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，包括：采集模块和主机，所述采集模块和主机连接，所述主机用于通过CAP捕获GPS秒脉冲下降沿后下发采样指令至所述采集模块，所述采集模块用于接收所述采样指令并在下一周期的GPS秒脉冲下降沿后采集三相电压和三相避雷器泄露电流。可选的，所述采集模块包括一个PT采集单元和三个CT采集单元，PT采集单元用于采集三相电压并将所述三相电压模拟量转换为数字量；CT采集单元用于采集三相避雷器泄露电流并将所述三相避雷器泄露电流模拟量转换为数字量，所述主机分别与所述PT采集单元和各所述CT采集单元连接。可选的，所述PT采集单元和各所述CT采集单元均内置16位高精度AD、低功耗MSP430F149单片机和可编程的GPS授时模块。可选的，所述主机、所述PT采集单元和所述CT采集单元均内置无线通信单元。一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测方法，包括：利用GPS授时的秒脉冲信号同步采样避雷器的三相电压PT和避雷器的泄露电流CT；对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT；根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量；根据所述功率因数角、所述泄漏电流的阻性分量和所述泄漏电流的容性分量，分析所述避雷器在电网中的运行状况。可选的，所述对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT，具体包括：对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用加汉宁窗方法，得到加汉宁窗时域内的三相电压PT和加汉宁窗时域内的泄露电流CT；根据所述加汉宁窗时域内的三相电压PT和所述加汉宁窗时域内的泄露电流CT采用快速傅里叶变换算法进行变换，得到频域内的三相电压PT和频域内的泄露电流CT；根据所述频域内的三相电压PT和所述频域内的泄露电流CT采用比值频谱校正算法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT，所述校正后的三相电压PT包括校正后的三相电压幅值和校正后的三相电压相位，所述校正后的泄露电流CT包括校正后的泄露电流幅值和校正后的泄露电流相位。可选的，所述根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量，具体包括：根据所述校正后的泄露电流相位和所述校正后的三相电压相位，得到电流初始相位角和电压初始相位角；根据所述电流初始相位角和所述电压初始相位角，确定初始相位差角度，所述初始相位差角度为功率因数角；获取泄露电流基波分量、泄露电流各次谐波分量和各次谐波的相位差角度；根据泄露电流基波分量和所述初始相位差角度采用公式得到泄露电流基波阻性分量；其中，I1为泄露电流基波分量，为初始相位差角度，Ir1为泄露电流基波阻性分量；根据所述泄露电流各次谐波分量和所述相位差角度采用公式得到泄露电流谐波阻性分量；其中，In为泄露电流各次谐波分量，为各次谐波的相位差角度，Irn为泄露电流谐波阻性分量；根据所述泄露电流基波阻性分量和所述泄露电流谐波阻性分量采用公式得到泄漏电流的阻性分量；其中，Ir为泄漏电流的阻性分量；根据泄露电流基波分量和所述相位差角度采用公式得到泄露电流基波容性分量；其中，Ic1为泄露电流基波容性分量；根据所述泄露电流各次谐波分量和所述相位差角度采用公式得到泄露电流谐波容性分量；其中，Inc为泄露电流谐波容性分量；根据所述泄露电流基波容性分量和所述泄露电流谐波容性分量采用公式得到泄露电流的容性分量，Ic为泄露电流的容性分量。一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测系统，包括：采样模块，用于利用GPS授时的秒脉冲信号同步采样避雷器的三相电压PT和避雷器的泄露电流CT；校正模块，用于对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT；计算模块，用于根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量；分析模块，用于根据所述功率因数角、所述泄漏电流的阻性分量和所述泄漏电流的容性分量，分析所述避雷器在电网中的运行状况。可选的，所述校正模块，具体包括：时域电压/电流计算单元，用于对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用加汉宁窗方法，得到加汉宁窗时域内的三相电压PT和加汉宁窗时域内的泄露电流CT；傅里叶变换单元，用于根据所述加汉宁窗时域内的三相电压PT和所述加汉宁窗时域内的泄露电流CT采用快速傅里叶变换算法进行变换，得到频域内的三相电压PT和频域内的泄露电流CT；校正单元，用于根据所述频域内的三相电压PT和所述频域内的泄露电流CT采用比值频谱校正算法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT，所述校正后的三相电压PT包括校正后的三相电压幅值和校正后的三相电压相位，所述校正后的泄露电流CT包括校正后的泄露电流幅值和校正后的泄露电流相位。可选的，所述计算模块，具体包括：初始相位角确定单元，用于根据所述校正后的泄露电流相位和所述校正后的三相电压相位，得到电流初始相位角和电压初始相位角；功率因数角确定单元，用于根据所述电流初始相位角和所述电压初始相位角，确定初始相位差角度，所述初始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，其特征在于，包括：采集模块和主机，所述采集模块和主机连接，所述主机用于通过CAP捕获GPS秒脉冲下降沿后下发采样指令至所述采集模块，所述采集模块用于接收所述采样指令并在下一周期的GPS秒脉冲下降沿后采集三相电压和三相避雷器泄露电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，其特征在于，包括：采集模块和主机，所述采集模块和主机连接，所述主机用于通过CAP捕获GPS秒脉冲下降沿后下发采样指令至所述采集模块，所述采集模块用于接收所述采样指令并在下一周期的GPS秒脉冲下降沿后采集三相电压和三相避雷器泄露电流。


2.根据权利要求1所述的基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，其特征在于，所述采集模块包括一个PT采集单元和三个CT采集单元，PT采集单元用于采集三相电压并将所述三相电压模拟量转换为数字量；CT采集单元用于采集三相避雷器泄露电流并将所述三相避雷器泄露电流模拟量转换为数字量，所述主机分别与所述PT采集单元和各所述CT采集单元连接。


3.根据权利要求2所述的于GPS授时和比值校正的避雷器监测装置，其特征在于，所述PT采集单元和各所述CT采集单元均内置16位高精度AD、低功耗MSP430F149单片机和可编程的GPS授时模块。


4.根据权利要求2所述的基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，其特征在于，所述主机、所述PT采集单元和所述CT采集单元均内置无线通信单元。


5.一种基于GPS授时比值校正的避雷器监测方法，其特征在于，所述监测方法应用于权利要求1-4任意一项所述的基于GPS授时比值校正的避雷器监测装置，所述监测方法包括：
利用GPS授时的秒脉冲信号同步采样避雷器的三相电压PT和避雷器的泄露电流CT；
对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT；
根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量；
根据所述功率因数角、所述泄漏电流的阻性分量和所述泄漏电流的容性分量，分析所述避雷器在电网中的运行状况。


6.根据权利要求5所述的基于GPS授时比值校正的避雷器监测方法，其特征在于，所述对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用比值校正法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT，具体包括：
对所述三相电压PT和所述泄露电流CT采用加汉宁窗方法，得到加汉宁窗时域内的三相电压PT和加汉宁窗时域内的泄露电流CT；
根据所述加汉宁窗时域内的三相电压PT和所述加汉宁窗时域内的泄露电流CT采用快速傅里叶变换算法进行变换，得到频域内的三相电压PT和频域内的泄露电流CT；
根据所述频域内的三相电压PT和所述频域内的泄露电流CT采用比值频谱校正算法进行校正，得到校正后的三相电压PT和校正后的泄露电流CT，所述校正后的三相电压PT包括校正后的三相电压幅值和校正后的三相电压相位，所述校正后的泄露电流CT包括校正后的泄露电流幅值和校正后的泄露电流相位。


7.根据权利要求6所述的基于GPS授时比值校正的避雷器监测方法，其特征在于，所述根据所述校正后的三相电压PT和所述校正后的泄露电流CT，确定功率因数角、泄漏电流的阻性分量和泄漏电流的容性分量，具体包括：
根据所述校正后的泄露电流相位和所述校正后的三相电压相位，得到电流初始相位角和电压初始相位角；
根据所述电流初始相位角和所述电压初始相位角，确定初始相位差角度，所述初始相位差角度为功率因数角；
获取泄露电流基波分量、泄露电流各次谐波分量和各次谐波的相位差角度；
根据泄露电流基波分量和所述初始相位差角度采用公式得到泄露电流基波阻性分量；其中，I1为泄露电流基波分量，为初始相位差角度，Ir1为泄露电流基波阻性分量；
根据所述泄露电流各次谐波分量和所述相位差角度采用公式得到泄露电流谐波阻性分量；其中，In为泄露电流各次谐波分量，为各次谐波的相位差角度，Irn为泄露电流谐波阻性分量；
根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦吉鹏，颜碧琛，黄海宏，金春阳，陈华，叶超，
申请(专利权)人：合肥瀚度电力科技有限公司，合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34