一种用于多节点站域信息融合的互感器及数据采集方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多节点站域信息融合的互感器及数据采集方法，属于电气测量技术领域。本发明专利技术互感器，包括：位于目标节点一次高压侧的空芯线圈、取能线圈、高压侧信号调理模块及接收线圈，和位于目标节点二次地电位的低压侧通讯模块及发射线圈；所述空芯线圈将电力系统中一次大电流转换为可供采集目标节点输入的小电压信号；所述高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号；所述高压侧信号调理模块，通过取能线圈，或发射线圈与接收线圈通过磁共振耦合原理形成的无线供电方式供电；所述低压侧通讯模块将数据信号传输至外部APN无线专网。本发明专利技术互感器可实现全站节点互感器间的实时同步数据对比。点互感器间的实时同步数据对比。点互感器间的实时同步数据对比。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多节点站域信息融合的互感器及数据采集方法


[0001]本专利技术涉及电气测量
，并且更具体地，涉及一种用于多节点站域信息融合的互感器及数据采集方法。

技术介绍

[0002]随着能源互联网需求的提出，越来越多的通信、监测及大数据分析能技术应用到电网中，但是这些技术的应用受到电力系统中的电压系统、电磁环境及环境温度等方面的制约，往往大部分应用在变电站的二次系统中，譬如在线监测装置等设备运行在变电站一次设备高压侧的，所提供的数据也仅仅只是能够作为参考辅助，无法给保护判定作为参考。
[0003]互感器作为变电站中监测一次电压电流的设备，肩负着将一次电压电流信号的情况反馈到二次的计量、测量、保护等装置中，作为变电站情况的判断依据，从而使得二次设备做出正常运行、故障短路、超限跳闸等判断，决定保护系统的动作与否。
[0004]所以，这种情况下对互感器本身信息输出的准确度和及时性要求很高，而且随着技术的发展，互感器制造技术和检测技术的成熟，性能以及能够满足变电站使用的要求。变电站中及输配电系统中，往往将电流互感器和电压互感器加装在关键节点，用以监测阶段的电压电流，对系统状态做出判断，所以在变电站中，互感器的使用数量应该是最多的。而传统式互感器也由于采样频率有限，数据采集技术较为落后，导致了互感器仅仅只用于一次工频电压电流的监测，并没有充分发挥出互感器关键节点的位置优势，也没有真实反映出一次电压电流中包含有很多可表征不同工况的电流电压信号所表达的意义。
[0005]随着信号采集传输通信技术的进一步发展，互感器测量技术的发展，设备状态监测技术中对于所监测的电流电压信号分析应用的不断深入，互感器在变电站中的应用需要进一步拓展，互感器监测的一次电流电压所输出的信号应得到进一步开发利用。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出了一种用于多节点站域信息融合的互感器，包括：
[0007]位于目标节点一次高压侧的空芯线圈、取能线圈、高压侧信号调理模块及接收线圈，和位于目标节点二次地电位的低压侧通讯模块及发射线圈；
[0008]所述空芯线圈将电力系统中一次大电流转换为可供采集目标节点输入的小电压信号；
[0009]所述高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号；所述高压侧信号调理模块，通过取能线圈，或发射线圈与接收线圈通过磁共振耦合原理形成的无线供电方式供电；
[0010]所述低压侧通讯模块将数据信号传输至外部APN无线专网。
[0011]可选的，高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号，具体的转换过程，包括：对微分小电压信号进行积分，滤波、放大、采样后，转换为数字信号。
[0012]可选的，低压侧通讯模块将数据信号以无线通讯方式发送至外部APN无线专网。
[0013]可选的，空芯线圈为一次电流的传感线圈，测量频率范围为50Hz
‑
20MHz，测量电流范围为20A
‑
120kA，且测量电流范围通过改变绕组匝数进行更改。
[0014]可选的，目标节点为110kV及以上变电站时，当目标节点可取一次电流小于等于10％额定电流时，针对高压侧信号调理模块采用无线供电方式供电，若可取一次电流大于10％额定电流，针对高压侧信号调理模块采用取能线圈供电，目标节点为35kV以下变电站，针对高压侧信号调理模块采用无线供能方式供电。
[0015]本专利技术还提出了一种使用本专利技术互感器进行数据采集的方法，包括：
[0016]通过空芯线圈将电力系统中一次大电流转换为可供采集目标节点输入的小电压信号；
[0017]控制高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号；
[0018]使用低压侧通讯模块将数据信号传输至外部APN无线专网。
[0019]可选的，将微分小电压信号转换为数字信号，具体的转换过程，包括：对微分小电压信号进行积分，滤波、放大、采样后，转换为数字信号。
[0020]本专利技术使用无线供能与自取能线圈相结合的供能方式，取代常规高压电子式互感器激光供能的方式，具有高可靠性，不受母线电流变化影响等优点，实现了高压侧电源的电气隔离，不受一次高压侧电磁骚扰的影响。
[0021]本专利技术通过无线数据传输的方式发送到服务器，可实现全站对时同步采集，且能够配合北斗卫星系统应用于整条线路的对时同步采集，可应用于配网系统及高压输电系统中的变电站，输出信号无线传输，无电气连接，可便捷联网，克服了常规电子式互感器电磁无法兼容的问题。
[0022]本专利技术互感器可实现全站节点互感器间的实时同步数据对比，以及站与站之间的实时数据对比，通过整站建模，实现节点间设备状态监测，互感器状态自检测，站间线路状态监测，站域化保护，以及故障精确定位等功能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术互感器的结构图；
[0024]图2为本专利技术互感器应用的组网图；
[0025]图3为本专利技术互感器的应用示范图；
[0026]图4为本专利技术方法的流程图。
具体实施方式
[0027]现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0028]除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0029]本专利技术提出了一种用于多节点站域信息融合的互感器，如图1所示，包括：
[0030]位于目标节点一次高压侧的空芯线圈、取能线圈、高压侧信号调理模块及接收线圈，和位于目标节点二次地电位的低压侧通讯模块及发射线圈；
[0031]本专利技术中互感器以空芯线圈原理的线圈作为一次电流的传感线圈，所述空芯线圈将电力系统中一次大电流转换为可供采集目标节点输入的小电压信号，空芯线圈的测量频率范围为50Hz
‑
20MHz，测量电流范围可通过改变绕组匝数，实现测量范围达到20A
‑
120kA。
[0032]高压侧信号调理模块将空芯线圈的输出微分小电压信号进行积分、滤波、放大、采样，转换成数字信号后，通过4G/5G或光纤通讯发送至低压侧通信模块，再由低压侧通讯模块发送至外部网络。其中，高压侧信号调理模块及低压侧通信模块间配置有绝缘子。
[0033]高压侧信号调理模块需要供电，本专利技术采用基于磁共振耦合原理的无线供电方式与高压取能线圈供能方式相结合的方式，互为补充。无线供电方式通过接收线圈及发射线圈实现。
[0034]在110kV及以上变电站，当系统一次电流较小时，可取一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多节点站域信息融合的互感器，所述互感器包括：位于目标节点一次高压侧的空芯线圈、取能线圈、高压侧信号调理模块及接收线圈，和位于目标节点二次地电位的低压侧通讯模块及发射线圈；所述空芯线圈将电力系统中一次大电流转换为可供采集目标节点输入的小电压信号；所述高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号；所述高压侧信号调理模块，通过取能线圈，或发射线圈与接收线圈通过磁共振耦合原理形成的无线供电方式供电；所述低压侧通讯模块将数据信号传输至外部APN无线专网。2.根据权利要求1所述的互感器，所述高压侧信号调理模块将所述微分小电压信号转换为数字信号，具体的转换过程，包括：对微分小电压信号进行积分，滤波、放大、采样后，转换为数字信号。3.根据权利要求1所述的互感器，所述低压侧通讯模块将数据信号以无线通讯方式发送至外部APN无线专网。4.根据权利要求1所述的互感器，所述空芯线圈为一次电流的传感线圈，测量频率范围为50Hz
‑
20MHz，...

【专利技术属性】
技术研发人员：童悦，刘翔，袁田，刘勇，刘彬，黄华，成林，王琦，王昱晴，张锦，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司中国电力科学研究院有限公司武汉分院国网陕西省电力公司，
类型：发明
国别省市：