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1、(10)申请公布号 CN 102879630 A (43)申请公布日 2013.01.16 CN 102879630 A *CN102879630A* (21)申请号 201210343927.6 (22)申请日 2012.09.17 G01R 19/165(2006.01) (71)申请人 浙江省电力公司电力科学研究院 地址 310014 浙江省杭州市朝晖八区华电弄 1 号 申请人 国家电网公司 (72)发明人 何文林 王文浩 孙翔 刘浩军 林群 梅冰笑 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (54) 发明名称 电容式电压互感器故障监测仪表 (57。
2、) 摘要 本发明公开了一种电容式电压互感器故障监 测仪表， 该仪表能够采集三相电容式电压互感器 的三相二次电压， 并通过对所述三相二次电压的 处理计算， 得到需要了解的参数信息， 最后根据所 述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故 障。本发明实施例公开的电容式电压互感器故障 监测仪在应用时直接连接于电力设备上， 不需要 改变原有的电力设备结构， 且故障判断依据的参 数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来， 参数稳定可靠， 整体降低了电力系统的运行风险， 提高了系统可靠性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种电容式电压互感器故障监测仪表， 其特征在于， 包括 ： 采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器 ； 与所述数据采集器连接， 处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、 电压不 平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数， 判断所述三相开口三角电压、 电压不 平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围， 并在判断结果为是 时， 发出相应的越限警报的处理器。 2. 根据权利要求 1 所述的故障监测仪表， 其特征在于， 所述处理器包括 ： 计算所述三相电容式电压互感器三。
4、相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值， 并 将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机 ； 与所述第一单片机连接， 判断所述三相开口三角电压的幅值是否超出预设的三相开口 三角电压范围的第一比较器 ； 与所述第一比较器连接， 在所述第一比较器的判断结果为是的情况下， 发出三相开口 电压越限警报的第一报警器。 3. 根据权利要求 1 所述的故障监测仪表， 其特征在于， 所述处理器包括 ： 计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值， 并将所述差值除以所述任意两相中的任意 一相的二次电压幅值， 得到电压不平衡度的第二单片机 ； 与所述第二单片机连接， 判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度。
5、范围的 第二比较器 ； 与所述第二比较器连接， 在所述第二比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压不平 衡度越限警报的第二报警器。 4. 根据权利要求 1 所述的故障监测仪表， 其特征在于， 所述处理器包括 ： 判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较器 ； 与所述第三比较器连接， 在所述第三比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压互感 器幅值越限警报的第三报警器。 5. 根据权利要求 1-4 任一项所述的故障监测仪表， 其特征在于， 还包括 ： 与所述处理器相连， 存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器。 6. 根据权利要求 5 所述的故障监测仪表， 其特。
6、征在于， 还包括 ： 与所述处理器相连， 依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应关系， 根 据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别， 并显示所述故障类别 的显示器。 7. 根据权利要求 6 所述的故障监测仪表， 其特征在于， 所述显示器为在所述处理器的 判断结果为否的情况下， 输出参数正常指示信息的显示器。 8. 根据权利要求 1 所述的故障监测仪表， 其特征在于， 所述数据采集器为四通道数据 采集器。 9.根据权利要求2-4任一项所述的权利要求， 其特征在于， 所述报警器为LED灯和蜂鸣 器中的至少一种。 权 利 要 求 书 CN 102879630 A 2 1。
7、/6 页 3 电容式电压互感器故障监测仪表 技术领域 0001 本发明涉及电容式电压互感器领域， 更具体的说， 是涉及一种电容式电压互感器 故障监测仪表。 背景技术 0002 电容式电压互感器是一个带电容分压器和铁心的变压器， 主要由电容分压器、 一 次线圈、 二次线圈、 铁心和绝缘组成。图 1 为电容式电压互感器在电网中的安装连接示意 图， 如图 1 所示， 电容式电压互感器在变电站内通常采用三相对称安装的方式布置， 其一次 线圈和二次线圈上不同的绕组匝数， 可以将高电压按一次绕组匝数与二次绕组匝数的比例 转换成低电压。因此， 电容式电压互感器是由电容分压器和中间电压电磁单元组成的具有 独特。
8、结构的电气设备， 兼具电压互感器和电力线路载波耦合装置两种设备的功能， 广泛用 于 110KV 及以上电压等级的变电站内。 0003 一般来说， 电容式电压互感器的正常工作是保障电网参数测量工作的重要前提。 因此， 对电容式变压互感器故障的监测工作也尤为重要。 在现有技术中， 电容式电压互感器 的监测工作主要包括泄漏电流、 本体介损和本体电容量的监测。 但是， 上述对电容式电压互 感器泄漏电流、 本体介损和本体电容量的监测， 都需要将被监测的信号从电力设备的末屏 中引出， 进而对引出的信号进行分析， 判断出电压互感器是否存在故障。 然而要实现将被监 测信号从末屏中引出的这个过程， 就必须改变电。
9、力设备的末屏结构。 0004 综上所述可以看出， 现有技术中监测电容式电压互感器的方法需要改变电力设备 结构， 且本体介损和本体电容量的在线监测本身容易受到天气和温度的影响， 从而使得运 行风险增大， 可靠性降低。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明提供了一种电容式电压互感器故障监测仪表， 以克服现有技术 中由于监测电容式电压互感器故障需要改变设备结构， 且被监测参数受环境影响而导致的 系统运行风险高， 可靠性低的问题。 0006 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案 ： 0007 一种电容式电压互感器故障监测仪表， 包括 ： 0008 采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据。
10、采集器 ； 0009 与所述数据采集器连接， 处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、 电 压不平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数， 判断所述三相开口三角电压、 电 压不平衡度和电压互感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围， 并在判断结果为 是时， 发出相应的越限警报的处理器。 0010 可选的， 所述处理器包括 ： 0011 计算所述三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差 值， 并将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机 ； 说 明 书 CN 102879630 A 3 2/6 页 4 0012 与所述第一单片机连接， 判断所述三相开口三角电。
11、压的幅值是否超出预设的三相 开口三角电压范围的第一比较器 ； 0013 与所述第一比较器连接， 在所述第一比较器的判断结果为是的情况下， 发出三相 开口电压越限警报的第一报警器。 0014 可选的， 所述处理器包括 ： 0015 计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值， 并将所述差值除以所述任意两相中的 任意一相的二次电压幅值， 得到电压不平衡度的第二单片机 ； 0016 与所述第二单片机连接， 判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度范 围的第二比较器 ； 0017 与所述第二比较器连接， 在所述第二比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压 不平衡度越限警报的第二报警器。 0018 可选。
12、的， 所述处理器包括 ： 0019 判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较 器 ； 0020 与所述第三比较器连接， 在所述第三比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压 互感器幅值越限警报的第三报警器。 0021 可选的， 还包括 ： 0022 与所述处理器相连， 存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器。 0023 可选的， 还包括 ： 0024 与所述处理器相连， 依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应关 系， 根据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别， 并显示所述故 障类别的显示器。 0025 可选的， 所述显示器为在所述。
13、处理器的判断结果为否的情况下， 输出参数正常指 示信息的显示器。 0026 可选的， 所述数据采集器为四通道数据采集器。 0027 可选的， 所述报警器为 LED 灯和蜂鸣器中的至少一种。 0028 经由上述的技术方案可知， 与现有技术相比， 本发明实施例公开了一种电容式电 压互感器故障监测仪表， 该仪表能够采集三相电容式电压互感器的三相二次电压， 并通过 对所述三相二次电压的处理计算， 得到需要了解的参数信息， 最后根据所述参数判断电容 式电压互感器是否存在异常和故障。 本发明实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪在 应用时直接连接于电力设备上， 不需要改变原有的电力设备结构， 且故障判断依。
14、据的参数 直接由电容式电压互感器输出电压计算而来， 参数稳定可靠， 整体降低了电力系统的运行 风险， 提高了系统可靠性。 附图说明 0029 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据 提供的附图获得其他的附图。 说 明 书 CN 102879630 A 4 3/6 页 5 0030 图 1 为电容式电压互感器在电网中的安装连接示意图 ； 0031 图 2 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故。
15、障监测仪表第一结构示意图 ； 0032 图 3 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表的接线示意图 ； 0033 图 4 为本发明实施例公开的处理器第一结构示意图 ； 0034 图 5 为图 4 所示实施例中计算三相开口三角电压并报警的流程图 ； 0035 图 6 为本发明实施例公开的处理器第二结构示意图 ； 0036 图 7 为图 6 所示实施例中计算电压不平衡度并报警的流程图 ； 0037 图 8 为本发明实施例公开的处理器第三结构示意图 ； 0038 图 9 为图 8 所示实施例中计算电压互感器幅值并报警的流程图 ； 0039 图 10 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故障。
16、监测仪表第二结构示意图。 具体实施方式 0040 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0041 实施例一 0042 如图 1 所示， 本实施例中与三相母线连接的电容式电压互感器采用三相对称安装 的方式。 0043 图 2 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表结构示意图， 0044 图 3 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表的接。
17、线示意图， 0045 参见图 2 和图 3 所示， 所述电容式电压互感器故障监测仪表 20 可以包括 ： 0046 采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器 201。 0047 参见图 3 所示， 本实施例中， 三相电容式电压互感器采用开口三角形法连接， A 相 电容式电压互感器 T1 二次侧的两个管脚为 a 和 x， B 相电容式电压互感器 T2 二次侧的两 个管脚为 b 和 y， C 相电容式电压互感器 T3 二次侧的两个管脚为 c 和 z， 共有 6 个管脚 ； 将 x 管脚和 b 管脚相连， 并将 y 管脚和 c 管脚相连， 最终得到 4 个管脚， 因此， 本实施例中的数。
18、 据采集器可以为四通道的数据采集器， 分别连接上述 4 个管脚， 将 a 管脚输出电压记为 U1， x-b 管脚输出电压记为 U2， c 管脚输出电压记为 U3， z 管脚输出电压记为 U4， 则 A 相二次电 压值为 U1 和 U2 的矢量差值， B 相二次电压值为 U2 和 U3 的矢量差值， C 相二次电压值为 U3 和 U4 的矢量差值。 0048 所述电容式电压互感器故障监测仪除了数据采集器 201 外， 还包括与所述数据采 集器连接， 处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、 电压不平衡度和电压互感 器幅值中任一个或多个参数， 判断所述三相开口三角电压、 电压不平衡度和电压互。
19、感器幅 值中的任一个或多个是否超出标准范围， 并在判断结果为是时， 发出相应的越限警报的处 理器 202。 0049 所述处理器202能够根据所述数据采集器201四个通道采集到的U1、 U2、 U3和U4， 计算出三相电容式电压互感器的三相开口三角电压、 电压不平衡度和电压互感器幅值， 并 判断其是否超出预设标准范围 ； 下面将结合所述处理器 202 所包含的结构依次介绍三相电 说 明 书 CN 102879630 A 5 4/6 页 6 容式电压互感器的三相开口三角电压、 电压不平衡度和电压互感器幅值的计算方法。 0050 图 4 为本发明实施例公开的处理器第一结构示意图， 图 5 为图 4。
20、 所示实施例中计 算三相开口三角电压并报警的流程图， 参见图 4 和图 5 所示， 所述处理器 202 可以包括 ： 0051 计算所述三相电容式电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差 值， 并将所述矢量差值作为三相开口三角电压的第一单片机 401。 0052 本实施例中， 三相开口三角电压为三相电压和， 三相电压和的计算公式为 U0=U1-U2+U2-U3+U3-U4， 即 U0=U1-U4=U14 ； 因此， 三相开口三角电压的值等于三相电容式 电压互感器三相开口处的两根电源线上的电压值的矢量差值。 0053 与所述第一单片机连接， 判断所述三相开口三角电压的幅值是否超过预设的。
21、三相 开口三角电压范围的第一比较器 402。 0054 其中， 所述预设的三相开口三角电压范围可以为运行工作人员根据以往经验设置 的 ； 正常情况下， 三相开口三角电压的范围为 1.5-3V。 0055 与所述第一比较器连接， 在所述第一比较器的判断结果为是的情况下， 发出三相 开口电压越限警报的第一报警器 403。 0056 在所述第一单片机401计算得到的三相开口三角电压U0超出了其正常范围， 说明 三相电容式电压互感器存在故障， 例如内部绝缘故障， 发出三相开口三角电压越限警报信 息。 0057 需要说明的是， 本发明实施例公开处理器的结构并不局限于上述结构， 在实际应 用中， 所述第一。
22、单片机和所述第一比较器可以是合成于一体的一个具体结构， 例如同时具 有计算和比较功能的一个单片机， 当然， 所述第一单片机和所述第一比较器也可以是上述 相互独立的两个结构。在不脱离本发明整体设计思想的基础上的处理结构， 都应属于本发 明的保护范围。 0058 图 6 为本发明实施例公开的处理器第二结构示意图， 图 7 为图 6 所示实施例中计 算电压不平衡度并报警的流程图， 参见图 6 和图 7 所示， 所述处理器 202 可以包括 ： 0059 计算任意两相二次电压的幅值绝对值差值， 并将所述差值除以所述任意两相中的 任意一相的二次电压幅值， 得到电压不平衡度的第二单片机 601 ； 006。
23、0 其中， 任意两相可以是 A、 B 相， 也可以是 B、 C 相和 A、 C 相， 其计算方法相似， 在此 以 A、 B 相为例来介绍其计算方法。所述第二单片机 601 获取 U1、 U2 和 U3， 首先计算出 U1 和 U2 的矢量差 U12， 再计算出 U2 和 U3 的矢量差 U23， 最后计算得到 U12 和 U23 的电压幅值 绝对值的差值， 再将计算得到的所述差值除以 U12， 得到 A 相电压不平衡度 ； 将计算得到的 所述差值除以 U23， 得到 B 相电压不平衡度。 0061 与所述第二单片机连接， 判断所述电压不平衡度是否超出预设的电压不平衡度范 围的第二比较器 602。
24、。 0062 其中， 所述预设的电压不平衡度范围可以为运行工作人员根据以往经验设置的 ； 正常情况下， 电压不平衡度的范围为 3%5%。 0063 与所述第二比较器连接， 在所述第二比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压 不平衡度越限警报的第二报警器 603。 0064 在所述第二单片机 601 计算得到的电压不平衡度超出了其正常范围， 说明三相电 容式电压互感器存在故障， 发出电压不平衡度越限警报信息。 当然， 如果所述幅值绝对值差 说 明 书 CN 102879630 A 6 5/6 页 7 值除以 U12 得到的值超过了 5%， 则发出 A 相电压不平衡度越限警报信息 ； 如果所述幅值。
25、绝 对值差值除以 U23 得到的值超过了 5%， 则发出 B 相电压不平衡度越限警报信息。 0065 需要说明的是， 本发明实施例公开处理器的结构并不局限于上述结构， 在实际应 用中， 所述第二单片机和所述第二比较器可以是合成于一体的一个具体结构， 例如同时具 有计算和比较功能的一个单片机， 当然， 所述第二单片机和所述第二比较器也可以是上述 相互独立的两个结构。在不脱离本发明整体设计思想的基础上的处理结构， 都应属于本发 明的保护范围。 0066 图 8 为本发明实施例公开的处理器第三结构示意图， 图 9 为图 8 所示实施例中计 算电压互感器幅值并报警的流程图， 参见图 8 和图 9 所示。
26、， 所述处理器 202 可以包括 ： 0067 判断任意一相的二次电压幅值是否超出预设的电压互感器幅值范围的第三比较 器 801。 0068 需要判断哪一相的幅值是否超范围时， 就选取对应的二次电压输出信号， 例如， 判 断 B 相二次电压幅值是否超标时， 计算 U2 和 U3 的矢量差值 U23， 将 U23 的幅值与预设的电 压互感器幅值进行比较。 0069 与所述第三比较器连接， 在所述第三比较器的判断结果为是的情况下， 发出电压 互感器幅值越限警报的第三报警器 802。 0070 在 U23 电容式电压互感器的二次电压幅值超出了其正常范围， 说明 B 相电容式电 压互感器存在故障， 例。
27、如内部绝缘故障， 发出 B 相电压互感器幅值越限警报信息。 0071 需要说明的是， 上述第一报警器、 第二报警器和第三报警器的具体实现可以是 LED 灯， 也可以是蜂鸣器， 也可以是 LED 灯和蜂鸣器的结合 ； 可以将不同参数的报警信号设置成 不同颜色的 LED 灯和 / 或不同频率的声音。 0072 本实施例中， 所述电容式电压互感器故障监测仪表能够采集三相电容式电压互感 器的三相二次电压， 并通过对所述三相二次电压的处理计算， 得到需要了解的参数信息， 最 后根据所述参数判断电容式电压互感器是否存在异常和故障。 电容式电压互感器故障监测 仪在应用时直接连接于电力设备上， 不需要改变原有。
28、的电力设备结构， 且故障判断依据的 参数直接由电容式电压互感器输出电压计算而来， 参数稳定可靠， 整体降低了电力系统的 运行风险， 提高了系统可靠性。 0073 实施例二 0074 图 10 为本发明实施例公开的电容式电压互感器故障监测仪表第二结构示意图， 参见图 10 所示， 所述电容式电压互感器故障监测仪表 100 可以包括 ： 0075 采集三相电容式电压互感器的每一相的二次电压的数据采集器 201。 0076 与所述数据采集器连接， 处理所述每一相的二次电压得到三相开口三角电压、 电 压不平衡度和电压互感器幅值中的任意一个或多个参数， 判断所述三相开口三角电压、 电 压不平衡度和电压互。
29、感器幅值中的任一个或多个是否超出预设标准范围， 并在判断结果为 是时， 发出相应的越限警报的处理器 202。 0077 与所述处理器 202 连接， 存储有越限警报信号与故障类别对应关系表的存储器 203。 0078 其中， 一种报警信号可能对应多个可能的故障， 例如， 在出现三相开口三角电压越 限警报信号时， 可能的故障有电容式电压互感器内部绝缘故障和漏电故障。 说 明 书 CN 102879630 A 7 6/6 页 8 0079 与所述处理器 202 连接， 依据所述越限警报信号与故障类别对应关系表中的对应 关系， 根据出现的越限警报信号查找出与所述越限警报信号对应的故障类别， 并显示所。
30、述 故障类别的显示器 204。 0080 当出现的越限警报信号对应多个可能的故障时， 运维工作人员需要根据实际情况 依次检查可能出现的故障， 直到找到真正的故障所在。 0081 所述显示器还可以用于在所述处理器 202 判断结果为否的情况下， 输出参数正常 指示信息的显示器。 0082 可以直接通过显示屏输出参数正常字样， 同时显示计算得到的三相开口三角电 压、 电压不平衡度和电压互感器幅值中任意一个或多个的数值。 0083 本实施例中， 电容式电压互感器故障监测仪表根据采集到的三相电容式电压互感 器的三相二次电压， 计算得到需要了解的参数信息， 最后根据所述参数判断电容式电压互 感器是否存在。
31、异常和故障。 该电容式电压互感器故障监测仪表在应用时直接连接于电力设 备上， 不需要改变原有的电力设备结构， 且故障判断依据的参数直接由电容式电压互感器 输出电压计算而来， 参数稳定可靠， 整体降低了电力系统的运行风险， 提高了系统可靠性。 同时该电容式电压互感器故障监测仪表能够预测可能的故障类型， 并通过显示设备将信息 传达给用户， 便于用户方便快速的定位故障并排除故障。 0084 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0085 还需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用。
32、来将一个 实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间 存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素， 而且 还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没 有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并不排除在包括所述要素的物 品或者设备中还存在另外的相同要素。 0086 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员。
33、来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 102879630 A 8 1/5 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102879630 A 9 2/5 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102879630 A 10 3/5 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102879630 A 11 4/5 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 102879630 A 12 5/5 页 13 图 8 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 102879630 A 13 。