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1、(10)申请公布号 CN 103675593 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103675593 A (21)申请号 201310666371.9 (22)申请日 2013.12.11 G01R 31/02(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100031 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 国网浙江省电力公司 国网浙江省电力公司衢州供电公司 国网浙江江山市供电公司 江山市电力发展有限责任公司 (72)发明人 谢洪峰 姜咏波 郑文新 上官宏辉 张剑云 郑向农 刘雄兵 何荣慧 (74)专利代理机构 杭州九洲专利事务。
2、所有限公 司 33101 代理人 沈建琴 (54) 发明名称 铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统及方法 (57) 摘要 一种铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统及 方法， 包括电流信号采集单元、 电压信号采集单 元、 电压信号无线传输单元、 电流电压信号同步综 合分析计算单元、 无线传输单元、 平板电脑， 所述 电压信号采集单元将采集到的电压信号经调理电 路后通过无线传输单元上传到电流电压信号同步 综合分析计算单元， 电流信号采集单元将采集到 的电流信号经调理电路后， 发送到电流电压信号 同步综合分析计算单元进行存储、 同步、 综合分析 后， 通过无线传输单元发送到平板电脑上的软件 进行分析、 计算。
3、数据并显示波形 ； 它采用互感的 方式进行采样， 保证采样的安全性 ； 在测量端采 用无线传输的方式进行采集端与人机交互端的传 输。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103675593 A CN 103675593 A 1/2 页 2 1. 一种铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 包括电流信号采集单元、 电压信号采集 单元、 电压信号无线传输单元、 电流电压信号同步综合分析计算单元、 无线传输单元、 平板 电脑， 其特征是 ： 所。
4、述电压信号采集单元将采集到的电压信号经调理电路后通过无线传输 单元上传到电流电压信号同步综合分析计算单元， 电流信号采集单元将采集到的电流信号 经调理电路后， 发送到电流电压信号同步综合分析计算单元进行存储、 同步、 综合分析后， 通过无线传输单元发送到平板电脑上的软件进行分析、 计算数据并显示波形。 2. 如权利要求 1 所述的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 其特征是 ： 所述的电流 电压信号同步综合分析计算单元包括同步控制模块、 数据存储单元、 FPGA 和 ARM 主芯片， 电 流信号采集单元和电压信号采集单元通过无线传输单元同步传输采集信号， 在同步控制模 块的作用下， 电流信号采。
5、集单元和电压信号采集单元开始同时进行 A/D 转换， 转换完成后 将各自采集的数据进行存储等待调用。 3. 如权利要求 1 所述的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 其特征是 ： 所述的电流 信号采集单元包括穿芯电流传感器、 信号调理滤波模块、 信号调理放大模块、 A/D 转换模块， 它采用电流传感器穿芯的方式进行电流采集， 电流传感器副方采集到的电流信号通过调理 放大滤波电路将信号进行调理滤除干扰信号， 传输至数据存储单元进行数据存储及计算。 4. 如权利要求 1 所述的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 其特征是 ： 所述的电压 信号采集单元包括电压隔离互感器、 信号调理滤波模块、 A/D。
6、 转换模块、 数据存储单元， 它采 用从 PT 二次侧接线的方式将电压信号输入， 通过电压互感器隔离， 然后将信号进行调理滤 波， 传输至数据存储单元， 等待无线数据发送端进行数据发送。 5. 如权利要求 1 所述的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 其特征是 ： 所述的电压 信号无线传输单元包括电压信号发送单元及电压信号接收单元、 功率放大器和全向天线， 电压信号采集单元将采集到的数据通过无线发射模块进行载波调制加密经过功率放大器 放大后通过全向天线发送， 电压信号接收单元通过全向天线接收无线电波， 经过解密解调 还原电压信号， 将数据存入数据存储单元等待调用。 6. 如权利要求 1 所述的。
7、铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 其特征是 ： 所述的无线 传输单元包括蓝牙通讯模块， 电流电压信号同步综合分析计算单元计算的结果在 ARM 主芯 片的控制下通过蓝牙通讯模块将数据通过无线蓝牙传输至平板电脑人机交互界面进行软 件分析处理。 7. 一种利用权利要求 1-6 所述系统的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试方法， 其特征在 于包括 ： （1） 预置的穿芯式电流传感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放大模块、 A/D 转换模 块组成电流信号采集单元， 负责采集电流信号、 初步处理并放入数据存储模块 ； 数据存储模 块安置于电流信号采集单元处， 并装有无线接收模块、 功率放大器、 全向天线以接。
8、收电压信 号 ； （2） 从 PT 二次侧采集电压信号， 电压互感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放大模 块、 A/D 转换模块组成电压信号采集单元， 负责采集电压信号、 初步处理， 该单元还装有无线 发射模块、 功率放大器、 全向天线， 将电压信号无线传输入数据存储模块 ； （3） 数据存储模块、 同步控制模块、 FPGA、 ARM 主芯片组成同步综合分析计算单元， 计算 结果通过蓝牙通讯模块传输至平板电脑 ； 权 利 要 求 书 CN 103675593 A 2 2/2 页 3 （4） 平板电脑上装有氧化锌避雷器带电测试软件， 将通过蓝牙通讯模块上传的数据进 行滤除干扰、 数据存储分析、。
9、 图表制作后期处理并可在人机交互界面上显示。 权 利 要 求 书 CN 103675593 A 3 1/4 页 4 铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 应用于电力测试领域。 技术背景 0002 氧化锌避雷器带电测试是设备状态评价中的一个重要组成部分， 它主要通过对氧 化锌避雷器正常带电工作时的泄漏电流、 阻性电流分量、 容性电流分量进行测量、 分解、 分 析， 从而定量分析氧化锌避雷器带电工作状态下的实时情况， 为电网公司对变电站内氧化 锌避雷器日常维护工作提供有力的依据及数据支撑。 0003 氧化锌避雷器带电测试在全国。
10、范围内已经有较为广泛的运用， 从近年来国家电网 及南方电网使用情况来看。对于 35kV 铠装柜内氧化锌避雷器， 由于安装在铠装柜内， 在正 常工作的状态下铠装柜不允许打开， 所以若需要对其内部的氧化锌避雷器进行带电测试， 需要将铠装柜内氧化锌避雷器的电压、 泄漏电流等电气信号传输到柜外， 方可对柜内的氧 化锌避雷器性能参数进行采集和测量。 0004 此外， 铠装柜外壳接地， 是一个良好的屏蔽体， 但是由于铠装柜内空间有限， 铠装 柜内氧化锌避雷器等电气设备安装相对密集， 柜内氧化锌避雷器在工作状态下无可避免的 会对相邻相间的氧化锌避雷器产生空间、 相间的干扰， 这些干扰因素会对测试结果造成影 。
11、响， 影响程度有多大。 发明内容 0005 为解决上述技术问题， 本发明旨在提供一种铠装柜内避雷器带电测试系统， 采用 预装传感器， 通过无线采集的方式对柜内氧化锌避雷器的工作状态进行测试及测量。 0006 为实现上述目的， 本发明采用了如下技术方案 ： 一种铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 包括电流信号采集单元、 电压信号采集单 元、 电压信号无线传输单元、 电流电压信号同步综合分析计算单元、 无线传输单元、 平板电 脑， 所述电压信号采集单元将采集到的电压信号经调理电路后通过无线传输单元上传到电 流电压信号同步综合分析计算单元， 电流信号采集单元将采集到的电流信号经调理电路 后， 发送到。
12、电流电压信号同步综合分析计算单元进行存储、 同步、 综合分析后， 通过无线传 输单元发送到平板电脑上的软件进行分析、 计算数据并显示波形。 0007 所述的电流电压信号同步综合分析计算单元包括同步控制模块、 数据存储单元、 FPGA 和 ARM 主芯片， 电流信号采集单元和电压信号采集单元通过无线传输单元同步传输采 集信号， 在同步控制模块的作用下， 电流信号采集单元和电压信号采集单元开始同时进行 A/D 转换， 转换完成后将各自采集的数据进行存储等待调用。 0008 所述的电流信号采集单元包括穿芯电流传感器、 信号调理滤波模块、 信号调理放 大模块、 A/D 转换模块， 它采用电流传感器穿芯。
13、的方式进行电流采集， 电流传感器副方采集 到的电流信号通过调理放大滤波电路将信号进行调理滤除干扰信号， 传输至数据存储单元 进行数据存储及计算。 说 明 书 CN 103675593 A 4 2/4 页 5 0009 所述的电压信号采集单元包括电压隔离互感器、 信号调理滤波模块、 A/D 转换模 块、 数据存储单元， 它采用从 PT 二次侧接线的方式将电压信号输入， 通过电压互感器隔离， 然后将信号进行调理滤波， 传输至数据存储单元， 等待无线数据发送端进行数据发送。 0010 所述的电压信号无线传输单元包括电压信号发送单元及电压信号接收单元、 功率 放大器和全向天线， 电压信号采集单元将采集。
14、到的数据通过无线发射模块进行载波调制加 密经过功率放大器放大后通过全向天线发送， 电压信号接收单元通过全向天线接收无线电 波， 经过解密解调还原电压信号， 将数据存入数据存储单元等待调用。 0011 所述的无线传输单元包括蓝牙通讯模块， 电流电压信号同步综合分析计算单元计 算的结果在 ARM 主芯片的控制下通过蓝牙通讯模块将数据通过无线蓝牙传输至平板电脑 人机交互界面进行软件分析处理。 0012 一种利用所述系统的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试方法， 包括 ： （1） 预置的穿芯式电流传感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放大模块、 A/D 转换模 块组成电流信号采集单元， 负责采集电流信号、 。
15、初步处理并放入数据存储模块 ； 数据存储模 块安置于电流信号采集单元处， 并装有无线接收模块、 功率放大器、 全向天线以接收电压信 号 ； （2） 从 PT 二次侧采集电压信号， 电压互感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放大模 块、 A/D 转换模块组成电压信号采集单元， 负责采集电压信号、 初步处理， 该单元还装有无线 发射模块、 功率放大器、 全向天线， 将电压信号无线传输入数据存储模块 ； （3） 数据存储模块、 同步控制模块、 FPGA、 ARM 主芯片组成同步综合分析计算单元， 计算 结果通过蓝牙通讯模块传输至平板电脑 ； （4） 平板电脑上装有氧化锌避雷器带电测试软件， 将通过蓝。
16、牙通讯模块上传的数据进 行滤除干扰、 数据存储分析、 图表制作后期处理并可在人机交互界面上显示。 0013 有益效果 ： 它采用互感的方式进行采样， 保证采样的安全性 ； 在测量端采用无线 传输的方式进行采集端与人机交互端的传输， 使测试人员可以在与柜体保持一定安全距离 的情况下手持平板电脑测量。同时采用科学测量模拟建模计算的方法， 避免了测量结果的 不真实性、 不科学性。 附图说明 0014 图 1 为本发明的系统原理框图。 0015 图 2 为本发明的电流信号采集单元结构图。 0016 图 3 为本发明的电压信号采集单元结构图。 0017 图 4 为本发明的电压信号无线传输单元结构图。 0。
17、018 图 5 为本发明的电流电压信号同步综合分析计算单元结构图。 0019 图 6 为本发明的无线传输单元结构图。 具体实施方式 0020 参见图1。 本实施例的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试系统， 包括电流信号采集单 元、 电压信号采集单元、 电压信号无线传输单元、 电流电压信号同步综合分析计算单元、 无 线传输单元、 平板电脑， 所述电压信号采集单元将采集到的电压信号经调理电路后通过无 说 明 书 CN 103675593 A 5 3/4 页 6 线传输单元上传到电流电压信号同步综合分析计算单元， 电流信号采集单元将采集到的电 流信号经调理电路后， 发送到电流电压信号同步综合分析计算单元进。
18、行存储、 同步、 综合分 析后， 通过无线传输单元发送到平板电脑上的软件进行分析、 计算数据并显示波形。 0021 见图 5， 所述的电流电压信号同步综合分析计算单元包括同步控制模块、 数据存储 单元、 FPGA 和 ARM 主芯片， 电流信号采集单元和电压信号采集单元通过无线传输单元同步 传输采集信号， 在同步控制模块的作用下， 电流信号采集单元和电压信号采集单元开始同 时进行 A/D 转换， 转换完成后将各自采集的数据进行存储等待调用。 0022 见图 2， 所述的电流信号采集单元包括穿芯电流传感器、 信号调理滤波模块、 信号 调理放大模块、 A/D 转换模块， 它采用电流传感器穿芯的方式。
19、进行电流采集， 电流传感器副 方采集到的电流信号通过调理放大滤波电路将信号进行调理滤除干扰信号， 传输至数据存 储单元进行数据存储及计算。 0023 见图 3， 所述的电压信号采集单元包括电压隔离互感器、 信号调理滤波模块、 A/D 转换模块、 数据存储单元， 它采用从 PT 二次侧接线的方式将电压信号输入， 通过电压互感 器隔离调压， 然后将信号进行调理滤波， 传输至数据存储单元， 等待无线数据发送端进行数 据发送。 0024 见图 4， 所述的电压信号无线传输单元包括电压信号发送单元及电压信号接收单 元、 功率放大器和全向天线， 电压信号采集单元将采集到的数据通过无线发射模块进行载 波调制。
20、加密经过功率放大器放大后通过全向天线发送， 电压信号接收单元通过全向天线接 收无线电波， 经过解密解调还原电压信号， 将数据存入数据存储单元等待调用。 0025 见图 6， 所述的无线传输单元包括蓝牙通讯模块， 电流电压信号同步综合分析计算 单元计算的结果在 ARM 主芯片的控制下通过蓝牙通讯模块将数据通过无线蓝牙传输至平 板电脑人机交互界面进行氧化锌避雷器带电测试软件分析处理并在人机交互界面上显示。 0026 一种利用所述系统的铠装柜内氧化锌避雷器带电测试方法， 包括 ： （1） 预置的穿芯式电流传感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放大模块、 A/D 转换模 块组成电流信号采集单元， 负责。
21、采集电流信号、 初步处理并放入数据存储模块。 数据存储模 块安置于电流信号采集单元处， 并装有无线接收模块、 功率放大器、 全向天线以接收电压信 号。 0027 （2） 从 PT 二次侧采集电压信号， 电压互感器与信号调理及滤波模块、 信号调理放 大模块、 A/D 转换模块组成电压信号采集单元， 负责采集电压信号、 初步处理。该单元还装 有无线发射模块、 功率放大器、 全向天线， 将电压信号无线传输入数据存储模块。 0028 （3） 数据存储模块、 同步控制模块、 FPGA、 ARM 主芯片组成同步综合分析计算单元。 计算结果通过蓝牙通讯模块传输至平板电脑。 0029 （4） 平板电脑上装有氧。
22、化锌避雷器带电测试软件， 将通过蓝牙通讯模块上传的数 据进行滤除干扰、 数据存储分析、 图表制作等后期处理并可在人机交互界面上显示。 0030 铠装柜内由于结构相对紧凑， 柜内氧化锌避雷器在工作状态下无可避免的会对相 邻相间的氧化锌避雷器产生空间、 相间的干扰， 这些干扰因素会对测试结果造成影响， 影响 程度有多大， 如何将这些干扰滤除掉， 成为制约铠装柜内氧化锌避雷器带电测试工作的因 素。 0031 铠装柜内氧化锌避雷器带电测试方法， 还包括铠装柜内干扰信号的滤除方法， 氧 说 明 书 CN 103675593 A 6 4/4 页 7 化锌避雷器下端接地引向线穿芯电流传感器外壳采用金属外壳并。
23、且屏蔽接地， 同时穿芯电 流传感器副端引出的测试线采用屏蔽线作为引出线。 这样从一定程度上避免了由于传感器 与引出线受到干扰从而对测量结果造成影响， 另一方面， 铠装柜内干扰信号的滤除方法采 用三维建模的方式， 对铠装柜内电气件进行建模， 将影响测量结果的干扰因素量化， 通过量 化的方式分析计算， 将主要可能影响测量结果的干扰因素量化， 通过量化的方式分析计算， 从而分析出铠装柜内氧化锌避雷器在相间、 空间受到的干扰， 相比采用长期测量经验以人 为的方式对测量结果进行校正， 将干扰因素量化， 通过科学计算的方式得出的干扰因素更 为科学合理， 同时也可以避免经验操作中可能忽略掉的一些错误因素。 。
24、0032 通过以上方法可以实现在柜外对工作状态下的氧化锌避雷器进行测量， 同时也能 通过量化的方式得到铠装柜内可能制约氧化锌避雷器带电测试结果的干扰因素， 但是如果 通过人工的方式将干扰因素从测量结果中滤除， 无疑会给现场测试工作带来一定的难度， 从测量的准确性以及操作的便捷性考虑， 可将通过量化计算得到的干扰因素植入进氧化锌 避雷器带电测试的软件程序中， 从而针对不同空间结构的氧化锌避雷器， 只需要采用相对 应的测试软件进行测量， 就可以得到已还原的真实的测量结果， 为铠装柜内氧化锌避雷器 带电测试提供可靠的解决方法。 说 明 书 CN 103675593 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103675593 A 8 2/4 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103675593 A 9 3/4 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103675593 A 10 4/4 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103675593 A 11 。