一種斷路器不同期時間帶電測量裝置與測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種斷路器不同期時間帶電測量裝置，包括電磁波信號采集模塊、信號調(diào)理放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊。本發(fā)明利用射頻天線接收斷路器分/合閘時開關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號，經(jīng)過信號調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后送入處理模塊進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器不同期時間的帶電檢測，且無需使用任何裝置直接接觸斷路器，操作簡單快捷，極大地提高了檢測效率，能夠杜絕安全隱患。
【專利說明】一種斷路器不同期時間帶電測量裝置與測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于變電領(lǐng)域的測量裝置和測量方法，尤其涉及一種斷路器不同期時間帶電測量裝置與測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]斷路器是電網(wǎng)中數(shù)量最為龐大的電力設(shè)備，起著控制和保護的作用，一旦發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致電網(wǎng)事故，還可能導(dǎo)致現(xiàn)有事故的擴大，給國民經(jīng)濟和社會穩(wěn)定帶來巨大的負(fù)面影響。統(tǒng)計表明，70%以上的斷路器故障屬于機械性質(zhì)，不同期時間是表征斷路器機械特性的重要指標(biāo)。斷路器的不同期時間是指斷路器在分/合閘時，三相中分/合時間最大值與最小值的差值。不同期時間越長，電網(wǎng)處于非全相工作的時間越長，產(chǎn)生過電壓的可能性越大，對電網(wǎng)的損害越大。因而，相關(guān)規(guī)程明確規(guī)定了斷路器的不同期時間限值，即分閘的不同期時間不得超過3ms，合閘的不同期時間不得超過5ms。
[0003]現(xiàn)有斷路器不同期時間的測量方法主要包括:電秒表法、示波器法及開關(guān)動特性測試儀法等。電秒表法測量結(jié)果直觀，但精度較差，現(xiàn)在已很少使用。示波器法雖然接線較為復(fù)雜，儀器昂貴，但測量精度高，自由度大，適宜在一些特殊測量中應(yīng)用，如僅需測量單個斷口時間參數(shù)等。開關(guān)動作特性測試儀將所有測量步驟程序化，使用簡單方便，是當(dāng)前使用最為廣泛的時間參數(shù)測量方法?，F(xiàn)有斷路器不同期時間的測量方法中普遍存在以下問題:
1.無法在線進行檢測。當(dāng)前所有的測試方法都需要在斷路器斷口上接線，將斷路器退出運行進行離線測試，無法實現(xiàn)帶電監(jiān)測。而斷路器實際運行過程中，開斷與閉合開關(guān)過程中均有負(fù)荷電流引起的電動力參與。當(dāng)斷路器存在某種缺陷時，離線測試的結(jié)果可能滿足相關(guān)要求，卻掩蓋了缺陷。由于電動力的存在，存在缺陷的斷路器帶負(fù)荷進行分?jǐn)嗯c閉合時，其時間參數(shù)就很可能不滿足相關(guān)要求，繼而引起開關(guān)事故。
[0004]2.測量周期長。由于無法在線測量，斷路器特性測試只能在停電期間進行，測試間隔長，數(shù)據(jù)缺乏連續(xù)性，無法及時反映斷路器性能的變化。
[0005]3.接線復(fù)雜。傳統(tǒng)特性參數(shù)測量需要斷開斷路器與系統(tǒng)的連接，在各端口兩端接線，還要在斷路器的操作控制回路中接線，對于大型的多斷口斷路器來說，接線點多，需要登高操作，在運行中的變電站，存在安全風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種斷路器不同期時間帶電測量裝置與測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器不同期時間的帶電檢測，無需直接接觸斷路器，操作簡單快捷，極大地提高了檢測效率，能夠杜絕安全隱患。
[0007]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種斷路器不同期時間帶電測量裝置，包括電磁波信號采集模塊、信號調(diào)理放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊，電磁波信號采集模塊的信號輸出端連接信號調(diào)理放大模塊的信號輸入端，信號調(diào)理放大模塊的信號輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端連接處理模塊的信號輸入端，處理模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端。
[0008]所述的信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器。
[0009]所述的電磁波信號采集模塊采用平面等角螺旋射頻天線。
[0010]一種利用權(quán)利要求1所述的測量裝置進行斷路器不同期時間帶電測量的方法，包括以下步驟:
A:利用電磁波信號采集模塊采集斷路器因分/合閘而產(chǎn)生開關(guān)電弧時激發(fā)出的射頻電磁波，并將采集到的信號發(fā)送至信號調(diào)理放大模塊；
B:利用信號調(diào)理放大模塊對電磁波信號采集模塊采集到的信號進行濾波和放大處理，并將處理過的信號發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行轉(zhuǎn)換；
C:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送至處理模塊進行處理；
D:處理模塊對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間，并通過顯示模塊進行顯示。
[0011]所述的電磁波信號采集模塊采用射頻天線，射頻天線的工作頻帶為500MHZ-2GHZ。
[0012]所述的信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器，信號調(diào)理器的下限截止頻率不低于500MHz，上線截止頻率不高于2GHz，頻帶內(nèi)的增益為不低于20dB ;功率放大器的下限截止頻率為1GHz，上限截止頻率為2GHz，頻帶內(nèi)的增益為20dB ;對射頻天線所采集到的射頻信號進行包絡(luò)檢波的持續(xù)時間不低于150 μ S。
[0013]步驟A中，電磁波信號采集模塊的采樣率不低于IMS/s。
[0014]所述的射頻天線為平面等角螺旋射頻天線。
[0015]所述的步驟A中，平面等角螺旋射頻天線的放置位置對準(zhǔn)斷路器中間相。
[0016]處理模塊對射頻天線所采集到的射頻信號進行包絡(luò)檢波的持續(xù)時間不低于150 μ S。
[0017]本發(fā)明利用射頻天線接收斷路器分/合閘時開關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號，經(jīng)過信號調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后送入處理模塊進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器不同期時間的帶電檢測，且無需使用任何裝置直接接觸斷路器，操作簡單快捷，極大地提高了檢測效率，能夠杜絕安全隱患。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述斷路器不同期時間帶電測量裝置的原理框圖；
圖2為本發(fā)明所述斷路器不同期時間帶電測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明包括電磁波信號采集模塊、信號調(diào)理放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊。電磁波信號采集模塊的信號輸出端連接信號調(diào)理放大模塊的信號輸入端，信號調(diào)理放大模塊的信號輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端連接處理模塊的信號輸入端，處理模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端。
[0020]電磁波信號采集模塊用于采集因斷路器因分/合閘而產(chǎn)生開關(guān)電弧時所激發(fā)出的射頻電磁波，并將采集到的信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號后發(fā)送至信號調(diào)理放大模塊。為了保證采集效果，電磁波信號采集模塊采用平面等角螺旋射頻天線，平面等角螺旋射頻天線的工作頻帶為500MHz-2GHz，可以避開變電站的電暈等干擾，并保證能夠捕捉到較廣范圍內(nèi)的信號；平面等角螺旋射頻天線的放置位置對準(zhǔn)斷路器中間相，以保證信號接收范圍均勻。
[0021]信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器，用于對射頻天線所采集到的信號進行濾波和放大處理，消除在變電站內(nèi)射頻天線接所采集到的電磁波干擾信號，同時放大斷路器分/合閘時開關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號，提高信噪比。
[0022]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將信號調(diào)理放大模塊發(fā)送的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號發(fā)送至處理模塊進行處理。
[0023]處理模塊對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明所述的斷路器不同期時間帶電測量的方法，包括以下步驟:
A:利用電磁波信號采集模塊采集斷路器因分/合閘而產(chǎn)生開關(guān)電弧時激發(fā)出的射頻
電磁波，并將采集到的信號發(fā)送至信號調(diào)理放大模塊。
[0025]斷路器在分/合閘時會產(chǎn)生開關(guān)電弧，繼而激發(fā)出射頻電磁波向四周傳播。由于電磁波以光速進行傳播，天線接收到射頻電磁波的時刻與斷路器在分/合閘時刻的時延在納秒量級，較之?dāng)嗦菲鞑煌跁r間的毫秒量級，時延可以忽略不計。因此，本發(fā)明采用射頻天線作為電磁波信號采集模塊，射頻天線的工作頻帶為500MHz-2GHz，可以避開變電站的電暈等干擾，并保證能夠捕捉到較廣范圍內(nèi)的信號。在檢測過程中，射頻天線的放置位置對準(zhǔn)斷路器中間相。本實施例中，電磁波信號采集模塊采用平面等角螺旋射頻天線。
[0026]B:利用信號調(diào)理放大模塊對電磁波信號采集模塊采集到的信號進行濾波和放大處理，并將處理過的信號發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行轉(zhuǎn)換；
信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器，可以消除在變電站內(nèi)射頻天線接收到的電磁波干擾信號，同時放大斷路器分/合閘時開關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號，提高信噪t匕。信號調(diào)理器的下限截止頻率不低于500MHz，上線截止頻率不高于2GHz，采用此頻帶可濾除變電站內(nèi)存在的電暈等干擾信號，在此頻帶內(nèi)的增益為不低于20dB。功率放大器的下限截止頻率為IGHz，上限截止頻率為2GHz，頻帶內(nèi)的增益為20dB ；
C:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送至處理模塊進行處理；
D:處理模塊對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間，并通過顯示模塊進行顯示。在進行斷路器不同期時間帶電測量過程中，射頻天線采樣率不低于lMS/s，對射頻天線所采集到的射頻信號進行包絡(luò)檢波的持續(xù)時間不低于150 μ S，以降低對射頻天線的要求。
[0027]本發(fā)明所述的斷路器不同期時間帶電測量的方法，可以利用射頻天線接收斷路器分/合閘時開關(guān)電弧產(chǎn)生的電磁波信號，經(jīng)過信號調(diào)理放大模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊處理后送入處理模塊進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器不同期時間的帶電檢測，且無需使用任何裝置直接接觸斷路器，操作簡單快捷，極大地提高了檢測效率，能夠杜絕安全隱患。
【權(quán)利要求】
1.一種斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:包括電磁波信號采集模塊、信號調(diào)理放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理模塊，電磁波信號采集模塊的信號輸出端連接信號調(diào)理放大模塊的信號輸入端，信號調(diào)理放大模塊的信號輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的信號輸出端連接處理模塊的信號輸入端，處理模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的電磁波信號采集模塊采用平面等角螺旋射頻天線。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的測量裝置進行斷路器不同期時間帶電測量的方法，其特征在于，包括以下步驟:A:利用電磁波信號采集模塊采集斷路器因分/合閘而產(chǎn)生開關(guān)電弧時激發(fā)出的射頻電磁波，并將采集到的信號發(fā)送至信號調(diào)理放大模塊；B:利用信號調(diào)理放大模塊對電磁波信號采集模塊采集到的信號進行濾波和放大處理，并將處理過的信號發(fā)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行轉(zhuǎn)換；C:模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送至處理模塊進行處理；D:處理模塊對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號進行分析處理，通過計算電磁波信號的時間差從而得出斷路器的分/合閘不同期時間，并通過顯示模塊進行顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的電磁波信號采集模塊采用射頻天線，射頻天線的工作頻帶為500MHz-2GHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的信號調(diào)理放大模塊包括信號調(diào)理器和功率放大器，信號調(diào)理器的下限截止頻率不低于500MHz，上線截止頻率不高于2GHz，頻帶內(nèi)的增益為不低于20dB ;功率放大器的下限截止頻率為1GHz，上限截止頻率為2GHz，頻帶內(nèi)的增益為20dB ;對射頻天線所采集到的射頻信號進行包絡(luò)檢波的持續(xù)時間不低于150 μ S。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:步驟Α中，電磁波信號采集模塊的采樣率不低于IMS/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的射頻天線為平面等角螺旋射頻天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:所述的步驟A中，平面等角螺旋射頻天線的放置位置對準(zhǔn)斷路器中間相。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的斷路器不同期時間帶電測量裝置，其特征在于:處理模塊對射頻天線所采集到的射頻信號進行包絡(luò)檢波的持續(xù)時間不低于150 μ S。
【文檔編號】G01R31/327GK103675666SQ201310692612
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】張欲曉, 黃興泉, 李成榕, 王偉, 羅豫, 張鴻雁 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)