一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號電纜；取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；取樣模塊包括電流傳感器模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；本實用新型提供一種一體化、可靠性高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單的并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置。
【專利說明】一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電氣設(shè)備狀態(tài)維修領(lǐng)域，特別是一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)電容器是電力系統(tǒng)的主要無功補償設(shè)備。由于并聯(lián)補償電容器數(shù)量龐大，運行中電容器故障也時有發(fā)生。并聯(lián)電容器在運行中過早損壞是多種因素的共同作用結(jié)果，直接危害電網(wǎng)穩(wěn)定運行。
[0003]目前對電容器裝置的監(jiān)測均為整組電容器的相間或單相段間的不平衡監(jiān)測，且現(xiàn)在的各種保護方式均存在保護盲區(qū)。當(dāng)整組電容器中的某臺或幾臺電容器部分或全部損壞后，保護裝置跳開開關(guān)，檢修人員要根據(jù)實際情況，測量每臺電容器的電容量，判斷每臺電容器的好壞，找到損壞的電容器后再換下。且上述檢測工作只有在電容器損壞、繼電保護動作跳開開關(guān)后才能進行，檢測前無法準確判斷故障電容器的損壞程度，檢查和維護工作量繁重，需要付出較大的人力物力，且耗費較多時間，影響設(shè)備正常運行。
[0004]由于現(xiàn)場電容器組的布置非常緊密，同一組中的電容器的不同串聯(lián)段之間電位不同，因此若要對組內(nèi)所 有電容器進行狀態(tài)信息的獲取，不能采用同一個電源對電容器監(jiān)測中的數(shù)據(jù)采集模塊供電，現(xiàn)有技術(shù)采用對組內(nèi)每個電容器配置獨立電源，這樣導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)消耗增多，造價成本高。同時電容器可供安裝傳感器的位置空間狹小，還要滿足不同電位之間的絕緣要求，因此對電容器在線監(jiān)測中的取樣傳感器也提出了比較高的要求。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種一體化、可靠性高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單的并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置。
[0006]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)解決方案為:一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
[0007]所述在線取能模塊是通過并聯(lián)電容器流過的電流提取能量，為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊提供電能；在線取能模塊是將電容器流過的電流變送為適合數(shù)據(jù)采集模塊采集的電壓信號。在線取能模塊和在線取能模塊采用一體化設(shè)計，以滿足電容器在線監(jiān)測的需要。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:1)本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置將取能模塊和取樣模塊一體化設(shè)計，使在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，滿足不同電位之間的絕緣要求；2)本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置中取能模塊通過電容器流過的電流提取能量，為在線監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊提供電能，節(jié)約了能源，降低了成本；3)本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置具有可靠性高的特點，提高電網(wǎng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對整個電力系統(tǒng)正常供電起著非常重要的作用。
[0009]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置中取能模塊的原理框圖。
[0011]圖2為本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置中前端沖擊保護模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]結(jié)合圖1、圖2、圖3，本實用新型的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
[0013]所述前端沖擊保護模塊和電壓保護能量泄放模塊都包括瞬變抑制二極管Dl和三極管NPN1,信號輸入端a與瞬變抑制二極管Dl負極的一端相連接，同時,信號輸入端a與三極管NPNl集電極的一端相連接；瞬變抑制二極管Dl正極的一端與三極管NPNl基極的一端相連接，三極管NPNl發(fā)射極的一端與信號輸出端b相連接。
[0014]所述電流傳感器采用環(huán)形，電流傳感器的內(nèi)徑不小于并聯(lián)電容器出線套管的直徑。
[0015]所述鐵芯選用超微晶合金材料，采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0016]所述殼體采用工程塑料材質(zhì)。
[0017]所述殼體內(nèi)用不飽和樹脂、滑石粉、固化劑、促進劑混合后澆注固化每個模塊。
[0018]下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步詳細的描述:
[0019]所述取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；
[0020]所述鐵芯選用超微晶合金材料,鐵芯截面選擇35mmX 45mm,采用圓環(huán)結(jié)構(gòu),套裝在并聯(lián)電容器接線柱上，減小啟動電流，提高能量傳遞效率，降低損耗；
[0021]所述取能線圈匝數(shù)的確定首先應(yīng)根據(jù)電磁學(xué)的基本理論確定線圈匝數(shù)和最小啟動電流間的基本關(guān)系，然后將線圈帶后續(xù)電路和實際負載進行實測確定。本實用新型中最終確定的匝數(shù)為200匝，采用漆包銅線均勻纏繞在鐵芯上；
[0022]所述前端沖擊保護模塊使用了瞬變抑制二極管(TVS)，TVS限制了感應(yīng)線圈輸出的沖擊電壓，防止雷電沖擊電流和瞬時故障大電流時燒毀電源電路；
[0023]所述整流模塊采用橋式整流結(jié)構(gòu)，濾波模塊采用Π型濾波電路，整流濾波后電壓Udc隨著母線電流升高而升高，鐵芯飽和后，感應(yīng)出的電壓也較高，須限制過電壓以使DC/DC變換電源輸出模塊免受損壞；因此在DC/DC變換電源輸出模塊前增加了電壓保護能量泄放模塊，當(dāng)電壓Udc較高時，穩(wěn)壓二極管Dl擊穿，額定電流為IOA的大功率三極管工作，多余能量被泄放；當(dāng)電壓Udc較低時，Dl不會被擊穿，故不會影響啟動電流或小電流下電源的正常工作。
[0024]所述取能線圈兩端的感應(yīng)電壓經(jīng)過整流、濾波后得到的直流電壓會隨電容器電流的波動、負載和溫度的變化而變化。因此需要經(jīng)DC/DC變換電源輸出模塊處理以維持輸出直流電壓穩(wěn)定，從而滿足無線數(shù)據(jù)采集的供電需求。本實用新型中DC/DC變換電源輸出模塊電路采用LT3748控制器來實現(xiàn)12V的穩(wěn)壓輸出。
[0025]本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置中的取能模塊當(dāng)電容器運行電流在20-100A范圍內(nèi)變化時，輸出為12V直流電壓，功率大于3W。
[0026]所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接。所述電流傳感器采用環(huán)形鐵芯，一次側(cè)電流為電容器運行電流，二次側(cè)通過并聯(lián)一個電阻實現(xiàn)電壓信號輸出；根據(jù)現(xiàn)場電容器的正常運行電流，要求當(dāng)一次電流為20A，傳感器其二次輸出電壓不小于1.25V,即靈敏度為62.5mV/A ;且當(dāng)一次電流在20?80A范圍內(nèi)變化時，二次電流與一次電流的比值基本上保持不變；所述電流傳感器的內(nèi)徑不小于電容器出線套管的直徑，可安裝在電容器出線套管的根部，滿足不同電位之間的絕緣要求，便于工作人員安裝。
[0027]通過本實用新型并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，使在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，降低了成本，滿足了不同電位之間的絕緣要求。
【權(quán)利要求】
1.一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括殼體、取能模塊、取樣模塊、電流信號電纜和電源電纜；所述殼體內(nèi)安裝有取能模塊和取樣模塊，取能模塊通過電源電纜與取樣模塊相連接，殼體內(nèi)引出電流信號電纜；其中，取能模塊包括鐵芯、取能線圈、前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊，鐵芯套在并聯(lián)電容器的接線柱上，鐵芯一側(cè)設(shè)有取能線圈，取能線圈依次連接前端沖擊保護模塊、整流模塊、濾波模塊、電壓保護能量泄放模塊和DC/DC變換電源輸出模塊；所述取樣模塊包括電流傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊，電流傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊相連接；所述電流信號電纜一端與取樣模塊中數(shù)據(jù)采集模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述前端沖擊保護模塊和電壓保護能量泄放模塊都包括瞬變抑制二極管[D1]和三極管[NPN1]，信號輸入端a與瞬變抑制二極管[D1]負極的一端相連接，同時,信號輸入端a與三極管[NPN1]集電極的一端相連接；瞬變抑制二極管[D1]正極的一端與三極管[NPN1]基極的一端相連接，三極管[NPN1]發(fā)射極的一端與信號輸出端b相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電流傳感器采用環(huán)形，電流傳感器的內(nèi)徑不小于并聯(lián)電容器出線套管的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述鐵芯選用超微晶合金材料，采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)電容器一體化在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述殼體采用工程塑料材質(zhì)。
【文檔編號】G01R31/00GK203759142SQ201320776216
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】李妍, 朱立位, 尹雷, 楊浩, 周光宇, 張勇, 伏祥運, 何玲 申請人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司連云港供電公司