本發(fā)明涉及變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能組件作為智能變電站設(shè)備層的關(guān)鍵設(shè)備，是服務(wù)于一次設(shè)備的測(cè)量、控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、計(jì)量、保護(hù)等各種附屬裝置的集合，包括各種一次設(shè)備控制器及就地布置的測(cè)控、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、計(jì)量、保護(hù)裝置等，智能組件促進(jìn)了一次設(shè)備的智能化。在電力系統(tǒng)中，因變電站和換流站匯集了眾多一次和二次電力設(shè)備，使得變電站和換流站內(nèi)的電磁環(huán)境極為惡劣一些智能組件就在變電站一次設(shè)備旁，使得變電站智能組件的電磁兼容問題更為突出。所以對(duì)智能組件可能受到的電磁干擾進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)保證智能組件的正常工作，提高智能組件的抗干擾能力來說是非常有必要的，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多操作復(fù)雜，造價(jià)昂貴，且不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，針對(duì)這些弊端，本發(fā)明建立了一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能對(duì)變電站智能組件的電磁干擾進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，能夠自動(dòng)測(cè)量并上傳至監(jiān)測(cè)終端，測(cè)量人員能夠在遠(yuǎn)離設(shè)備的工作區(qū)內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和分析。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加全面而及時(shí)，對(duì)分析智能組件的電磁干擾有很大的參考價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，可以自動(dòng)、長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)變電站智能組件的電磁干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)量并上傳至測(cè)量終端，而無需繁雜的人工操作。使測(cè)量數(shù)據(jù)更加全面而準(zhǔn)確。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，包括內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)、和計(jì)算機(jī)連接的顯示屏以及示波器、電壓探頭，電壓探頭的一端連接在智能組件的控制電纜上，另一端接示波器，以觀察控制電纜芯皮電位差，并將這種電位差信號(hào)傳送給示波器；所述示波器一端與電壓探頭相連接，一端與計(jì)算機(jī)相連接，將電壓探頭所測(cè)的控制電纜芯皮電位差以波形的形式進(jìn)行顯示；所述計(jì)算機(jī)通過USB接口與示波器相連接，所述計(jì)算機(jī)和示波器并連連接有GPS時(shí)鐘控制器。作為校正計(jì)算機(jī)和示波器時(shí)鐘信號(hào)的基準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算機(jī)與示波器通信的同步時(shí)鐘一致。

示波器作為信號(hào)采集和處理的中心元件，通過電壓探頭與智能組件的控制電纜相連，通過測(cè)量控制電纜上的芯皮電位差來顯示智能組件受到的電磁干擾情況，示波器將采集到的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)傳輸線將數(shù)據(jù)傳送至內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)的控制終端，測(cè)量人員就能在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)的獲取示波器的測(cè)量結(jié)果，并通過監(jiān)測(cè)軟件調(diào)整示波器的測(cè)量參數(shù)。內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)處理功能，便于人們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。示波器傳輸過來的數(shù)據(jù)可以直接保存到計(jì)算機(jī)的硬盤上，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和保存數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)回看已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)波形，并對(duì)文件進(jìn)行移動(dòng)和刪除。示波器的接口為USB接口，所以確定示波器和計(jì)算機(jī)的通信方式為串口通信方式。設(shè)置通信端口的參數(shù)，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)位。Labview監(jiān)測(cè)軟件，界面友好，操作簡(jiǎn)單，功能清晰，便于測(cè)量人員使用。監(jiān)測(cè)軟件對(duì)示波器的控制通過VISA庫函數(shù)和SCPI命令集實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的SCPI命令，大大提高了編程效率，且SCPI命令兼容多種儀器，方便測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)和拓展。

串口通信參數(shù)設(shè)置包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)位。波特率衡量通信速度的參數(shù)。數(shù)據(jù)位衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。停止位表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1,1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。奇偶校驗(yàn)位:串口通信中一種的檢錯(cuò)方式。有4種檢錯(cuò)方式:偶、奇、高和低。這樣使得接收設(shè)備能夠知道某一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。

GPS時(shí)鐘作為計(jì)算機(jī)和示波器自身時(shí)鐘的基準(zhǔn)，保證二者的時(shí)鐘同步，使數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的發(fā)送和接收實(shí)現(xiàn)同步。

Labview提供了模擬真實(shí)儀器的前面板和強(qiáng)大的數(shù)學(xué)處理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控軟件標(biāo)準(zhǔn)，為用戶設(shè)計(jì)開發(fā)不同的先進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)提供了軟件支持。本發(fā)明中就是應(yīng)用了VISA節(jié)點(diǎn)，方便地設(shè)計(jì)出了串口通信程序。

SCPI命令可分成以下兩組：SCPI通用命令和儀器指定的SCPI命令。應(yīng)用VISA庫函數(shù)，將SCPI命令通過USB口發(fā)送至儀器，儀器接收SCPI命令后，對(duì)其進(jìn)行解析，產(chǎn)生響應(yīng)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過USB口返回至計(jì)算機(jī)。這就是監(jiān)測(cè)軟件對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的基本原理。通過測(cè)量?jī)x器開發(fā)商提供的編程手冊(cè)可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量?jī)x器各種功能的控制，通過調(diào)用SCPI命令，將各個(gè)功能封裝成子VI，再集成為一個(gè)完整的labview程序，就可以實(shí)現(xiàn)如對(duì)儀器控制，數(shù)據(jù)的保存和查看，波形分析等功能。編程人員可以方便的選擇所需的功能，自由開發(fā)測(cè)試系統(tǒng)。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述智變電站智能組件電磁干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括電源模塊，所述電源模塊與示波器相連接，為示波器提供工作電源。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電源模塊包括鋰電池組和逆變器，所述鋰電池組通過逆變器與示波器相連接。電源選用可充電的鋰電池組，其直流電輸出通過逆變器轉(zhuǎn)換為工頻市電，因?yàn)槌静ㄆ魍鈧鬏斈K和信號(hào)傳感模塊全為無源元件，所以電源只需為示波器供電即可使測(cè)量系統(tǒng)正常工作。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述示波器為數(shù)字存儲(chǔ)式示波器，更準(zhǔn)確的說是泰克數(shù)字存儲(chǔ)式示波器，最高采樣速率達(dá)2GS/s，帶寬200MHz；可以準(zhǔn)確、清晰的顯示波形信號(hào)的細(xì)節(jié)，示波器將電壓信號(hào)收集、處理后通過傳輸線與計(jì)算機(jī)相連。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電壓探頭為無源電壓探頭，直接與控制電纜相連的探頭采用無源電壓探頭，帶寬為直流到200MHz，上升時(shí)間小于2.3ns，能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，且無源探頭減小了探頭本身對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。電壓探頭與示波器的連接簡(jiǎn)單方便，且有物理鎖定裝置，保證信號(hào)良好傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)有干擾發(fā)生時(shí)，測(cè)量控制電纜的芯皮電位差即可監(jiān)測(cè)干擾。無源電壓探頭能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，示波器能精確捕捉到產(chǎn)生干擾的高頻瞬態(tài)信號(hào)，測(cè)量人員能遠(yuǎn)程獲取波形數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測(cè)控制電纜上芯皮電位差的變化情況，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電磁干擾對(duì)智能組件的影響，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量到電磁干擾發(fā)生時(shí)控制電纜上的寬頻帶瞬態(tài)信號(hào)，且測(cè)量人員能在遠(yuǎn)方獲取測(cè)量結(jié)果，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而有利于為保障智能組件的正常工作提出合理的保護(hù)和改進(jìn)措施。通過監(jiān)測(cè)軟件的作用，使測(cè)試系統(tǒng)更加高效、智能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，測(cè)試系統(tǒng)能夠自動(dòng)的將測(cè)量結(jié)果傳送至測(cè)量終端并保存數(shù)據(jù)，減小了測(cè)量人員的工作量的同時(shí)使測(cè)量數(shù)據(jù)更加真實(shí)全面。測(cè)量人員通過監(jiān)測(cè)軟件就能對(duì)示波器進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，而不必到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作，使測(cè)試過程更安全，將測(cè)量數(shù)據(jù)直接保存計(jì)算機(jī)的硬盤上從而解除了示波器自身存儲(chǔ)空間的限制，監(jiān)測(cè)軟件還包含數(shù)學(xué)處理能力更有利于人們對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明的對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，包括內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)、和計(jì)算機(jī)連接的顯示屏以及示波器、電壓探頭，電壓探頭的一端連接在智能組件的控制電纜上，另一端接示波器，以觀察控制電纜芯皮電位差，并將這種電位差信號(hào)傳送給示波器；所述示波器一端與電壓探頭相連接，一端與計(jì)算機(jī)相連接，將電壓探頭所測(cè)的控制電纜芯皮電位差以波形的形式進(jìn)行顯示；所述計(jì)算機(jī)通過USB接口與示波器相連接，所述計(jì)算機(jī)和示波器并連連接有GPS時(shí)鐘控制器。作為校正計(jì)算機(jī)和示波器時(shí)鐘信號(hào)的基準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算機(jī)與示波器通信的同步時(shí)鐘一致。

示波器作為信號(hào)采集和處理的中心元件，通過電壓探頭與智能組件的控制電纜相連，通過測(cè)量控制電纜上的芯皮電位差來顯示智能組件受到的電磁干擾情況，示波器將采集到的信號(hào)經(jīng)由信號(hào)傳輸線將數(shù)據(jù)傳送至內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)的控制終端，測(cè)量人員就能在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)的獲取示波器的測(cè)量結(jié)果，并通過監(jiān)測(cè)軟件調(diào)整示波器的測(cè)量參數(shù)。內(nèi)嵌Labview監(jiān)測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)處理功能，便于人們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。示波器傳輸過來的數(shù)據(jù)可以直接保存到計(jì)算機(jī)的硬盤上，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和保存數(shù)據(jù)，并可隨時(shí)回看已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)波形，并對(duì)文件進(jìn)行移動(dòng)和刪除。示波器的接口為USB接口，所以確定示波器和計(jì)算機(jī)的通信方式為串口通信方式。設(shè)置通信端口的參數(shù)，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)位。Labview監(jiān)測(cè)軟件，界面友好，操作簡(jiǎn)單，功能清晰，便于測(cè)量人員使用。監(jiān)測(cè)軟件對(duì)示波器的控制通過VISA庫函數(shù)和SCPI命令集實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的SCPI命令，大大提高了編程效率，且SCPI命令兼容多種儀器，方便測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)和拓展。

串口通信參數(shù)設(shè)置包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)位。波特率衡量通信速度的參數(shù)。數(shù)據(jù)位衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。停止位表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1,1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。奇偶校驗(yàn)位:串口通信中一種的檢錯(cuò)方式。有4種檢錯(cuò)方式:偶、奇、高和低。這樣使得接收設(shè)備能夠知道某一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。

GPS時(shí)鐘作為計(jì)算機(jī)和示波器自身時(shí)鐘的基準(zhǔn)，保證二者的時(shí)鐘同步，使數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的發(fā)送和接收實(shí)現(xiàn)同步。

Labview提供了模擬真實(shí)儀器的前面板和強(qiáng)大的數(shù)學(xué)處理能力，并支持VISA,SCPI和IVI等最新的程控軟件標(biāo)準(zhǔn)，為用戶設(shè)計(jì)開發(fā)不同的先進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)提供了軟件支持。本發(fā)明中就是應(yīng)用了VISA節(jié)點(diǎn)，方便地設(shè)計(jì)出了串口通信程序。

SCPI命令可分成以下兩組：SCPI通用命令和儀器指定的SCPI命令。應(yīng)用VISA庫函數(shù)，將SCPI命令通過USB口發(fā)送至儀器，儀器接收SCPI命令后，對(duì)其進(jìn)行解析，產(chǎn)生響應(yīng)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)通過USB口返回至計(jì)算機(jī)。這就是監(jiān)測(cè)軟件對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的基本原理。通過測(cè)量?jī)x器開發(fā)商提供的編程手冊(cè)可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量?jī)x器各種功能的控制，通過調(diào)用SCPI命令，將各個(gè)功能封裝成子VI，再集成為一個(gè)完整的labview程序，就可以實(shí)現(xiàn)如對(duì)儀器控制，數(shù)據(jù)的保存和查看，波形分析等功能。編程人員可以方便的選擇所需的功能，自由開發(fā)測(cè)試系統(tǒng)。

所述智變電站智能組件電磁干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括電源模塊，所述電源模塊與示波器相連接，為示波器提供工作電源。

所述電源模塊包括鋰電池組和逆變器，所述鋰電池組通過逆變器與示波器相連接。電源選用可充電的鋰電池組，其直流電輸出通過逆變器轉(zhuǎn)換為工頻市電，因?yàn)槌静ㄆ魍鈧鬏斈K和信號(hào)傳感模塊全為無源元件，所以電源只需為示波器供電即可使測(cè)量系統(tǒng)正常工作。

所述示波器為數(shù)字存儲(chǔ)式示波器，更準(zhǔn)確的說是泰克數(shù)字存儲(chǔ)式示波器，最高采樣速率達(dá)2GS/s，帶寬200MHz；可以準(zhǔn)確、清晰的顯示波形信號(hào)的細(xì)節(jié)，示波器將電壓信號(hào)收集、處理后通過傳輸線與計(jì)算機(jī)相連。

所述電壓探頭為無源電壓探頭，直接與控制電纜相連的探頭采用無源電壓探頭，帶寬為直流到200MHz，上升時(shí)間小于2.3ns，能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，且無源探頭減小了探頭本身對(duì)測(cè)量信號(hào)的干擾。電壓探頭與示波器的連接簡(jiǎn)單方便，且有物理鎖定裝置，保證信號(hào)良好傳輸。

本發(fā)明的對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)有干擾發(fā)生時(shí)，測(cè)量控制電纜的芯皮電位差即可監(jiān)測(cè)干擾。無源電壓探頭能夠完全獲取干擾中的高頻瞬態(tài)波形，示波器能精確捕捉到產(chǎn)生干擾的高頻瞬態(tài)信號(hào)，測(cè)量人員能遠(yuǎn)程獲取波形數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測(cè)控制電纜上芯皮電位差的變化情況，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電磁干擾對(duì)智能組件的影響，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量到電磁干擾發(fā)生時(shí)控制電纜上的寬頻帶瞬態(tài)信號(hào)，且測(cè)量人員能在遠(yuǎn)方獲取測(cè)量結(jié)果，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而有利于為保障智能組件的正常工作提出合理的保護(hù)和改進(jìn)措施。通過監(jiān)測(cè)軟件的作用，使測(cè)試系統(tǒng)更加高效、智能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變電站智能組件電磁干擾的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，測(cè)試系統(tǒng)能夠自動(dòng)的將測(cè)量結(jié)果傳送至測(cè)量終端并保存數(shù)據(jù)，減小了測(cè)量人員的工作量的同時(shí)使測(cè)量數(shù)據(jù)更加真實(shí)全面。測(cè)量人員通過監(jiān)測(cè)軟件就能對(duì)示波器進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，而不必到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作，使測(cè)試過程更安全，將測(cè)量數(shù)據(jù)直接保存計(jì)算機(jī)的硬盤上從而解除了示波器自身存儲(chǔ)空間的限制，監(jiān)測(cè)軟件還包含數(shù)學(xué)處理能力更有利于人們對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。