一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓并聯(lián)電容器組智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓并聯(lián)電容器組作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備被廣泛應(yīng)用于變電站中，用來(lái)提高負(fù)荷的功率因素、改善電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損及增加系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性等。電容器是對(duì)電壓高度敏感，也是較易發(fā)生故障的設(shè)備。然而電容器故障如果得不到及時(shí)檢測(cè)，它將給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來(lái)危害。在電力系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境具有復(fù)雜的電磁干擾，使得監(jiān)測(cè)設(shè)備不得不在惡劣的電磁環(huán)境下工作，這不僅對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生重要干擾，還會(huì)大大減少監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用壽命。
[0003]無(wú)功補(bǔ)償裝置特別是補(bǔ)償電容器裝置應(yīng)用的優(yōu)劣關(guān)系到電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的優(yōu)劣，也直接影響著電網(wǎng)自身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此保障無(wú)功補(bǔ)償裝置的正常運(yùn)行在電網(wǎng)安全性和降損節(jié)能方面有著重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種高壓并聯(lián)電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在克服電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾下，通過(guò)上位機(jī)發(fā)出指令、下位機(jī)LM3S9B96控制兩個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊AD7656同時(shí)采樣，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流、電壓信號(hào)的同步采樣；下位機(jī)利用RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和光纖與上位機(jī)進(jìn)行信息交互；利用GPRS通信模塊實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)電容器設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、客戶端；數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心依次連接,上位機(jī)與客戶端連接，數(shù)據(jù)采集單元與電容器連接。
[0007]還包括GPRS通信單元，GPRS通信單元分別與上位機(jī)、客戶端連接。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流互感器、電壓互感器、紅外溫度傳感器，三者分別與電容器、下位機(jī)連接。
[0009]所述下位機(jī)包括微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、上位機(jī)依次連接；所述微處理器的型號(hào)為L(zhǎng)M3S9B96，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7656。
[0010]還包括有數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇器位于數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器之間；所述數(shù)據(jù)選擇器的型號(hào)為ADG609。
[0011]所述上位機(jī)與下位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)連接。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0013]1、本實(shí)用新型利用溫度傳感器對(duì)溫度獲得溫度信號(hào)，利用電流互感器、電壓互感器對(duì)電容器組進(jìn)行電信號(hào)衰減，利用以LM3S9B96為核心的下位機(jī)對(duì)電壓信號(hào)采樣，利用RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸。
[0014]2、本實(shí)用新型利用GPRS通信單元，可以將電容器組工作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以短信的形式發(fā)送至維護(hù)人員移動(dòng)設(shè)備客戶端，實(shí)現(xiàn)信息交互共享。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型利用同一采樣信號(hào)控制兩個(gè)數(shù)據(jù)采樣模塊同時(shí)對(duì)電流和電壓進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)了同步采樣，并且實(shí)時(shí)顯示電壓、電流數(shù)值以及電容器的介質(zhì)損耗角，對(duì)系統(tǒng)的諧波狀況進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)電容器故障判斷、預(yù)警。
[0018]本實(shí)用新型在現(xiàn)場(chǎng)的若干組電容器上安裝CT電流互感器，將電容器組的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集單元對(duì)電流、電壓信號(hào)進(jìn)行同步采樣；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器同時(shí)對(duì)溫度傳感器的輸出模擬信號(hào)進(jìn)行采樣；所有的數(shù)字信號(hào)將會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)集中器通過(guò)嵌入式系統(tǒng)中的以太網(wǎng)的RJ45接口，借助于光纖，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出高壓側(cè)的電流、電壓、電容值、介質(zhì)損耗角以及進(jìn)行諧波分析；進(jìn)而分析電容器的工作情況并對(duì)潛在故障進(jìn)行早期預(yù)警。上位機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作參數(shù)和狀態(tài)通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心。
[0019]下面就具體實(shí)施方案并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式加以說(shuō)明。
[0020]本實(shí)用新型包括數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、客戶端、
[0021]GPRS通信單元；數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心依次連接，上位機(jī)與客戶端連接，數(shù)據(jù)采集單元與電容器連接；GPRS通信單元分別與上位機(jī)、客戶端連接；數(shù)據(jù)采集單元包括電流互感器、電壓互感器、紅外溫度傳感器，三者分別與電容器、下位機(jī)連接；下位機(jī)包括微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、上位機(jī)依次連接；所述微處理器的型號(hào)為L(zhǎng)M3S9B96，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7656。還包括有數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇器位于數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器之間；所述數(shù)據(jù)選擇器的型號(hào)為ADG609 ;上位機(jī)與下位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)連接。
[0022]數(shù)據(jù)采集單元分別利用電流互感器、電壓互感器采集高壓電容器運(yùn)行時(shí)的電流、電壓信息；利用紅外溫度傳感器獲取電容器實(shí)時(shí)溫度。本實(shí)用新型在以LM3S9B96微控制器為核心的下位機(jī)的控制下，數(shù)據(jù)采集單元將數(shù)據(jù)采集單元獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)光纖交換機(jī)進(jìn)行集中打包和轉(zhuǎn)發(fā)至二次側(cè)工控室，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中處理，有效避免資源浪費(fèi)。
[0023]通過(guò)主控室工控室(現(xiàn)有裝置)負(fù)責(zé)對(duì)采集到的各種信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。然后通過(guò)相應(yīng)的上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、處理、顯示和存儲(chǔ)，通過(guò)實(shí)時(shí)運(yùn)行電容值、溫度值、電流差分比較值以及諧波分析等多特征量判斷實(shí)現(xiàn)電容器組的在線監(jiān)測(cè)功能。
[0024]圖1中，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)48組電容器，加裝在高壓端電容器組上CT電流互感器將電容器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可供采樣的48路小電壓信號(hào)。本實(shí)用新型分批次采樣。下位機(jī)在每個(gè)采樣周期之前利用數(shù)據(jù)選擇器選通12路信號(hào)；4個(gè)采樣周期就可以完成對(duì)全部的電容組的電壓、電流以及溫度信號(hào)采樣。采樣信號(hào)通過(guò)嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集中器將數(shù)據(jù)按照UDP通信協(xié)議，通過(guò)以太網(wǎng)的RJ45接口和光纖將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)。上位機(jī)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、分析之后，將結(jié)果顯示在工控室中，并將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中心。
[0025]本實(shí)用新型數(shù)據(jù)處理流程圖如下:
[0026]如圖2所示。CT電流互感器的輸出電壓信號(hào)與數(shù)據(jù)選擇器相連，下位機(jī)利用數(shù)據(jù)選擇器控制若干通道導(dǎo)通；下位機(jī)發(fā)出采樣信號(hào)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器同時(shí)對(duì)電壓、電流信號(hào)同步采樣。采樣數(shù)據(jù)通過(guò)微處理器的緩存區(qū)暫存，使用UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)RJ45網(wǎng)口將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)。上位機(jī)對(duì)下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、分析，獲得電容器電壓、電流和電容值等參數(shù)，計(jì)算出介質(zhì)損耗角以及進(jìn)行諧波分析和故障監(jiān)測(cè)。上位機(jī)將獲得相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在工控室，存儲(chǔ)并上傳至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，以供維護(hù)人員隨時(shí)調(diào)用和監(jiān)測(cè)。GPRS通信單元安裝在工控室內(nèi)，借助于電信運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備維護(hù)人員可向工控室發(fā)送數(shù)據(jù)查詢短信，上位機(jī)則對(duì)收到的短信數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，然后通過(guò)GPRS通信單元將包含有電容器組各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)的短信發(fā)送至客戶端。
[0027]以上實(shí)施例僅供說(shuō)明班實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變形，因此有等同的技術(shù)方案，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、客戶端；數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心依次連接,上位機(jī)與客戶端連接，數(shù)據(jù)采集單元與電容器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:還包括GPRS通信單元，GPRS通信單元分別與上位機(jī)、客戶端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流互感器、電壓互感器、紅外溫度傳感器，三者分別與電容器、下位機(jī)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述下位機(jī)包括微處理器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、上位機(jī)依次連接；所述微處理器的型號(hào)為L(zhǎng)M3S9B96，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為AD7656。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:還包括有數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇器位于數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器之間；所述數(shù)據(jù)選擇器的型號(hào)為ADG609。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)與下位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種電容器智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心、客戶端；數(shù)據(jù)采集單元、下位機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心依次連接，上位機(jī)與客戶端連接，數(shù)據(jù)采集單元與電容器連接。本實(shí)用新型利用電流互感器、電壓互感器將電容器組的高壓轉(zhuǎn)換成可測(cè)范圍的電壓信號(hào)，利用非接觸式紅外溫度傳感器獲得溫度信號(hào)，利用以LM3S9B96為核心的下位機(jī)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器AD7656將電壓信號(hào)采樣，采樣數(shù)據(jù)通過(guò)RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和光纖將數(shù)據(jù)傳送至工控室的上位機(jī)，上位機(jī)實(shí)時(shí)處理采樣數(shù)據(jù)并傳送至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，上位機(jī)的GPRS通信單元可以將電容器組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送至維護(hù)人員移動(dòng)通信設(shè)備客戶端，實(shí)現(xiàn)信息交互共享。
【IPC分類(lèi)】G08C17-02, G01R31-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204269748
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420808630
【發(fā)明人】嚴(yán)裕程, 王先培, 朱國(guó)威, 劉興陽(yáng), 龍嘉川, 劉振東, 葉波
【申請(qǐng)人】廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴港供電局, 武漢大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日