氧化鋅避雷器閥片功率損耗預測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護技術領域，涉及到一種氧化鋅避雷器，具體涉及一種氧 化鋅避雷器閥片功率損耗預測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 氧化鋅避雷器作為電氣設備的過電壓保護裝置，其性能的優(yōu)劣對電氣設備安全 運行起著很大的作用。因此，對氧化鋅避雷器運行狀況的研究至關重要。氧化鋅閥片的功 率損耗特性直接決定著限壓器的極限溫升和穩(wěn)定工作溫度。在不同電壓、不同溫度作用下 氧化鋅閥片的功率損耗及過電壓所產生的能量即為限壓器的內熱源。氧化鋅閥片的功率損 耗是溫度和荷電率的復雜函數(shù)，采用一般的方法很難對其進行比較精確的模擬。

【發(fā)明內容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種氧化鋅避雷器閥片功率損耗預測系 統(tǒng)，將溫度和荷電率作為神經網絡的輸入參量，來預測閥片的功率損耗。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是：一種氧化鋅避雷器閥片功率損耗預測系統(tǒng)，包括間隔層前 置數(shù)據采集模塊、網絡層總線和上方監(jiān)控診斷層，前置數(shù)據采集模塊負責采集被監(jiān)測線路 的運行電壓、阻性電流以及溫度，并將模擬量轉換成數(shù)字量，對其進行數(shù)字波形分析處理 得到所要的阻性基波電流特征量，同時把處理得到的結果傳遞給上方監(jiān)控診斷層，上方監(jiān) 控診斷層對運行情況進行綜合判斷，根據所述前置數(shù)據采集模塊的輸出電壓求出避雷器荷 電率，將荷電率、溫度作為前饋神經網絡輸入層的輸入模式，對應的功率損耗作為輸出層 的輸出模式，在第j層節(jié)點的輸入值為Iietj=E W J1，其中，Wjl為j、i兩層間的權重，而 節(jié)點j的輸出值為Oj= f (net _j)，f為節(jié)點j的激勵函數(shù)：
Θ 為節(jié) 點j的閾值。所述連接權重的增量為：Awji= q 〇i〇j (l-0j) Ek Skkkj。所述預測系統(tǒng)還包 括控溫模塊和烘箱，所述控溫模塊包括熱電耦，熱電耦放置在烘箱中，所述避雷器閥片放置 在烘箱內。所述前置數(shù)據采集模塊包括模擬信號提取單元和信號處理單元，模擬信號提取 單元將采集到的信號傳送給信號處理單元再處理。所述模擬信號提取單元包括傳感器取樣 電路、信號放大電路、抗混疊濾波電路和電平極性變換電路，傳感器取樣電路對傳感器取得 的信號進行放大、抗干擾、抗混疊濾波及電平極性變換，使之與轉換器相配合。所述抗混疊 濾波電路采用二階巴特沃斯低通濾波器。所述傳感器取樣電路包括阻性電流取樣電路和避 雷器運行電壓取樣電路，避雷器運行電壓取樣電路和阻性電流取樣電路分別從連接在母線 上的電壓互感器的二次側和接地端下引線上獲取運行電壓和阻性電流。所述阻性電流取 樣電路為計數(shù)器取樣電路、電阻取樣電路，或者電流互感器取樣電路。所述信號處理單元包 括A/D采樣單元、DSP處理單元和CAN接口單元，將模擬量轉換為數(shù)字量之后由對數(shù)字化的 電壓、阻性電流信號進行諧波分析得到基波電壓及阻性基波電流、諧波電流等監(jiān)測特征量， 最后通過控制器掛接在總線上，把采集處理得到的監(jiān)測特征量上傳給上方監(jiān)控診斷層。
[0005] 本發(fā)明有如下積極效果：本發(fā)明預測系統(tǒng)，將溫度和荷電率作為神經網絡的輸入 參量，來預測閥片的功率損耗，建立合理、精確的功率損耗模擬模型來分析限壓器的熱特 性。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明【具體實施方式】閥片功率損耗的半線性前饋網絡模型。
【具體實施方式】
[0007] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構件 的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構思、技術 方案有更完整、準確和深入的理解。
[0008] 本發(fā)明的避雷器閥片功率損耗預測系統(tǒng)包括采用基于現(xiàn)場總線的分層分布式結 構，系統(tǒng)由三層組成，包括間隔層前置數(shù)據采集模塊、網絡層總線和上方監(jiān)控診斷層。前置 數(shù)據采集模塊與上層主機之間僅通過兩根屏蔽雙絞電纜實現(xiàn)互連。前置數(shù)據采集模塊的數(shù) 據通訊接口及電源輸入接口均采用光電隔離，相當于使通訊線處于懸浮狀態(tài)，可保證各個 前置數(shù)據采集模塊的電氣接地完全獨立，相互之間沒有電氣聯(lián)系，很好的解決了抗干擾、 抗沖擊的問題。上方監(jiān)控診斷層對從下方前置數(shù)據采集模塊獲取的被監(jiān)測設備的運行特征 量進行分析和再處理，通過不同溫度下的荷電率來預測避雷器閥片的功率損耗。
[0009] 前置數(shù)據采集模塊主要負責采集被監(jiān)測避雷器的運行電壓、阻性電流以及溫度， 并將模擬量轉換成數(shù)字量，對其進行數(shù)字波形分析處理得到所要的阻性基波電流特征量， 同時把處理得到的結果正確的傳遞給上方監(jiān)控診斷層，上方監(jiān)控診斷層對運行情況進行 綜合判斷。前置數(shù)據采集模塊主要是完成信號的取樣和前置模擬處理環(huán)節(jié)，調理環(huán)節(jié)的精 度和穩(wěn)定度直接關系到整個系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，如果前置數(shù)據采集模塊設計不當，后續(xù) 的數(shù)字處理環(huán)節(jié)無論采用什么樣的器件和算法都很難達到理想的效果，所以前置數(shù)據采 集模塊設計的好壞是不可忽視的一個環(huán)節(jié)。
[0010] 本發(fā)明的前置數(shù)據采集模塊包括模擬信號提取單元和信號處理單元，模擬信號提 取單元是分別從連接在母線上的電壓互感器的二次側和接地端下引線上獲取的運行電壓 和阻性電流，采用高精度電壓、電流傳感器將電壓、電流信號轉換成低壓小電流信號，然 后對傳感器取得的信號進行放大、抗干擾、抗混疊濾波及電平極性變換，使之與轉換器相 配合。信號處理單元包括A/D采樣單元、DSP處理單元和CAN接口單元，采樣保持器及多路 轉換器，將模擬量轉換為數(shù)字量之后由對數(shù)字化的電壓、阻性電流信號進行諧波分析得到 基波電壓及阻性基波電流、諧波電流等監(jiān)測特征量，最后通過控制器掛接在總線上，把采集 處理得到的監(jiān)測特征量上傳給上方監(jiān)控診斷層。前置數(shù)據采集模塊主要由傳感器取樣，隔 離放大，低通濾波和極性變換等電路組成。
[0011] 傳感器取樣電路包括阻性電流取樣電路、避雷器運行電壓取樣電路，阻性電流取 樣電路的取樣電流是一個幾十至幾百微安的微弱信號，這樣的微弱信號測量起來很困難， 很容易收到外界電磁信號的干擾，因此，本發(fā)明的阻性電流取樣電路可以是計數(shù)器取樣電 路、電阻取樣電路，或者電流互感器取樣電路。由于本發(fā)明主要是對電壓、電流信號中的