[发明专利]一种电力系统电压在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统在线监测领域，具体是一种基于PCI-1714UL高速数据采集卡的电力系统电压在线监测装置，用于监测、记录和分析电力系统各类电磁暂态故障。

背景技术

运行经验表明，在10kV电力系统中，各类电压包括内部过电压和雷电过电压，事故率较高，且各种过电压的持续时间、幅值、波形、产生原因及对绝缘的作用也各不相同。尽管在实际中安装了大量的避雷器等过电压保护装置，但系统出现过电压事故时，由于没有监测装置，难以确定事故的原因是由于过电压幅值或陡度超过设备的承受力，还是设备的绝缘水平降低或者保护装置有问题，也难以确定是由于电力系统内部过电压造成的故障，还是由于外部过电压造成的损坏。

另外，随着计算机和各类基于微处理器的敏感性负荷广泛得到应用，电压暂降日益引起人们的重视。事实上，由于短路故障和大机电起动的频繁发生，电压暂降是对配电网终端的电力用户影响最大的电能质量问题。在IEEE和IEC标准中，电压暂降常用暂降幅值和持续时间两个指标来评价。

在线监测技术是近年来发展十分迅速的新兴技术，已在电力系统中得到广泛应用，但目前国内外所研制的各类电压在线监测装置，一般都只能监测电力系统内部过电压，或者监测采样率达不到每通道7.5MS/s如此高，而且现有装置功能单一，不齐全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有电压在线监测装置的不足，提供一种电力系统电压在线监测装置，实现提高采样率，同时在线检测、记录和分析电力系统各类过电压、电压暂降和谐波引起的故障，并能定时采集系统电压信号进行谐波分析。

本发明采用的技术方案是：一种电力系统电压在线监测装置，包括高压电容分压器、二次阻容分压器、高速数据采集卡和工控机，高压电容分压器连接在母线上挂网运行，将母线上的电压进行第一次分压，通过第一同轴电缆将低压臂信号传输给二次阻容分压器，二次阻容分压器对低压臂信号进行二次分压，并通过第二同轴电缆将低压侧的电压信号送入高速数据采集卡进行A/D转换，再将得到的数字信号传输给工控机进行判断、储存和分析；高压电容分压器、二次阻容分压器、高速数据采集卡和工控机分别接地。

所述的二次阻容分压器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，第一电阻和第二电阻串联后与信号输入端连接，第一电容与第一电阻并联，第二电容与第二电阻并联，第二电容的两端与信号输出端连接。

所述的高速数据采集卡为PCI-1714UL高速数据采集卡。

所述的电力系统电压在线监测装置的监测方法，包括以下步骤：

（1）高压电容分压器将母线上的电压进行第一次分压，通过第一同轴电缆将低压臂信号传输给二次阻容分压器；

（2）二次阻容分压器对低压臂信号进行二次分压，并通过第二同轴电缆将低压侧的电压信号送入高速数据采集卡进行A/D转换，并将数据存入缓存区；

（3）工控机从缓存区读取数据与基值比较，判断是否有过电压、电压暂降或谐波命令，当有过电压、电压暂降或谐波命令时，自动将缓存区中的数据存入指定文件夹内；

（4）工控机内的数据分析单元将存入指定文件夹内的过电压和电压暂降数据调出，并对其进行波形显示；调出指定文件夹中的谐波命令，并对其进行相位分析和谐波分析。

所述的步骤（2）中的缓存区包括上半缓存区和下半缓存区，数据存入时，先存入上半缓存区，上半缓存区存满后再开始存入下半缓存区，同时将上半缓存区的数据调走；当下半缓存区存满后又存入上半缓存区，同时将下半缓存区的数据调走。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

（1）功能齐全，能够在线监测电力系统内部过电压、雷电过电压和系统电压暂降，还能够定时采集系统电压进行谐波分析；通过PCI-1714UL采集卡的三个通道同时采集数据，采样率达到每通道7.5MS/s，能够选择性稀释存储数据；数据采集存储完成以后，能够进行波形显示、分析以及传输和打印。

（2）能够长期挂网运行，功率损耗小，维护方便，能够在线追踪记录电网各类过电压和电压暂降波形，并具有各种分析及波形处理功能，能为系统安全、可靠运行提供科学依据。

（3）通过工控机数据分析单元调出数据库中存储的数据，能够进行波形显示，对过电压数据放大，能够观察过电压波头时间、幅值以及持续时间；调出谐波数据能够进行谐波分析，最高谐波到达50次。