一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置

摘要

本发明公开了一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，具体涉及GIS电力技术领域，其包括电压互感器、PT合并单元、光电转换器、数字/模拟转换电路、功率放大器、升压器、保护模块、显示单元以及主控芯片；所述电压互感器包括至少一组高压绕组和至少一组低压绕组，且高压绕组与所述GIS的母线电联，另一端接地；所述PT合并单元连接所述低压绕组，将电信号转变为数字采样信号，所述合并单元通过FPGA电路连接所述主控芯片。本发明所述的一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，通过设置有保护装置，有效的避免了在同频同相耐压试验中出现的各种突发事件使得隔离断口击穿而对相邻运行部分产生不利影响以及对实验设备和人身造成危险。

说明书

技术领域

本发明涉及GIS电力技术领域，特别涉及一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置。

背景技术

气体绝缘金属封闭开关设备(gasinsulatedswitchgear，简称GIS)，具有占地面积小、受外界环境条件影响小、可靠性高等优点，在我国城市电网中大量使用。特别是随着我国经济发展和城市化进程的加速，GIS设备的需求量急剧增加。

作为进行同频同相耐压试验的首要条件之一，就是需要从母线相邻设备运行电压(如取母线电压互感器二次侧电压)作为参考电压。但是该方法仅适合于常规变电站，即只适合于电压互感器二次有模拟信号输出的情况，但对于智能变电站则无法适用，这是由于智能化变电站通常配置数字式电压互感器，通常没有常规的电压互感器，也就没有电压互感器二次信号，无法取得运行侧的参考电压。数字式电压互感器通常与合并单元搭配使用，合并单元汇集或合并多个互感器的输出信号，获取电力系统电流和电压瞬时值，并以确定的数据传输到电力系统电气测量仪器和继电保护设备，其每个数据通道可以传送一台或多台的电流、电压互感器的采样值数据，可汇集或合并电子式电压互感器、电子式电流互感器输出的数字量信号，可汇集并采样传统电压互感器、电流互感器输出的模拟信号或者电子式互感器输出的模拟小信号，并进行传输。

但上述的常规保护方式无法满足同频同相耐压试验的保护要求，在上述保护方式下，若试验过程中同频同相失败(即试验电压和参考电压频率相位发生变化，不同步)，严重情况下试验电压和参考电压反向可能导致隔离刀闸击穿导致带电运行部分故障。在这种情况下，保护不会动作，无法对设备进行保护。故此，我们提出了一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，其包括电压互感器、PT 合并单元、光电转换器、数字/模拟转换电路、功率放大器、升压器、保护模块、显示单元以及主控芯片；

所述电压互感器包括至少一组高压绕组和至少一组低压绕组，且高压绕组与所述GIS的母线电联，另一端接地；所述PT合并单元连接所述低压绕组，将电信号转变为数字采样信号，所述光电转换器经由光纤连接所述PT合并单元的输出端，所述合并单元通过FPGA电路连接所述主控芯片，所述主控芯片还分别通过电路电联所述数字/模拟转换电路、功率放大器、升压器、保护模块、显示单元；

所述保护模块至少包括保护装置和示波器，所述保护装置还设置有参考电压输入端、试验电压输入端、光纤信号输出端和控制信号输入端。

作为本发明的进一步技术方案，所述保护装置中，所述参考电压输入端与所述PT合并单元的至少一个低压绕组相连，所述试验电压输入端与升压器的输出端相连，所述光纤信号输出端通过光纤与同频同相试验电源的输入端相连，所述控制信号输出端与所述同频同相试验电源的通讯信号输入端相连，所述保护装置的检测信号输出端与所述示波器的输入端相连。

作为本发明的进一步技术方案，所述数字/模拟转换电路同时输出三路低压信号，分别对应GIS的三相电压，且所述数字/模拟转换电路同时输出的三路低压信号分别与所述GIS的三相电压的相位相同频率先相同，所述数字/模拟转换电路同时输出的三路低压信号经过三挡选一的选择开关进行选择，经过功率放大器放大功率、变压器升压后，得到一个与选择的某一相的母线相电压相对应的电压模拟量。

作为本发明的进一步技术方案，所述显示单元的输入端固定通过电路与所述升压器的输出端相连，用于显示电压值、频率、相位。

作为本发明的进一步技术方案，所述示波器至少设置有两个，其分别用于实时观测参考电压和试验电压的波形。

作为本发明的进一步技术方案，所述保护装置还包括至少两个信号输入端口，至少两个所述信号输入端口分别输入同频同相试验电源的升降压和启停控制信号以及用于对整个装置进行保护的电源电压保护定值类信号。

作为本发明的进一步技术方案，所述PT合并单元设有一光纤接口和一 RJ45网络接口。

作为本发明的进一步技术方案，所述PT合并单元的采样频率为4000HZ，所述PT合并单元的数据采样率为80点/周波。

作为本发明的进一步技术方案，所述同频同相耐压试验采样输出转换装置外界一供电电源，所述供电电源为198-242V的交流电。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过PT合并单元采样输出转换装置，从智能变电站里的互感器合并单元通过光纤提取数字信号，经过转换处理后，产生一个与母线相电压频率相同、幅值成比例的低电压信号，送往同频同相耐压试验系统，作为参考电压，从而完成同频同相耐压试验，并且通过设置有保护装置，有效的避免了在同频同相耐压试验中出现的各种突发事件使得隔离断口击穿而对相邻运行部分产生不利影响以及对实验设备和人身造成危险。

附图说明

图1为本发明一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置的原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，其包括电压互感器、PT合并单元、光电转换器、数字/模拟转换电路、功率放大器、升压器、保护模块、显示单元以及主控芯片；

所述电压互感器包括至少一组高压绕组和至少一组低压绕组，且高压绕组与所述GIS的母线电联，另一端接地；所述PT合并单元连接所述低压绕组，将电信号转变为数字采样信号，所述光电转换器经由光纤连接所述PT合并单元的输出端，所述合并单元通过FPGA电路连接所述主控芯片，所述主控芯片还分别通过电路电联所述数字/模拟转换电路、功率放大器、升压器、保护模块、显示单元；

所述保护模块至少包括保护装置和示波器，所述保护装置还设置有参考电压输入端、试验电压输入端、光纤信号输出端和控制信号输入端。

其中，所述保护装置中，所述参考电压输入端与所述PT合并单元的至少一个低压绕组相连，将获取的电压作为参考电压；所述试验电压输入端与升压器的输出端相连，用于输出与参考电压同频率同相位的参考电压信号；所述光纤信号输出端通过光纤与同频同相试验电源的输入端相连，用于输出各种保护信号；所述控制信号输出端与所述同频同相试验电源的通讯信号输入端相连，所述保护装置的检测信号输出端与所述示波器的输入端相连，可通过示波器观察试验电压和参考电压的波形。

所述数字/模拟转换电路同时输出三路低压信号，分别对应GIS的三相电压，且所述数字/模拟转换电路同时输出的三路低压信号分别与所述GIS的三相电压的相位相同频率先相同，所述数字/模拟转换电路同时输出的三路低压信号经过三挡选一的选择开关进行选择，经过功率放大器放大功率、变压器升压后，得到一个与选择的某一相的母线相电压相对应的电压模拟量，其额定输出电压为57.7V，与从常规电压互感器二次侧电压一致，该信号作为作为运行侧的参考电压，供给同频同相耐压试验使用。

所述显示单元的输入端固定通过电路与所述升压器的输出端相连，用于显示电压值、频率、相位。

所述示波器至少设置有两个，其分别用于实时观测参考电压和试验电压的波形。

所述保护装置还包括至少两个信号输入端口，至少两个所述信号输入端口分别输入同频同相试验电源的升降压和启停控制信号以及用于对整个装置进行保护的电源电压保护定值类信号。

本发明中，所述保护装置具体工作方式为：通过主控芯片对保护装置进行控制，利用至少两个信号输入端口分别输入同频同相试验电源的升降压和启停控制信号以及用于对整个装置进行保护的电源电压保护定值类信号，用于保护装置进行保护控制判断，保护装置采集试验电压和参考电压，并对齐相位和频率进行比对，生成判断信号，并将判断信号发送至主控芯片，主控芯片根据判断信号输出控制信息至同频同相试验电源，以实时控制其电压升降和启停，进而能够对整个装置起到良好的保护作用。

所述PT合并单元设有一光纤接口和一RJ45网络接口。

所述PT合并单元的采样频率为4000HZ，所述PT合并单元的数据采样率为80点/周波。

所述同频同相耐压试验采样输出转换装置外界一供电电源，所述供电电源为198-242V的交流电。

需要说明的是，本发明为一种GIS同频同相耐压试验采样输出转换装置，其具体工作方式如下：PT合并单元采样输出转换装置接收合并单元输出的一路光纤以太网口数字化采样信号，经过数字/模拟转换电路，同时输出3路低电压信号，分别对应母线侧的三相相电压，再经过3选1的选择开关，经过功率放大、变压器升压后，得到一个与选择的某一相的母线相电压相对应的电压模拟量，其额定输出电压为57.7V，与从常规电压互感器二次侧电压一致，该信号作为作为运行侧的参考电压，供给同频同相耐压试验使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。