一种变电站交流电源系统的漏电监测装置

技术领域

本发明涉及变电站站用电源技术领域，尤其涉及一种变电站交流电源系统的漏电监测装置。

背景技术

交流电源系统是供电网络的主要电源系统，电网覆盖范围广阔。变电站交流电源系统是保证变电站安全可靠地输送电能的一个必不可少的环节，变电站交流电源系统主要是用于向变电站内的一、二次设备提供电源。交流电源系统的作用包括：大型变压器的强迫油循环冷却系统，交流操作电源，直流系统用交流电源，设备用加热、驱潮、照明等交流电源，为UPS、SF6气体监测装置提供交流电源，正常及事故用排风扇电源，照明等生活电源。

由于交流电源系统需为变电站各方面输送电能，负荷较大，变电站交流电源系统的漏电将造成变电站的电能损失，甚至于变电站交流电源系统的失电。而在现有技术中，对变电站交流电源系统暂未设置相应的漏电保护，因此，亟需设计一种变电站交流电源系统的漏电监测装置对变电站交流电源系统的漏电情况进行监测，以提高变电站交流电源系统的安全性。

发明内容

本发明实施例提供一种变电站交流电源系统的漏电监测装置，能对变电站交流电源系统的漏电情况进行监测，提高变电站交流电源系统的安全性。

本发明一实施例提供一种变电站交流电源系统的漏电监测装置，包括：控制模块、电流采集模块以及告警模块；

所述电流采集模块包括若干漏电采集单元，所述漏电采集单元安装在变电站交流电源系统中性点处；

每一所述漏电采集单元，用于获取当前漏电采集单元所在中性点处的第一电流；

所述控制模块，用于获取所有所述第一电流，并将所有所述第一电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量；在所述总电流泄漏量大于预设阈值时，向所述告警模块发送第一指令，以使所述告警模块根据所述第一指令发出变电站交流电源系统电流泄漏告警。

进一步地，所述电流采集模块，还包括与所述漏电采集单元一一对应连接的电流处理单元；

每一所述电流处理单元，用于获取与自身连接的漏电采集单元采集的所述第一电流；对所述第一电流采样、隔离放大以及滤波后，生成第二电流；

所述获取所有第一电流，并将所有第一电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量，包括：

获取所有第二电流，并将所有第二电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量。

进一步地，所述漏电采集单元为电流互感器；

所述电流互感器在所述中性点处采集电流时，所述电流互感器在感应到电流时采用电子线路跟踪电流互感器的铁芯中的励磁电流并进行补偿，以使所述电流互感器的铁芯的磁通为零。

进一步地，还包括：无线通讯模块；

所述无线通讯模块，用于建立所述控制模块与所述电流采集模块的通讯连接。

进一步地，所述无线通讯模块为ESP8266。

进一步地，还包括显示模块；

所述控制模块，还用于向所述显示模块发送第二指令，以使所述显示模块根据所述第二指令将变电站交流电源系统电流泄漏信息显示于显示模块中；

其中，所述变电站交流电源系统电流泄漏信息包括：每一漏电采集单元所在电流支路的剩余电流和所述总电流泄漏量。

进一步地，所述显示模块、控制模块和告警模块集成于一上位机中。

通过实施本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种变电站交流电源系统的漏电监测装置，包括：控制模块、电流采集模块以及告警模块；电流采集模块中包含了若干漏电采集单元，并将每一漏电采集单元安装在变电站交流电源系统中性点处，基于变电站交流电源系统的中性点为变压器或发电机的绕组所在处的特性，使漏电采集单元监测变压器或发电机的电流泄漏情况；并通过控制模块对泄露电流进行实时获取，计算得到总泄漏电流，在总泄漏电流超出预设阈值时，控制告警模块进行告警。通过在变电站交流电源系统中性点处布设漏电采集单元，从而实现对变电站交流电源系统各处电流泄漏的监测，提高变电站交流电源系统的安全性。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种变电站交流电源系统的漏电监测装置的结构图。

图2是本发明一实施例提供的一种电流信号放大电路图。

图3是本发明一实施例提供的一种无线通讯模块的电路图。

图4是本发明一实施例提供的上位机的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，是本发明一实施例提供的一种变电站交流电源系统的漏电监测装置，包括：控制模块、电流采集模块以及告警模块；

所述电流采集模块包括若干漏电采集单元，所述漏电采集单元安装在变电站交流电源系统中性点处；

每一所述漏电采集单元，用于获取当前漏电采集单元所在中性点处的第一电流；

所述控制模块，用于获取所有所述第一电流，并将所有所述第一电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量；在所述总电流泄漏量大于预设阈值时，向所述告警模块发送第一指令，以使所述告警模块根据所述第一指令发出变电站交流电源系统电流泄漏告警。

具体的，在变电站交流电源系统中包含多个变压器和发电机，在变压器，发电机的绕组中有一点，此点与外部各接线端电压绝对值相等，则此点为变电站交流电源系统的中性点，中性点可以是接地的也可以是不接地的。

在发明实施例中，为使描述清晰，所选用作为示意的三个变压器对应的中性点均为接地的中性点。在每一中性点处安装有一漏电采集单元，用于检测采样小交流电信号(即上述第一电流)。控制模块为图1中主机的一部分，根据所获取的所有采集的第一电流计算得到变电站交流电源系统的总电流泄漏量。在本实施例中，假设#1CT采集的第一电流为I

在一个优选的实施例中，所述电流采集模块，还包括与所述漏电采集单元一一对应连接的电流处理单元；每一所述电流处理单元，用于获取与自身连接的漏电采集单元采集的所述第一电流；对所述第一电流采样、隔离放大以及滤波后，生成第二电流；所述获取所有第一电流，并将所有第一电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量，包括：获取所有第二电流，并将所有第二电流进行矢量合成，生成变电站交流电源系统的总电流泄漏量。

具体的，如图1所示，每一上述漏电采集单元(即图1中#1CT)与其所对应的电流处理单元(即图1中#1模块)连接。将每一漏电采集单元与电流处理单元一一对应连接，能使得所采集的采样小交流电信号(即上述第一电流)在各自所对应的电流处理单元中进行分通道处理。在电流处理单元中，先通过采样获取漏电采集单元中的第一电流，再将所采样的第一电流进行隔离放大处理以及滤波处理后，将所生成的干净的第二电流再传输至控制模块中进行处理。从而使控制模块通过计算得到的总电流泄漏量更准确。

在一个优选的实施例中，所述漏电采集单元为电流互感器；所述电流互感器在所述中性点处采集电流时，所述电流互感器在感应到电流时采用电子线路跟踪电流互感器的铁芯中的励磁电流并进行补偿，以使所述电流互感器的铁芯的磁通为零。

具体的，如图2所示，是本发明实施例提供的一种电流信号放大电路。本发明实施例的漏电采集单元采用的电流互感器设计为零磁通电流互感器。通常来说电流互感器的测量误差是由其内部的铁芯产生的励磁电流引起的，励磁电流越小则误差越小。在本发明实施例中，电流互感器采用电子线路跟踪电流互感器的铁芯中的励磁电流并进行补偿，从而使铁芯中的磁通动态地接近零，达到减小电流互感器测量误差的目的。

从图2可知，交流信号可根据依据法拉第电磁感应定律进行检测和补偿，设计有磁通门电路A和磁通门电路B，然后在输出端将交流信号进行叠加还原。当有电流流经一次绕组时，根据电流和磁通量的单调线性跟随关系，一次电流会在环形磁芯内产生一个与其高度相关的电流磁通量，磁通门传感器的两组激励绕组会根据这一磁通量各自产生相应的感应信号并输出到与其相连接的磁通门电路。磁通门电路再将这一感应信号转变为电压信号并经过叠加后输出到放大电路，经放大电路放大后在二次电流线中产生二次电流，此二次电流会在环形磁芯产生与其高度相关的二次电流磁通量，该二次电流磁通量与一次电流磁通量方向相反，最终实现一次电流磁通量与二次电流磁通量之和为零，从而避免了励磁电流引起的电流互感器对电流测量的误差，保证了电流互感器的测量精度。

在一个优选的实施例中，还包括：无线通讯模块；所述无线通讯模块，用于建立所述控制模块与所述电流采集模块的通讯连接。

具体的，电流采集模块中的电流处理单元与无线通讯模块进行无线连接，控制模块与无线通信模块进行无线连接，从而使得电流采集模块所得到的上述第二电流能以无线传输的方式传输至控制模块中。优选的，无线传输的方式为WiFi。由于电流处理单元和控制模块需与无线通讯模块建立无线连接，通常将所述无线通讯模块分别设置于电流处理单元和控制模块中。

需要补充的是，现有的变电站的站用变压器通常在布设时相距较远，例如：有的变电站的变压器在室外，有的在室内，互相距离较远，且变压器与400V交流配电房的距离也同样很远，因此，通常使用有线连接传输时，需要敷设很长的通讯线，使得施工难度大，耗费时间长，传输效率低。而本发明采用无线通讯模块则可规避敷设远距离通讯线的问题，且施工难度相对更低，可适用于各个等级的变电站和电厂中，具有更大的使用和推广前景。

在一个优选的实施例中，所述无线通讯模块为ESP8266。

具体的，如图3所示，是本发明实施例提供的无线通讯模块的电路图。无线通讯模块是ESP8266。它能被用于远程监控，使设备之间能够互联互通信，接收发送数据，还自带节能模式，能够在睡眠模式和唤醒模式之间快速切换，自适应无线电偏置能够在节能模式下进行低功耗操作。如图3所示，TXD和RXD脚与单片机连接在一起，实现串口通信。由于ESP8266拥有内置WiFi模组，可以与I ntenet网相连接，将串口信号转为符合WiFi无线网络通信标准的信息，以WiFi协议的方式与I nternet内的信息进行交换。

在一个优选的实施例中，还包括显示模块；所述控制模块，还用于向所述显示模块发送第二指令，以使所述显示模块根据所述第二指令将变电站交流电源系统电流泄漏信息显示于显示模块中；其中，所述变电站交流电源系统电流泄漏信息包括：每一漏电采集单元所在电流支路的剩余电流和所述总电流泄漏量。

在一个优选的实施例中，所述显示模块、控制模块和告警模块集成于一上位机中。

具体的，如图4所示，是本发明实施例提供的上位机的结构图，包括控制模块、显示模块和告警模块。告警模块包括有声光报警器，在所述总电流泄漏量大于预设阈值时，控制模块向告警模块发送第一指令，控制告警模块进行变电站交流电源系统电流泄漏告警，并使其内部的声光报警器中的蜂鸣器响起和控制告警指示灯亮起。在总电流泄漏量不超过预设阈值时，则不控制告警模块发起告警。控制模块向显示模块发送第二指令，不论总电流泄漏量是否大于预设阈值，均将当前每一漏电采集单元所在电流支路的剩余电流和所述总电流泄漏量分别显示在显示模块中，以使操作人员能基于采集数据对变电站交流电源系统各处电流泄漏情况实时掌握，并可基于所显示的数据及时对变电站设备进行维护及检修。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。