一种模拟带负荷极性校验系统

技术领域

本发明涉及极性校验技术领域，具体为一种模拟带负荷极性校验系统。

背景技术

变电站新间隔投运时，在正常送电前需进行供电系统的极性校验，传统的带负荷测极性系统存在以下问题。

一是电网风险升高。新间隔投运时，为了防止母差保护误动造成事故扩大，需要将所有运行间隔转移到另一条母线上，此时系统冗余度降低，若母线故障会造成同一电压等级所有间隔失电，扩大了停电范围，加大了电网风险。送电后由于部分间隔负荷轻，影响极性校验准确性，需要在不同间隔甚至不同变电站之间进行负荷调度，造成电网正常运行方式改变，增加电网网架运行压力。

二是倒闸操作增多。新间隔投运时，电网运行方式倒换和负荷转移操作均依靠运维人员完成，频繁的倒闸操作和压板投退增加了运维人员工作量和操作风险。

三是供电可靠性降低。带负荷测极性后若发现电流回路极性错误，则必须中断送电操作，将送电间隔临时转检修进行处理，处理完毕后重新进行带负荷测极性，直到极性正确。这样不仅会造成送电时间延长，影响供电可靠性，还会使电网长时间停留在非正常运行方式，导致电网风险加大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种模拟带负荷极性校验系统来解决上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种模拟带负荷极性校验系统，包括无线伏安相位仪、信号中继器以及负荷电流模拟装置；所述无线伏安相位仪用于采集变电站母线电压参数并转换成无线信号输出；所述信号中继器用于对无线信号进行增强和放大；所述负荷电流模拟装置根据变电站母线电压参数并以母线A相电压相位作为电流的基准相位，并输出三相负荷电流；所述无线伏安相位仪待负荷电流模拟装置输出三相负荷电流后再采集二次电压和二次电流，且根据两者相位关系判断电流极性是否正确。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述无线伏安相位仪包括电压采集单元、整流滤波模块、过零点检测模块、同步脉冲输出单元以及功放模块；所述无线伏安相位仪还包括电流采集单元、模数转换模块、相位判别模块以及数据记录模块；所述电压采集单元输入端接入变电站母线电压端，所述电流采集单元的输入端接入变电站负荷电流输入端；所述整流滤波模块的输出端与相位判别模块的输入端电连接；所述功放模块的输出端外接直立天线。

进一步，所述信号中继器包括信号相位提取模块和信号频率提取模块；所述相位提取模块和信号频率提取模块的输入端均接入无线信号输入天线，输出端分别连接相位跟踪模块和频率跟踪模块；所述相位跟踪模块和频率跟踪模块的输出端均连接于同步信号合成模块，所述同步信号合成模块的输出端连接有功率放大模块，所述功率放大模块的输出端接入无线信号输出天线。

进一步，所述负荷电流模拟装置包括电源供电模块和同步脉冲解析模块，所述电源供电模块的输出端依次连接有电压整流逆变模块、谐波抑制模块和电流放大模块；所述同步脉冲解析模块的输入端接入无线信号接收天线，输出端依次连接有同步相位提取模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块的输出端连接电流放大模块。

进一步，所述负荷电流模拟装置包括电源供电模块和同步脉冲解析模块，所述电源供电模块的输出端依次连接有电压整流逆变模块、谐波抑制模块和电流放大模块；所述同步脉冲解析模块的输入端接入无线信号接收天线，输出端依次连接有同步相位提取模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块的输出端连接电流放大模块。

进一步，所述电源供电模块为与电源插座相连的开关电源，用于对电压整流逆变模块提供输入的交流电。

本发明的有益效果是：

(一)无需方式倒换和负荷调整，降低了电网风险

由于送电前已运用模拟带负荷测极性装置保证线路两侧极性正确，可在不改变电网正常运行方式的情况下对新间隔送电，保证了系统的冗余性，提高了电网稳定裕度，降低了电网风险。

(二)减少运维工作量和操作风险。

模拟带负荷测极性装置可以在送电前模拟带负荷测极性，送电后无需为测极性进行倒闸操作，避免了对电网正常运行的影响，大大减轻了运维人员工作量，降低了操作风险。

(三)送电前排除极性错误问题，确保送电计划按时完成。

传统极性校验方案在端子箱两侧分别进行一次升流和二次通流，其分界处存在校验死区，难以发现此处的隐蔽缺陷，运用模拟带负荷测极性装置，通过查看电压、电流相位差实现完整回路极性校验，在送电前消除隐蔽缺陷，杜绝送电后因电流回路异常临时中断送电的情况，提高供电可靠性，保证送电及时完成。

附图说明

图1为本发明模拟带负荷极性校验系统的整体系统示意图；

图2为本发明模拟带负荷极性校验系统原理示意图；

图3为本发明无线伏安相位仪的结构示意图；

图4为本发明信号中继器的结构示意图；

图5为本发明负荷电流模拟装置的结构示意图；

图6为本发明线路保护极性校验示意图；

图7为本发明主变保护极性校验示意图；

图8为本发明母差保护极性校验示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语中“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型结构。对于本领域的普通技术人员，可以根据具体情况理解该类术语在本专利中的具体含义。

本发明实施例如下

如图1和图2所示，本发明设计的模拟带负荷极性校验系统，包括无线伏安相位仪、信号中继器以及负荷电流模拟装置三个大部分。如图6、图7和图8所示，通过在线路两侧、变压器高低压、母线不同间隔处各设一台本装置，基于获取的无线电压信号，同时输出模拟的负荷电流，即可判断线路保护、变压器保护、母线保护极性是否正确。

所述无线伏安相位仪用于采集变电站母线电压参数并转换成无线信号输送至负荷电流模拟装置；所述信号中继器用于对无线信号进行增强和放大；所述负荷电流模拟装置根据变电站母线电压参数并以母线A相电压相位作为电流的基准相位，并输出三相负荷电流；所述无线伏安相位仪待负荷电流模拟装置输出三相负荷电流后再采集二次电压和二次电流，且根据与电压相位关系判断电流极性是否正确。

需要说明的是，负荷电流模拟装置输出的三相负荷电流会通过电流互感器转成二次电流，电流互感器是变电站里面固有的设备，用于将大电流转换成小电流。

作为一种实施方式，如图3所示，所述无线伏安相位仪包括电压采集单元1、整流滤波模块2、过零点检测模块3、同步脉冲输出单元4以及功放模块5；所述无线伏安相位仪还包括依次电连接的电流采集单元6、模数转换模块7、相位判别模块8以及数据记录模块9；所述电压采集单元1输入端接入变电站母线电压端，所述电流采集单元的输入端接入变电站负荷电流输入端；所述整流滤波模块2的输出端与相位判别模块8的输入端电连接；所述功放模块5的输出端外接直立天线11，直立天线11用于发出无线电压信号或接收无线电流信号。同步脉冲输出单元4根据接收的启动输出信号和电压过零信号，输出同步脉冲给负荷电流模拟装置，方便进行基准相位提取和电流同步。三相负荷电流将数据传递给相位判别模块，会根据输入的电压和电流相位信息，自动判断极性是否正确，如果极性错误，可以显示哪一相极性需要更正。

作为一种实施方式，如图4所示，所述信号中继器包括信号相位提取模块12和信号频率提取模块14；所述相位提取模块12和信号频率提取模块14的输入端均接入无线信号输入天线，输出端分别连接相位跟踪模块13和频率跟踪模块15；所述相位跟踪模块13和频率跟踪模块15的输出端均连接于同步信号合成模块16，所述同步信号合成模块16的输出端连接有功率放大模块17，所述功率放大模块17的输出端接入无线信号输出天线。无线信号输入天线可以接受频率为1-5MHz的无线信号，接受处理延迟最大为1us；功率放大模块17利用集成功放电路对无线信号进行增益方法，使无线信号传递距离提高到1km，基本可以覆盖完整的变电站场地，无线信号输出天线对放大的无线信号进行扩频后输出。

另外，整个信号中继器在无间断大地时，天线的效能可以发挥到极致，由于天线阻抗匹配的原因，馈点一般不是在天线的正中央，而是在XY方向上做微小调整，这样的阻抗匹配方法简单而且没有增加成本。

作为一种实施方式，如图5所示，所述负荷电流模拟装置包括电源供电模块18和同步脉冲解析模块22，所述电源供电模块18的输出端依次连接有电压整流逆变模块19、谐波抑制模块20和电流放大模块21；所述同步脉冲解析模块22的输入端接入无线信号接收天线，输出端依次连接有同步相位提取模块23和CPU控制模块25，所述CPU控制模块25的输出端连接电流放大模块21。同步脉冲解析模块22接收无线伏安相位仪或信号中继器输出的同步信号，并提取基准相位信号作为电压逆变的初始相位。所述电源供电模块18为与电源插座相连的开关电源，用于对电压整流逆变模块19提供输入的交流电，通过电压整流逆变模块19将输入交流电整流为直流，再根据初始相位逆变成交流电流，实现与电源的交直交隔离，排除电源自身信号干扰。电压整流逆变模块19将交流电进行降压升流，输出幅值和相位均可调的一次大电流。

进一步，所述负荷电流模拟装置还包括HMI人机交互模块24；所述HMI人机交互模块24与CPU控制模块25输入端相连，用于输出操作指令，在指令计划的时间启动模拟带负荷测极性装置输出。

本发明的还提供以下实施例

实施例一

在110kV乔襄燃线乔23间隔新投后测极性，应用模拟带负荷极性校验系统，将送电过程中的带负荷测极性提前实现，缩短送电时间，减少送电延误。

实施例二

在110kV牛樊线樊05间隔模拟带负荷测极性，通过在樊05间隔模拟不同幅值和相位的负荷电流，在送电前实现带负荷测极性，避免频繁负荷调度和倒闸操作。

实施例三

在110kV乔樊线乔22-樊06间隔模拟差流，在线路两端各运用一套模拟带负荷测极性装置，无线伏安相位仪取各自变电站同等级母线电压，负荷电流模拟装置输出电流设置为大小相等、方向相反，模拟线路正常运行时的负荷流向，在两侧线路保护装置上查看差动电流若接近为0，则说明线路差动极性正确，反之则极性错误。

在乔22-樊06线路两端同时升流，并在两侧线路保护装置处查看差流。本装置模拟线路送电时运行工况，通过查看两侧保护装置差流，快速判断两侧极性是否正确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。