专利名称：串补火花间隙分压器回路的在线监测电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子或电カ技术领域，具体涉及ー种串补火花间隙分压器回路在线监测电路。
背景技术：
在现有线路上加装串联电容器补偿(简称串补)装置，能有效缩短线路的电气距离，同时对土地资源的占用极小，它还是提高输电线路输送能力的经济而且有效的技术手段。串联电容器补偿装置由串联电容器、金属氧化物限压器MOV、火花间隙等主要设备构成，其中火花间隙是MOV的主保护和串联电容器的后备保护，因此对其工作可靠性有很高的要求，其中火花间隙分压器是火花间隙的重要附属设备，火花间隙分压器的工作状态直接关系到在线路故障时火花间隙能否正常触发，是保证火花间隙可靠安全工作关键之
o在装设有串补装置的线路中，当线路发生故障或是相邻线路发生故障，线路电流流过串联电容器，在串联电容器两端产生较高的电压。为了防止在故障电流情况下，串联电容器两端的过电压造成电容器的损坏，这时就需要触发火花间隙，快速旁路串补串联电容器，此时，串补控制保护装置将向火花间隙触发控制电路发出触发命令，而火花间隙控制电路在接收到串补保护系统发来的触发命令后，判断间隙所承受的电压是否达到了预设的电压值，即门槛电压，只有在判断达到或超过门槛电压值后，才会发出点火脉冲，火花间隙触发控制电路就是通过分压器回路取得间隙两端的实时电压。一旦火花间隙分压器回路器出现故障，导致火花间隙触发控制电路无法获得准确的电压值，从而可能引起误动作。

实用新型内容本实用新型提供一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路，使运行人员能及时掌握分压器回路的工作情况，避免不必要的担心，确保线路故障时火花间隙的可靠触发点火，大大提高了火花间隙工作可靠性。本实用新型提供一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路，所述串补火花间隙分压器回路包括均压环节和电压取样环节；所述电压取样环节包括与所述均压环节串联的电容C ;所述在线监测电路包括取样电压输入模块、串补电流输入模块和比较模块；所述取样电压输入模块的输入端连接电容C两端电压，输出端连接比较模块的输入端；所述串补电流输入模块的输入端连接串联电容器的电流信号，输出端连接比较模块的输入端；所述比较模块的输出端显示所述串补火花间隙分压器回路的运行状态。本实用新型提供的第一种优选实施例中在取能用电流互感器二次回路中串入一个测量CT获得串联电容器的电流信号，所述串联电容器的电流信号连接串补电流输入模块的输入端。本实用新型提供的第二种优选实施例中所述均压环节包括串联的电容Cl、C2、C3和C4 ;所述取样电压输入模块包括两级运算放大电路U1B、U2B和有效值转换芯片A，所述电容C两端电压依次通过所述U1B、U2B和有效值转换芯片A。本实用新型提供的第三种优选实施例中所述串补电流输入模块包括一级运算放大电路U2A和有效值转换芯片B，所述串联电容器的电流信号依次通过所述U2A和有效值转换芯片B。本实用新型提供的第四种优选实施例中所述比较模块包括差分运算放大器U3A、反相运算放大器U3B和两个比较器U4A、U4B ；所述U3A的输入端连接所述取样电压输入模块的输出端和所述串补电流输入模 块的输出端；所述U3B的输入端连接所述取样电压输入模块的输出端；所述U4A的输入端连接所述U3B的输出端和所述取样电压输入模块的输出端；所述U4B的输入端连接所述U3A的输出端和所述取样电压输入模块的输出端。本实用新型提供的第五种优选实施例中所述U4A和所述U4B为OC门结构，输出端相连接。本实用新型提供的第六种优选实施例中所述U3A的输入端的负向端ロ连接所述取样电压输入模块的输出端，正向端ロ连接所述串补电流输入模块的输出端；所述U3B的输入端的负向端ロ连接所述取样电压输入模块的输出端；所述U4A的输入端的负向端ロ连接所述U3B的输出端，正向端ロ连接所述取样电压输入模块的输出端；所述U4B的输入端的负向端ロ连接所述U3A的输出端，正向端ロ连接所述取样电压输入模块的输出端。本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的有益效果有I、本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路，设置电压取样环节，提出针对串补火花间隙分压器回路在线监测的思想，可广泛应用在超高压或特高压串补装置中，使运行人员能及时掌握分压器回路的工作情况，避免不必要的担心，确保线路故障时火花间隙的可靠触发点火，大大提高了火花间隙工作可靠性；2、通过在取能用电流互感器二次回路中串入一个测量CT获得串联电容器的电流信号，在不增加任何设备的情况下实现对串联电容器电流的測量；3、比较器U4A和U4B为OC (Open Collector，集电极开路)门结构，二者输出相连后可以实现“与门”功能，简化了电路；4、设定U分压和Uct的关系式为a UCT彡U分压彡b UCT，其中a和b为预设的误差系数，这两个系数保证当电容分压器某一只电容器损坏时U分压不能满足上面的关系式，并且a和b的大小可以通过调节比较器各电阻值来实现，满足电和Uct可以存在一定的误差的范围内。

图I为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的结构原理框图；图2为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的工作原通图；图3为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的电路图；图4为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测的方法流程图；图5为本实用新型提供的比较模块实现在线监测串补火花间隙分压器回路的方法流程图。
具体实施方式
串补装置包括并联的串联电容器、火花间隙和串补火花间隙分压器回路，本实用新型提供一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路，该分压器回路设置均压环节和电压取样环节，其中，均压环节为串联的电容Cl、C2、C3和C4，电压取样环节为电容C，电容C与均压环节串联，即C1、C2、C3、C4和C串联。本实用新型提供的监测电路的具体结构原理框图如图I所示，由图I可知，该监测电路包括取样电压输入模块、串补电流输入模块和比较模块，取样电压输入模块的输入端连接电容C两端电压，输出端连接比较模块的输入端；串补电流输入模块的输入端连接串联电容器的电流信号，输出端连接比较模块的输入端；比较模块的输出端显示所述串补火花间隙分压器回路的运行状态。取样电压输入模块输入电容C两端电压并将其放大后转换成取样直流电压信号U 输出，同时串补电流输入模块输入串联电容器的电流信号并将其放大后转换成串补直流
电压信号UCT。比较模块通过比较输入的和Uct，对该分压器回路的运行状态进行在线监測。图2为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的工作原理图，由图2可知，其中，监测电路的串补电流输入模块是通过在取能用电流互感器二次回路中串入一个测量CT获得串联电容器的电流信号。图3为本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测电路的电路图，由图3可知，取样电压输入模块包括两级运算放大电路U1B、U2B和有效值转换芯片A，UlB和U2B将电容C两端电压进行放大调理，有效值转换芯片A将放大调理后的信号转换成直流电压信号U分压。串补电流输入模块包括一级运算放大电路U2A和有效值转换芯片B，U2A将串联电容器的电流信号放大调理成电压信号，有效值转换芯片B将放大调理后的信号转换成直流电压信号Uct。比较模块包括差分运算放大器U3A、反相运算放大器U3B和两个比较器U4A、U4B。U3A的输入端的负向端ロ连接取样电压输入模块的输出端，正向端ロ连接串补电流输入模块的输出端；U3B的输入端的负向端ロ连接取样电压输入模块的输出端；U4A的输入端的负向端ロ连接U3B的输出端，正向端ロ连接取样电压输入模块的输出端；U4B的输入端的负向端ロ连接U3A的输出端，正向端ロ连接取样电压输入模块的输出端。U3A将直流电压信号U瓶和Uct做差分，U3B将直流电压信号U_做反相。U4A将Um和U3B的输出做比较并输出，同时U4B将Um和U3A的输出做比较并输出，U4A和U4B的输出端相连接，其中，U4A和U4B为OC门结构，所以U4A和U4B输出相连后可以实现“与门”功能。满足a Uct彡U分压く b Uct吋，分压器回路运行正常，U4A和U4B相连的输出端输出高电平；满足U分压< a *UCT或U分压> b -Uct时，分压器回路运行异常，U4A和U4B相连的输出端输出低电平报警；其中，a和b为预设的误差系数，a彡b，并且该误差系数a和b的大小可以通过调节比较器U4A和U4B的电阻值来实现。本实用新型提供的一种串补火花间隙分压器回路在线监测方法，如图4所示为该方法的流程图，由图4可知，该方法包括如下步骤
·[0044]步骤SI，均压环节串联电容C，在取能用电流互感器二次回路中串入一个测量CT获得串联电容器的电流信号。步骤S2，取样电压输入模块将电容C两端电压放大后转换成取样直流电压信号U_，串补电流输入模块将串联电容器的电流信号放大后转换成串补直流电压信号Uct。其中，取样电压输入模块包括两级运算放大电路U1B、U2B和有效值转换芯片A，串补电流输入模块包括一级运算放大电路U2A和有效值转换芯片B。具体的，取样电压输入模块将电容C两端电压放大后转换成取样直流电压信号U分具体为=UlB和U2B将电容C两端电压进行放大调理，有效值转换芯片A将放大调理后的
信号转换成U
分压。串补电流输入模块将串联电容器的电流信号放大后转换成串补直流电压信号Uct具体为U2A将串联电容器的电流信号放大调理成电压信号，有效值转换芯片B将放大调理后的信号转换成UCT。步骤S3，比较模块通过比较Um和Uct来在线监测串补火花间隙分压器回路的运行状态。其中，比较模块包括差分运算放大器U3A、反相运算放大器U3B和两个比较器U4A、U4B。具体的，比较模块通过比较和Uct来在线监测串补火花间隙分压器回路的运行状态的方法流程如图5所示，由图5可知，该方法包括步骤S301，U3A将U分压和Uct做差分，U3B将U分压做反相；步骤S302，U4A将U分压和U3B的输出做比较并输出，U4B将U分压和U3A的输出做比较并输出，U4A和U4B的输出端相连接；步骤S303，满足a Uct彡U分压く b Uct吋，分压器回路运行正常，U4A和U4B相连的输出端输出高电平；满足a Uct或b Uct吋，分压器回路运行异常，U4A和U4B相连的输出端输出低电平报警。其中，a和b为预设的误差系数，a彡b，误差系数a和b的大小可以通过调节比较器U4A和U4B的电阻值来实现。U4A和U4B为OC门结构，U4A和U4B输出相连后可以实现“与门”功能。最后应当说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管參照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或 者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种串补火花间隙分压器回路的在线监测电路，其特征在于，所述串补火花间隙分压器回路包括均压环节和电压取样环节；所述电压取样环节包括与所述均压环节串联的电容C; 所述在线监测电路包括取样电压输入模块、串补电流输入模块和比较模块； 所述取样电压输入模块的输入端连接电容C两端电压，输出端连接比较模块的输入端; 所述串补电流输入模块的输入端连接串联电容器的电流信号，输出端连接比较模块的输入端； 所述比较模块的输出端显示所述串补火花间隙分压器回路的运行状态。
2.如权利要求I所述的一种在线监测电路，其特征在于，在取能用电流互感器二次回路中串入一个测量CT获得串联电容器的电流信号，所述串联电容器的电流信号连接串补电流输入模块的输入端。
3.如权利要求I所述的一种在线监测电路，其特征在于，所述均压环节包括串联的电容Cl、C2、C3和C4 ;所述取样电压输入模块包括两级运算放大电路U1B、U2B和有效值转换芯片A，所述电容C两端电压依次通过所述U1B、U2B和有效值转换芯片A。
4.如权利要求I所述的一种在线监测电路，其特征在于，所述串补电流输入模块包括一级运算放大电路U2A和有效值转换芯片B，所述串联电容器的电流信号依次通过所述U2A和有效值转换芯片B。
5.如权利要求I所述的一种在线监测电路，其特征在于，所述比较模块包括差分运算放大器U3A、反相运算放大器U3B和两个比较器U4A、U4B ； 所述U3A的输入端连接所述取样电压输入模块的输出端和所述串补电流输入模块的输出端； 所述U3B的输入端连接所述取样电压输入模块的输出端； 所述U4A的输入端连接所述U3B的输出端和所述取样电压输入模块的输出端； 所述U4B的输入端连接所述U3A的输出端和所述取样电压输入模块的输出端。
6.如权利要求5所述的一种在线监测电路，其特征在于，所述U4A和所述U4B为OC门结构，输出端相连接。
7.如权利要求5所述的一种在线监测电路，其特征在于， 所述U3A的输入端的负向端口连接所述取样电压输入模块的输出端，正向端口连接所述串补电流输入模块的输出端； 所述U3B的输入端的负向端口连接所述取样电压输入模块的输出端； 所述U4A的输入端的负向端口连接所述U3B的输出端，正向端口连接所述取样电压输入模块的输出端； 所述U4B的输入端的负向端口连接所述U3A的输出端，正向端口连接所述取样电压输入模块的输出端。
专利摘要本实用新型提供一种串补火花间隙分压器回路的在线监测电路，所述串补火花间隙分压器回路包括均压环节和电压取样环节；所述电压取样环节包括与所述均压环节串联的电容C；所述在线监测电路包括取样电压输入模块、串补电流输入模块和比较模块；所述取样电压输入模块的输入端连接电容C两端电压，输出端连接比较模块的输入端；所述串补电流输入模块的输入端连接串联电容器的电流信号，输出端连接比较模块的输入端；所述比较模块的输出端显示所述串补火花间隙分压器回路的运行状态。使运行人员能及时掌握分压器回路的工作情况，避免不必要的担心，确保线路故障时火花间隙的可靠触发点火，大大提高了火花间隙工作可靠性。
文档编号G01R31/02GK202649366SQ20122020125
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者李国富, 余辉, 李志远, 李永亮 申请人:中国电力科学研究院