一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统
技术领域
本发明属于输变电设备
技术领域
，涉及输变电设备的微功率电流取电装置检测，具体涉及一种输变电设备用微功率电流取电装置工作性能检测系统。背景技术
传感器是电网电气量、状态量的采集终端，是智能电网的感知神经末梢，在电网安全稳定运行中发挥着基础而广泛的作用。目前，随着智能电网的发展，多种非电量及辅助信息的感知设备被大规模部署，但在实际应用中逐渐显现出供电复杂和供电方式单一等问题，严重制约电网感知的广度和深度。电流取电技术可应用于多种输变电设备场合，以输电线路电流取电系统为例，取能装置处于一种特殊的应用环境中，它需要满足取电功率需求和温升不能过高的条件。目前各类微功率电流取电装置种类繁多，为了保证传感器工作性能和稳定性，现有技术中多针对局部性能进行独立测试，并且依赖于复杂昂贵的检测设备协同操作，难以做到便捷设置灵活检测，针对输变电设备用微功率电流取电装置工作性能的一体化设计智能检测系统亟待专门提出。
发明内容
：为解决输变电设备用微功率电流取电装置一体化智能检测问题，灵活测试传感器工作性能，保障传感器正常稳定工作，本发明公开了一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统，包括电压电流测量模块、温度检测模块、电流控制装置、主控制器、取电装置重量变化感知模块；其特征在于：
所述主控制器按照标定额定工作电流调整电流控制装置的一次侧输出电流大小；所述电压电流测量模块连接额定工况下的负载，检测输出端电压和输出电流值；
所述温度检测模块测量微功率电流取电装置的温度值；
所述取电装置重量变化感知模块实时感知的取电装置的重量值变化情况；
主控制器基于电压电流测量模块所检测的输出端电压和输出电流值计算取电装置的实时取电功率值。
本发明进一步包括以下优选方案：
所述取电装置性能检测系统还包括液晶显示模块，控制器将实时取电功率数据、温升数据和重量值下发给液晶显示模块，实时显示相关检测结果。
在主控制器内部设置实时取电功率最低需求值、温升最高阈值以及重量变化阈值，当取电功率低于设定的取电功率最低需求值或温升超过设定的温升最高阈值或重量变化值大于设定的重量变化阈值时，液晶显示模块以闪烁方式显示相关数值，以示告警。
所述电压电流测量模块安装在电流可控的测试回路上，取电装置二次侧与整流调压装置的输入端相连接，整流调压装置的输出端连接测试负载电阻，在整流调压装置的输出端检测输出电压和输出电流值。
整流调压装置的输出电压设定为3V，测试用负载电阻选取为2kΩ。
所述温度检测模块采用数字温度传感器，测量工作中取电装置的温度变化情况以及环境温度值，并采用单工通讯传递给主控制器。
所述取电装置重量变化感知模块包括与待检测电流取电装置同一型号同初始重量的对比取电装置，所述对比取电装置通过拉力传感器挂接在待检测电流取电装置的附近位置或者通过拉力传感器挂接在与待检测电流取电装置一次侧不同序别相线上，对所述对比取电装置线圈施加与待检测电流取电装置相同的电流电压，拉力传感器通过无线通信实时将拉力测量值上传至主控制器作为待检测电流取电装置的重量测量值。
实时取电功率按以下公式计算：
Pshi＝0.2P-40ms+0.3P-20ms+0.5P0；
温升采用以下公式计算：
重量变化值按下式计算：
Gbianhua＝Flali-Gchushi；
当满足以下任一条件时，主控制器控制液晶显示模块以闪烁方式显示相关数值：
其中，Pshi为计算的实时取电功率，P-40ms为根据当前时刻40ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值，P-20ms为根据当前时刻20ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值，P0为根据当前时刻所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值；Twensheng为当前温升计算值，T-60ms、T-40ms、T-20ms、T0分别为当前采样时刻前60ms、40ms、20ms以及当前时刻的取电装置温度值，Thuanjing为采样时刻的环境温度值；Gbianhua为当前重量变化值，Flali为悬挂对比取电装置的拉力传感器的拉力值，Gchushi为对比取电装置的初始重量；Pthr-为设定的取电功率最低需求值，取80％额定功率值，Tthr+为设定的温升最高阈值，设置为额定允许温升的0.95倍，Gthr为设定的重量变化阈值，设为对比取电装置原始重量的1.25倍。
在主控制器中还对取电装置的运行状态进行评测：
按照下式计算取电装置的重量参数评估值K1，
取电装置的评估值α1取值为10，Flali为悬挂对比取电装置的拉力传感器的拉力值，Gchushi为对比取电装置的初始重量；
按照下式计算额定工况输出功率的评估值K2：
式中，分别从小到大选取三次不同的一次侧电流大小即额定电流的20％、60％和100％，测量后计算得到的输出功率分别为P1、P2、P3，一次侧电流为额定电流的20％、60％和100％时的理论取电功率值为P10、P20、P30；α2,α3,α4的取值分别为100、80、50；
按照下式计算额定工作条件下温度的评估值：
其中，t0为取电装置的初始温度，t1为取电装置的实测温度，α5取值为10；
取电装置的整体评估值表示为K＝K1+K2+K3，当K小于1.25时，认为取值装置工作性能良好，当1.25≤K<1.5时，取电装置需要定期维修，当K≥1.5时，取电装置应退出运行。
本发明的有益效果在于，该系统主要包含调节取电一次侧电流大小、检测取电装置取电功率、检测取电装置温升以及显示检测结果等功能，本发明可有效测试微功率电流取电装置的工作性能，通过对取电功率和温升的检测，确保微功率电流取电装置可以安全稳定地运行，从而在电网安全稳定运行中发挥出基础而广泛的作用。
附图说明
：图1为本发明的一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统示意图
具体实施方式
：
下面结合附图对本发明作进行清楚、完整地描述：
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
采用安装在电力线路上的微功率电流取电装置实现能量的实时获取，可以有效解决设备获取电能不方便的问题。目前各类微功率电流取电装置种类繁多，为了保证传感器工作性能和稳定性，现有技术中多针对局部性能进行独立测试，并且依赖于复杂昂贵的检测设备协同操作，难以做到便捷设置灵活检测。为了确保微功率电流取电装置的工作性能及可靠性，针对输变电设备用微功率电流取电装置工作性能的一体化设计智能检测系统亟待专门提出。如附图1所示，本发明所提出的微功率电流取电装置检测评估方法主要包括以下内容：
一种输变电设备用微功率电流取电装置性能检测系统，包括电压电流测量模块、温度检测模块、电流控制装置、主控制器、取电装置重量变化感知模块、液晶显示模块。
所述主控制器按照标定额定工作电流调整电流控制装置的一次侧输出电流大小。
所述电压电流测量模块连接额定工况下的负载，检测输出端电压和输出电流值；如图1所示，采用电流控制装置作为能量标准来源，电路导线穿过取电装置的中心，导线与取电装置保持垂直姿态。根据被测微功率电流取电装置的标定参数，例如额定工作电流、额定工作频率、额定持续耐受电流等参数，选取电流可调范围满足需求的电流控制装置。将取电装置安装在电流可控的测试回路上，取电装置二次侧与整流调压装置的输入端相连接，整流调压的输出端连接测试负载电阻，在整流调压装置的输出端检测输出电压和电流情况。例如整流调压输出电压统一规定为3V，测试用负载电阻选取为2kΩ。
在本申请中，实时取电功率按以下公式计算：
Pshi＝0.2P-40ms+0.3P-20ms+0.5P0；
其中，Pshi为计算的实时取电功率，P-40ms为根据当前时刻40ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值，P-20ms为根据当前时刻20ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值，P0为根据当前时刻所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值。
所述温度检测模块测量微功率电流取电装置的温度值。温度检测模块采用数字温度传感器，测量工作中取电装置的温度变化情况，并采用单工通讯传递给单片机控制器，例如可以采用BS18B20这类数字温度传感器作为测温模块的主芯片，实现高精度的温度实时监控，以单工通信的方式将测量数据传送给单片机控制器模块。由于输变电设备用微功率电流取电装置通常设置在室外，环境对实测温度通常会造成较大的影响，本发明采用以下方式计算实测温度值：
式中，Ttar1、Ttar2……Ttarm，表示连续的m次温度测量值，通过上述公式计算作为实测温度值T。
在本申请的优选实施中，选取当前时刻前40ms、前20ms以及当前时刻实时测量温度进行加权计算作为实测温度T
P-40ms为根据当前时刻40ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值，P-20ms为根据当前时刻20ms前所采集的输出电压和输出电流值计算的功率值。
所述取电装置重量变化感知模块包括与待检测电流取电装置同一型号同初始重量的对比取电装置，所述对比取电装置通过拉力传感器挂接在待检测电流取电装置的附近位置或者通过拉力传感器挂接在与待检测电流取电装置一次侧不同序别相线上，对所述对比取电装置线圈施加与待检测电流取电装置相同的电流电压，拉力传感器通过无线通信实时将拉力测量值上传至主控制器作为待检测电流取电装置的重量测量值。取电装置重量变化感知模块主要用于检测取电装置在长期暴露在日晒、风蚀、雨淋等条件下的状态，包括蚀锈、受潮、甚至结冰等。
重量变化值按下式计算：
Gbianhua＝Flali-Gchushi；
Gbianhua为当前重量变化值，Flali为悬挂对比取电装置的拉力传感器的拉力值，Gchushi为对比取电装置的初始重量。
所述取电装置重量变化感知模块实时感知的取电装置的重量值变化情况；主控制器基于电压电流测量模块所检测的输出端电压和输出电流值计算取电装置的实时取电功率值；控制器将实时取电功率数据、温升数据和重量值下发给液晶显示模块，实时显示相关检测结果。
在主控制器内部设置实时取电功率最低需求值、温升最高阈值以及重量变化阈值，当取电功率低于设定的取电功率最低需求值或温升超过设定的温升最高阈值或重量变化值大于设定的重量变化阈值时，液晶显示模块以闪烁方式显示相关数值，以示告警。
在本申请的优选实施中，当满足以下任一条件时，主控制器控制液晶显示模块以闪烁方式显示相关数值：
Pthr-为设定的取电功率最低需求值，取80％额定功率值，Tthr+为设定的温升最高阈值，设置为额定允许温升的0.95倍，Gthr为设定的重量变化阈值，设为对比取电装置原始重量的1.25倍。
在本申请实施例中，主控制器还对取电装置的运行状态进行评测：
按照下式计算取电装置的重量参数评估值K1，
取电装置的评估值α1取值为10，Flali为悬挂对比取电装置的拉力传感器的拉力值，Gchushi为对比取电装置的初始重量；
按照下式计算额定工况输出功率的评估值K2：
式中，分别从小到大选取三次不同的一次侧电流大小即额定电流的20％、60％和100％，测量后计算得到的输出功率分别为P1、P2、P3，一次侧电流为额定电流的20％、60％和100％时的理论取电功率值为P10、P20、P30；α2,α3,α4的取值分别为100、80、50；
按照下式计算额定工作条件下温度的评估值：
其中，t0为取电装置的初始温度，t1为取电装置的实测温度，α5取值为10；
取电装置的整体评估值表示为K＝K1+K2+K3，当K小于1.25时，认为取值装置工作性能良好，当1.25≤K<1.5时，取电装置需要定期维修，当K≥1.5时，取电装置应退出运行。
以上所述的实施例仅表示本发明的实施方式，但是本发明的范围并不局限于此，在不脱离本发明构思的前提下所作的等效结构和等效流程变换，这些都属于本发明保护范围。
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