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氧化锌避雷器带电测试装置及测试系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种氧化锌避雷器带电测试装置及测试系统。所述装置包括电流传感器、电压传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、模拟开关、模拟采样电路、控制器及供电系统电路。电流传感器的感测端与氧化锌避雷器的末端连接，感测输出端与第一信号调理电路的接入端连接；电压传感器的感测端与站用变压器低压侧连接，感测输出端与第二信号调理电路的接入端连接；第一信号调理电路与第二信号调理电路的输出端分别与模拟开关的两个信号输入端连接；模拟开关的一个信号输出端与模拟采样电路的接入端连接；模拟采样电路的输出端与控制器的信号接入端连接；供电系统电路与控制器的电源接入端连接。本发明测量简单，方便，且安全性高。
【专利说明】氧化锌避雷器带电测试装置及测试系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试技术，尤其涉及一种氧化锌避雷器带电测试装置。
【背景技术】
[0002]氧化锌避雷器是保证电力系统安全运行的重要保护设备之一，它主要用于限制由电力线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压。氧化锌避雷器是由氧化锌电阻片串联而成，电阻片长期承受运行电压，并有泄露电流不断流过，氧化锌避雷器在运行电压和过电压下将不断劣化，同时由于长期运行氧化锌避雷器内部可能会受潮，表现为泄露电流增大，如果这种故障情况得不到控制，氧化锌避雷器会出现击穿损坏或爆炸事故，影响电力系统的安全运行。所以在氧化锌避雷器的运行中，采用预防性试验的方法来判断其质量状况是非常必要的。
[0003]按照电力行业标准DL/T596-1996的规定，主要的试验方法是测量氧化锌避雷器在运行电压下的交流泄露电流。氧化锌避雷器的好坏表现在其阻性电流的大小，为了测量氧化锌避雷器的阻性电流和功率损耗，必须引入电压参考信号。以往，氧化锌避雷器带电测试的常规测量方式都是把变电站中的主用变压器PT 二次侧的电压信号作为参考信号，这种方式经常需要操作主用变压器PT 二次侧线路，可能引起继电保护误动作或计量设备错误等一系列问题的产生，网安全运行造成不良后果；另外由于主用变压器PT 二次侧的电压过高测量时会很不安全。

【发明内容】

[0004]本发明的主要目的在于，提供一种氧化锌避雷器带电测试装置及测试系统，以方便测量，提高测量的安全性。
[0005]一方面，本发明提供一种氧化锌避雷器带电测试装置，包括:
电流传感器、电压传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、模拟开关、模拟采样电路、控制器及供电系统电路；其中，
所述电流传感器的感测端与所述氧化锌避雷器的末端连接，所述电流传感器的感测输出端与所述第一信号调理电路的接入端连接；
所述电压传感器的感测端与所述氧化锌避雷器所在的变电站中的站用变压器低压侧连接，所述电压传感器的感测输出端与所述第二信号调理电路的接入端连接；
所述第一信号调理电路与所述第二信号调理电路的输出端分别与所述模拟开关的两个信号输入端连接；
所述模拟开关的一个信号输出端与所述模拟采样电路的接入端连接；
所述模拟采样电路的输出端与所述控制器的信号接入端连接；
所述供电系统电路与所述控制器的电源接入端连接。
[0006]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，其中，所述第一信号调理电路，包括:第一调制解调电路、第一程控放大电路和第一整形电路；其中， 所述第一调制解调电路的接入端与所述电流传感器的感测输出端连接，所述第一调制解调电路的输出端与所述第一程控放大电路的接入端连接；
所述第一程控放大电路的输出端与所述第一整形电路的接入端连接；
所述第一整形电路的输出端与所述第一模拟开关的两个信号输入端中的一个信号输入端连接；
所述第二信号调理电路，包括:第二调制解调电路、第二程控放大电路和第二整形电路;其中，
所述第二调制解调电路的接入端与所述电压传感器的感测输出端连接，所述第二调制解调电路的输出端与所述第二程控放大电路的接入端连接；
所述第二程控放大电路的输出端与所述第二整形电路的接入端连接；
所述第二整形电路的输出端与所述第二模拟开关的两个信号输入端中的另一个信号输入端连接。
[0007]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，其中，所述电流传感器为穿心式零磁通电流传感器。
[0008]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，其中，所述模拟采样电路包括:滤波电路、采样保持电路和模数转换器；其中，
所述滤波电路的接入端与所述模拟开关的一个信号输出端连接；
所述滤波电路的输出端与所述采样保持电路的接入端连接；
所述采样保持电路的输出端与所述模数装换器的接入端连接；
所述模数转换器的输出端与所述控制器连接。
[0009]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，还包括:内存、第一存储器和第二存储器；
所述内存、第一存储器和第二存储器分别与所述控制器连接。
[0010]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，还包括:显示器；
所述显示器与所述控制器连接。
[0011]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，还包括:键盘和/或触控屏；
所述键盘与所述控制器连接；
所述触控屏设置在所述显示器上，所述触控屏与所述控制器连接。
[0012]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，还包括:输入/输出接口 ；
所述输入/输出接口与所述控制器连接。
[0013]可选的，前述的氧化锌避雷器带电测试装置，还包括:打印单元；
所述打印单元的接入端与所述控制器连接。
[0014]另一方面，本发明提供一种氧化锌避雷器带电测试系统，包括:被测氧化锌避雷器及氧化锌避雷器带电测试装置；其中，
所述被测氧化锌避雷器的一端连接在变电站主用变压器的高压侧；
所述被测氧化锌避雷器的另一端与所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电流传感器的感测端连接；
所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电压传感器的感测端连接在所述变电站站用变压器低压侧； 其中，所述氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，包括:电流传感器、电压传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、模拟开关、模拟采样电路、控制器及供电系统电路；其中，
所述电流传感器的感测端与所述氧化锌避雷器的末端连接，所述电流传感器的感测输出端与所述第一信号调理电路的接入端连接；
所述电压传感器的感测端与所述变电站站用变压器低压侧连接，所述电压传感器的感测输出端与所述第二信号调理电路的接入端连接；
所述第一信号调理电路与所述第二信号调理电路的输出端分别与所述模拟开关的两个信号输入端连接；
所述模拟开关的一个信号输出端与所述模拟采样电路的接入端连接；
所述模拟采样电路的输出端与所述控制器的信号接入端连接；
所述供电系统电路与所述控制器的电源接入端连接。
[0015]综上所述，本发明提供的技术方案通过设置电流传感器和电压传感器来获取测量参数，并通过调理电路、模拟开关、模拟采样电路和控制器完成对氧化锌避雷器的测量，检测人员只需将电流传感器和所述电压传感器分别连接在氧化锌避雷器的末端和站用变压器低压侧即可，无需操作主用变压器二次侧线路，测量更加方便，简单；另外，由于站用变压器低压侧(AC220V)和一次高压设备完全隔离，这样就会有效的避免现有技术中测量时需操作主用变压器二次侧线路所引起的诸多问题，且测量安全性更高。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0017]图1为本发明一实施例提供的氧化锌避雷器带电测试装置的一种实现的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的氧化锌避雷器带电测试装置中第一信号调理电路的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的氧化锌避雷器带电测试装置中模拟采样电路的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的氧化锌避雷器带电测试装置的另一种实现的结构示意
图；
图5为本发明一实施例提供的氧化锌避雷器带电测试装置的实物外观结构视图；
图6为本发明实施例二提供的氧化锌避雷器带电测试系统。
【具体实施方式】
[0018]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的试验台其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0019]图1为本发明实施例一提供的氧化锌避雷器带电测试装置的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的所述氧化锌避雷器带电测试装置包括:电流传感器1、电压传感器2、第一信号调理电路3、第二信号调理电路4、模拟开关5、模拟采样电路6、控制器7及供电系统电路8。其中，所述电流传感器I的感测端与所述氧化锌避雷器的末端连接，所述电流传感器I的感测输出端与所述第一信号调理电路3的接入端连接。所述电压传感器2的感测端与所述氧化锌避雷器所在的变电站中的站用变压器低压侧连接，所述电压传感器2的感测输出端与所述第二信号调理电路4的接入端连接。所述第一信号调理电路3与所述第二信号调理电路4的输出端分别与所述模拟开关5的两个信号输入端连接。所述模拟开关5的一个信号输出端与所述模拟采样电路6的接入端连接。所述模拟采样电路6的输出端与所述控制器7的信号接入端连接。所述供电系统电路8与所述控制器7的电源接入端连接。
[0020]本实施例提供的技术方案通过设置电流传感器和电压传感器来获取测量参数，并通过调理电路、模拟开关、模拟采样电路和控制器完成对氧化锌避雷器的测量，检测人员只需将电流传感器和所述电压传感器分别连接在氧化锌避雷器的末端和站用变压器低压侧即可，无需操作主用变压器二次侧线路，测量更加方便，简单；另外，由于站用变压器低压侧(AC220V)和一次高压设备完全隔离，这样就会有效的避免现有技术中测量时需操作主用变压器二次侧线路所引起的诸多问题，且测量安全性更高。
[0021]具体的，上述实施例中所述的控制器可采用意法半导体STM32F103作为处理器，STM32F103采用高效率的ARMCorteX-M3内核，其内核可以工作在72MHz的速度。其专门为嵌入式控制领域而设计，具有高效的计算和控制处理能力。
[0022]上述实施例中所述的电压传感器和所述电流传感器可采用高精度零磁通传感器，可将微小的电流信号转换后不失真，电压信号转换后测量稳定；经过信号调理电路送入模数转换器中进行处理。该型号传感器ΚΤ0.02-PJ具有稳定精度高、暂态特性好、过载范围宽、一致性优、可靠性高的特点，并能有效抑制共模干扰和查模干扰。接口简单、试用方便、运行可靠。其中，所述电流传感器可选用穿心式零磁通电流传感器。所述电压传感器可由穿心式零磁通电流传感器及与所述穿心式零磁通电流传感器串联的110ΚΩ精密电阻构成。
[0023]上述实施例中供电系统电路，采用锂离子电池组提供稳定的电源输出，并辅以DC-DC隔离电源模块为模拟电路提供电源±15V，采用开关控制电源芯片为数字电路提供电源 +5V、+12V。
[0024]进一步的，上述实施例中所述的第一信号调理电路可采用图2所示的结构实现。如图2所示，所述第一信号调理电路3包括:第一调制解调电路31、第一程控放大电路32和第一整形电路33。其中，所述第一调制解调电路31的接入端与所述电流传感器的感测输出端连接，所述第一调制解调电路31的输出端与所述第一程控放大电路32的接入端连接。所述第一程控放大电路32的输出端与所述第一整形电路33的接入端连接。所述第一整形电路33的输出端与所述第一模拟开关的两个信号输入端中的一个信号输入端连接。
[0025]所述第二信号调理电路的实现结构同第一信号调理电路。具体的，所述第二信号调理电路包括:第二调制解调电路、第二程控放大电路和第二整形电路。其中，所述第二调制解调电路的接入端与所述电压传感器的感测输出端连接，所述第二调制解调电路的输出端与所述第二程控放大电路的接入端连接。所述第二程控放大电路的输出端与所述第二整形电路的接入端连接。所述第二整形电路的输出端与所述第二模拟开关的两个信号输入端中的另一个信号输入端连接。
[0026]再进一步的，上述实施例中所述的模拟采样电路可采用图3所示的结构实现。具体的，如图3所示，所述模拟采样电路6包括:滤波电路61、采样保持电路62和模数转换器63。其中，所述滤波电路61的接入端与所述模拟开关的一个信号输出端连接。所述滤波电路61的输出端与所述采样保持电路62的接入端连接。所述采样保持电路62的输出端与所述模数装换器63的接入端连接。所述模数转换器的输出端与所述控制器连接。其中，模数转换器可采用美国ADI公司的高精度16位模数转换器AD7606，转换速率高达250kbps，实现对测量信号的快速采样与计算。AD7606内置8路*16位快速低功耗逐次逼近型ADC，并且内置低噪声、宽带宽采样保持放大器，可最高处理4.5MHz的输入频率；转换过程与数据采集利用CONVST信号和内部振荡器进行控制，2个CONVST (CONVSTA、C0NVSTB)允许2组ADC独立地进行同步采样，AD7606具有一个高速的并行接口和一个串行接口，为器件与微处理器和DSP的接口连接创造了条件；该器件均可在±4*Vref和±2*Vref范围内支持真双极性信号输入，此外还内置了 一个片内电压基准源。这样可以很好将模拟信号、相位精准的转化为数字信号进行处理显示。
[0027]进一步的，如图4所示，上述实施例所述的氧化锌避雷器带电测试装置还包括:内存9、第一存储器10和第二存储器11。所述内存9、第一存储器10和第二存储器11分别与所述控制器7连接。其中，本实施例中所提到的存储器可采用大规模数据存储芯片技术，AT25DF161可提供2MB字节Flash存储空间，实现数据永久保存不丢失。该器件的SPI接口速率达到了 85MHz，方便与微控制器的连接；支持4KB、32KB、64KB、全片擦除操作和硬件写保护功能，最多256字节编程，典型的编程时间为1ms，可软件控制芯片复位操作；擦除次数达到10万次，数据保存可达20年。所述第一存储器可用于存储所述控制器生成的测量结果。所述第二存储器可用于存储测量软件处理程序。
[0028]进一步的，如图4和图5所示，上述实施例所述的氧化锌避雷器带电测试装置还可以包括:显示器12。所述显示器12与所述控制器7连接。其中，所述显示器采用8.0英寸，分辨率为800*600的彩色液晶显示器，显示效果清晰，图像稳定，不失真。采用日本东芝显示控制芯片，它在同类产品中是功能最强的，其特点:1、较强功能的I/O缓冲器；2、指令功能丰富；3、四位数据并行发送，最大驱动能力为1024*768点阵；4、图形和文本方式混合显
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[0029]进一步的，如图4和图5所示，上述实施例所述的氧化锌避雷器带电测试装置还可以包括:键盘和/或触控屏13。其中，若包括有键盘，则所述键盘与所述控制器连接。若包括有触摸屏，则所述触控屏设置在所述显示器上，所述触控屏与所述控制器连接。
[0030]进一步的，如图4和图5所示，上述实施例所述的氧化锌避雷器带电测试装置还可以包括:输入/输出接口 14。所述输入/输出接口 14与所述控制器7连接。具体的，如图5所示，所述输入/输出接口可以是USB接口。
[0031]进一步的，如图4所示，上述实施例所述的氧化锌避雷器带电测试装置还可以包括:打印单元15。所述打印单元15的接入端与所述控制器7连接。
[0032]为了帮助理解本发明提供的技术方案，下面对上述实施例提供的所述氧化锌避雷器带电测试装置的工作原理作如下描述:
电压传感器采集氧化锌避雷器末端的电流，并将采集到的模拟电流信号传送至第一信号调理电路。第一信号调理电路对所述电流传感器的输出模拟电流信号进行调制、放大和整形，并将整形后的模拟电流信号发送至模拟开关。[0033]电压传感器采集氧化锌避雷器所在的变电站中的站用变压器低压侧的模拟电压，并将采集到的模拟电压信号传送至第二信号调理电路。第二信号调理电路对所述模拟电压信号进行调制、放大和整形，并将整形后的模拟电压信号发送至模拟开关。
[0034]模拟开关通过切换选通，分别将整形后的模拟电流信号和所述模拟电压信号发送至模拟采样电路。
[0035]模拟采样电路分别对模拟电流信号和所述模拟电压信号进行滤波和采样保持，并将采样保持的模拟电流信号和所述模拟电压信号分别转换为数字电流信号和所述数字电压信号。
[0036]控制器接收到所述模拟采样电路分别发送的所述数字电流信号和所述数字电压信号，并根据所述数字电流信号和所述数字电压信号，采用预设的软件处理程序计算测量结果。这里需要说明的是：所述预设的软件处理程序的计算原理为：电压、电流信号经过数据采样软件计算得到一个相角ψο(Ψο只是中间变量)，实际相角Ψ=Ψ0+联结方式角度，最终通过快速傅立叶变换便可得到氧化锌避雷器MOA的阻性电流、容性电流和功率损耗等数据。其中，所述联结方式为变压器的联结方式，常用的变压器联结方式为：Yndll〈30° >、Yyn0<0° >、Dynll〈30° >。这里需要补充的是：上述软件处理程序均采用现有技术，程序人员可根据现有的计算原理编写完成。
[0037]所述控制器的测量结果可存储在第一存储器。所述预设的软件处理程序可存储在第二存储器中。所述控制器的测量结果可通过显示器呈现，或者通过打印单元打印呈现在打印纸上，或者通过输入/输出接口发送至与控制器连接的其他设备上等等。
[0038]如图6所示，本发明实施例二提供的氧化锌避雷器带电测试系统。本实施例二提供的所述氧化锌避雷器带电测试系统包括被测氧化锌避雷器100及氧化锌避雷器带电测试装置200。其中，所述被测氧化锌避雷器100的一端连接在变电站主用变压器300的高压侦U。所述被测氧化锌避雷器100的另一端与所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电流传感器的感测端201连接。所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电压传感器的感测端202连接在所述变电站站用变压器400低压侧。所述氧化锌避雷器带电测试装置200包括：电流传感器、电压传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、模拟开关、模拟采样电路、控制器及供电系统电路。所述电流传感器的感测端与所述氧化锌避雷器的末端连接，所述电流传感器的感测输出端与所述第一信号调理电路的接入端连接。所述电压传感器的感测端与所述氧化锌避雷器所在的变电站中的站用变压器低压侧连接，所述电压传感器的感测输出端与所述第二信号调理电路的接入端连接。所述第一信号调理电路与所述第二信号调理电路的输出端分别与所述模拟开关的两个信号输入端连接。所述模拟开关的一个信号输出端与所述模拟采样电路的接入端连接。所述模拟采样电路的输出端与所述控制器的信号接入端连接。所述供电系统电路与所述控制器的电源接入端连接。
[0039]具体的，本实施例二中所述的氧化锌避雷器带电测试装置可以采用上述实施例一提供的氧化锌避雷器带电测试装置，具体的实现结构和工作原理可参见上述实施例一中的相应内容，此处不再赘述。
[0040]本实施例提供的技术方案通过设置电流传感器和电压传感器来获取测量参数，并通过调理电路、模拟开关、模拟采样电路和控制器完成对氧化锌避雷器的测量，检测人员只需将电流传感器和所述电压传感器分别连接在氧化锌避雷器的末端和站用变压器低压侧即可，无需操作主用变压器二次侧线路，测量更加方便，简单；另外，由于站用变压器低压侧(AC220V)和一次高压设备完全隔离，这样就会有效的避免现有技术中测量时需操作主用变压器二次侧线路所引起的诸多问题，且测量安全性更高。
[0041] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，包括:电流传感器、电压传感器、第一信号调理电路、第二信号调理电路、模拟开关、模拟采样电路、控制器及供电系统电路；其中， 所述电流传感器的感测端与所述氧化锌避雷器的末端连接，所述电流传感器的感测输出端与所述第一信号调理电路的接入端连接； 所述电压传感器的感测端与所述氧化锌避雷器所在的变电站中的站用变压器低压侧连接，所述电压传感器的感测输出端与所述第二信号调理电路的接入端连接； 所述第一信号调理电路与所述第二信号调理电路的输出端分别与所述模拟开关的两个信号输入端连接； 所述模拟开关的一个信号输出端与所述模拟采样电路的接入端连接； 所述模拟采样电路的输出端与所述控制器的信号接入端连接； 所述供电系统电路与所述控制器的电源接入端连接。
2.根据权利要求1所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，所述第一信号调理电路，包括:第一调制解调电路、第一程控放大电路和第一整形电路；其中， 所述第一调制解调电路的接入端与所述电流传感器的感测输出端连接，所述第一调制解调电路的输出端与所述第一程控放大电路的接入端连接； 所述第一程控放大电路 的输出端与所述第一整形电路的接入端连接； 所述第一整形电路的输出端与所述第一模拟开关的两个信号输入端中的一个信号输入端连接； 所述第二信号调理电路，包括:第二调制解调电路、第二程控放大电路和第二整形电路;其中， 所述第二调制解调电路的接入端与所述电压传感器的感测输出端连接，所述第二调制解调电路的输出端与所述第二程控放大电路的接入端连接； 所述第二程控放大电路的输出端与所述第二整形电路的接入端连接； 所述第二整形电路的输出端与所述第二模拟开关的两个信号输入端中的另一个信号输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，所述电流传感器为穿心式零磁通电流传感器。
4.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，所述模拟采样电路包括:滤波电路、采样保持电路和模数转换器；其中， 所述滤波电路的接入端与所述模拟开关的一个信号输出端连接； 所述滤波电路的输出端与所述采样保持电路的接入端连接； 所述采样保持电路的输出端与所述模数装换器的接入端连接； 所述模数转换器的输出端与所述控制器连接。
5.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，还包括:内存、第一存储器和第二存储器； 所述内存、第一存储器和第二存储器分别与所述控制器连接。
6.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，还包括:显示器；所述显示器与所述控制器连接。
7.根据权利要求6所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，还包括:键盘和/或触控屏； 所述键盘与所述控制器连接； 所述触控屏设置在所述显示器上，所述触控屏与所述控制器连接。
8.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，还包括:输入/输出接口 ； 所述输入/输出接口与所述控制器连接。
9.根据权利要求1或2所述的氧化锌避雷器带电测试装置，其特征在于，还包括:打印单元； 所述打印单元的接入端与所述控制器连接。
10.一种氧化锌避雷器带电测试系统，其特征在于，包括:被测氧化锌避雷器及上述权利要求广9中任一所述的氧化锌避雷器带电测试装置；其中， 所述被测氧化锌避雷器的一端连接在变电站主用变压器的高压侧； 所述被测氧化锌避雷器的另一端与所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电流传感器的感测端连接； 所述氧化锌避雷器带电测试装置中的电压传感器的感测端连接在所述变电站站用变压器低压侧。
【文档编号】G01R19/25GK104034979SQ201410254811
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】严利华, 刘俊, 蔡晓鹏 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力公司赣东北供电分公司