一種電力變壓器狀態監測裝置的製作方法
2023-05-30 02:13:01
專利名稱：一種電力變壓器狀態監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力變壓器監測的技術領域，尤其涉及一種變壓器狀態監測裝置。
背景技術：
電力變壓器作為電力系統中重要的樞紐設備，其安全運行對於保障電力系統的穩定可靠機器重要。現有的大多數變壓器測試設備往往只能實現變壓器的在線監測，不具有對存儲數據的進行導出和離線分析的功能，並且採樣頻率固定，無法達到某些監測場合對採樣精度的特殊要求；傳統監測設備多採用非易失性FLASH作為存儲介質，數據記錄空間有限，難以滿足長期大數據量存儲的要求。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種穩定性好、具有在線和離線兩種監測方式、可以實現在線修改採樣頻率、具有SD卡存儲功能的變壓器監測裝置，其具體技術方案如下所述電力變壓器狀態監測裝置，與工控機通信連接，包括高精度電量傳感器、信號處理模塊、中央控制模塊以及通訊接口，所述傳感器與信號處理模塊通信連接，信號處理模塊與中央控制模塊通信連接，中央控制模塊連接有所述通訊接口，電源模塊與中央控制模塊線路連接，中央控制模塊連接有SD卡，信號處理模塊包括信號調理電路、鎖相倍頻電路以及A/D轉換晶片，所述信號調理電路通過鎖相倍頻電路與A/D轉換晶片通信連接，傳感器與信號調理電路通信連接，A/D轉換晶片與中央控制模塊通信連接。所述測控裝置的進一步設計在於，所述信號調理電路主要由濾波放大電路組成，所述濾波放大電路採用二階Sallen-Key低通濾波器。所述測控裝置的進一步設計在於，所述中央控制模塊由DSP晶片與STM32單片機組成。所述測控裝置的進一步設計在於，所述A/D轉換晶片為ADS8364。本實用新型提供的監測裝置優點如下I、本監測裝置不僅可以實現變壓器的在線監測，還可以實現監測數據的導出和離線分析。將SD卡存儲技術應用於變壓器監測裝置，存儲空間最高支持16G容量，不僅可用於在線監測數據的存儲，還可以作為移動存儲設備，方便數據的導出和離線分析。2、具有能夠實時在線修改採樣頻率的功能。對於一個監測系統，實時性主要損失在數據的運算處理過程中，採樣點數越大，數據運算的時間就要越久，導致實時性的下降；而採樣點數太少，雖然實時性得到提高，卻可能導致運算精度達不到要求。由於具體的監測場合會有差別，某些場合對於裝置採樣精度會有特殊要求，通過在線修改採樣頻率的方式，可以兼顧系統的採樣精度和實時性，實現更準確的測量和顯示。
[0011]圖I為變壓器在線監測系統總體結構圖。[0012]圖2為所述監測裝置的硬體原理圖。[0013]圖3為鎖相倍頻電路圖。[0014]圖4為軟體流程圖。
具體實施方式
[0015]
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明[0016]如圖I所示，監測系統整體設計採用分層結構，依次為變壓器監測裝置、通信總線和工控機，變壓器監測裝置位於監測現場，主要負責電壓、電流信號採集，並可以依照下行指令上傳數據給工控機或進行採樣點數修改等操作；通信總線實現信號採集裝置與工控機的數據交換和指令傳達；工控機監控軟體負責對運行參數進行後臺分析、處理，並對繞組參數進行圖形化顯示以及對繞組變形故障的識別，系統可以實現三相或單相，雙繞組或三繞組的變壓器的在線監測和繞組內部變形故障診斷的任務[0017]如圖2所示，電力變壓器狀態監測裝置，與工控機通信連接，包括高精度電量傳感器、信號處理模塊、中央控制模塊以及通訊接口。高精度電量傳感器與信號處理模塊通信連接，高精度電量傳感器可以將變壓器高、中、低側繞組的二次側電壓、電流信號轉換為同波形的弱電電壓信號。信號處理模塊與中央控制模塊通信連接，中央控制模塊連接有通訊接口，電源模塊與中央控制模塊線路連接，中央控制模塊連接有SD卡，信號處理模塊包括信號調理電路、鎖相倍頻電路以及A/D轉換晶片，信號調理電路通過鎖相倍頻電路與A/D轉換晶片通信連接，傳感器與信號調理電路通信連接，A/D轉換晶片與中央控制模塊通信連接。 信號調理電路主要由濾波放大電路組成，信號調理電路能對信號進行有效的調整，其中濾波放大電路採用二階Sallen-Key低通濾波器的設計，用較少的有源濾波器級數實現了較好的準高斯波形輸出，對信號的濾波效果極佳。中央控制模塊由DSP晶片與STM32單片機組成。A/D轉換晶片為ADS8364。鎖相倍頻電路利用鎖相環技術，可用以實現同步等間隔採樣的控制，滿足高精度、高穩定性測量及實時性的要求，鎖相環電路具有實時跟蹤電網頻率變化的能力，當電網信號頻率發生變化時，電路能實時跟蹤並鎖定信號，始終保持採樣頻率是電網信號頻率的整數倍關係，提供給A/D轉換晶片ADS8364，用於觸發採樣；A/D轉換模塊對信號進行同步無相差的轉換，由DSP實時讀取A/D轉換後的數字量並處理和存儲，然後 STM32經由雙口 RAM讀取數據，並經由通訊總線上傳工控機。[0018]如圖3所示，工頻信號經過流比較器得到同頻率的方波信號，二進位分頻器 CD4040的前端設計了一個用於通道選擇的模擬多路開關電路，由此改進傳統的鎖相倍頻電路，當接收到修改採樣點數的指令時，通過STM32單片機執行I/O輸出來控制模擬開關的三位地址碼，執行對應的通道切換，以實現不同的分頻控制，得到不同倍率的輸出信號作為A/ D觸發信號，同時通過軟體內部修改運算數組的大小，最終實現了實時在線修改系統採樣頻率的控制功能。[0019]如圖4所示，當AD晶片完成一次轉換，將向DSP的外部中斷口發出一個脈衝信號，DSP響應中斷，啟動A/D採樣子程序，當完成一個周波信號的採樣時，DSP通過小波變換對採集信號進行快速、準確的處理，並將數據結果傳給STM32單片機，由單片機執行通道指示和數據存儲、上傳等操作。
權利要求1.一種電力變壓器狀態監測裝置，與工控機通信連接，其特徵在於，包括高精度電量傳感器、信號處理模塊、中央控制模塊以及通訊接口，所述傳感器與信號處理模塊通信連接，信號處理模塊與中央控制模塊通信連接，中央控制模塊連接有所述通訊接口，電源模塊與中央控制模塊線路連接，中央控制模塊連接有SD卡，信號處理模塊包括信號調理電路、鎖相倍頻電路以及A/D轉換晶片，所述信號調理電路通過鎖相倍頻電路與A/D轉換晶片通信連接，傳感器與信號調理電路通信連接，A/D轉換晶片與中央控制模塊通信連接。
2.根據權利要求1所述的監測裝置，其特徵在於，所述信號調理電路主要由濾波放大電路組成，所述濾波放大電路採用二階Sallen-Key低通濾波器。
3.根據權利要求1所述的監測裝置，其特徵在於，所述中央控制模塊由DSP晶片與STM32單片機組成。
4.根據權利要求1所述的監測裝置，其特徵在於，所述A/D轉換晶片為ADS8364。
專利摘要本實用新型涉及一種電力變壓器狀態監測裝置，與工控機通信連接，包括高精度電量傳感器、信號處理模塊、中央控制模塊以及通訊接口，所述傳感器與信號處理模塊通信連接，信號處理模塊與中央控制模塊通信連接，中央控制模塊連接有所述通訊接口，電源模塊與中央控制模塊線路連接，中央控制模塊連接有SD卡，信號處理模塊包括信號調理電路、鎖相倍頻電路以及A/D轉換晶片，所述信號調理電路通過鎖相倍頻電路與A/D轉換晶片通信連接，傳感器與信號調理電路通信連接，A/D轉換晶片與中央控制模塊通信連接。其有益效果為穩定性好、具有在線和離線兩種監測方式、可以實現在線修改採樣頻率、具有SD卡存儲功能。
文檔編號G01R31/00GK202815125SQ20122052853
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者林莘, 劉洋, 杜仁偉, 郝立鵬, 王博 申請人:南京因泰萊配電自動化設備有限公司