電纜故障測距同步採樣裝置的製作方法

2023-07-06 01:36:26 1

專利名稱：電纜故障測距同步採樣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及同步數據採樣裝置，特別是一種適用於電力系統的電纜故障測距同步採樣裝置。
背景技術：
隨著城市建設的發展，配網線路的敷設方式逐步由裸線架空型過渡到電纜地下暗敷設。配網電纜一旦發生故障，若故障點不能準確的定位，將對電纜故障點的尋找帶來相當的困難，會增加開挖工作量和用戶停電時間，這對配電網絡的可靠性和經濟性產生不利的影響。為提高配電網絡的可靠性和經濟性，提高配網供電的服務質量，縮短配網停電的時間，開展配網電纜故障在線測距裝置和算法的研究開發具有重要的理論意義和實用價值。
電纜雙端故障測距算法可分為兩種一是基於兩端非同步數據的算法，它不要求兩端的同步採樣，但算法複雜，計算量大；二是基於兩端同步數據的算法，它需要兩端的同步採樣，但算法簡單，測距精度高。為保證配網電纜故障在線測距的精度，其電纜故障測距同步採樣裝置是實現電纜故障在線測距裝置的關鍵部分，電纜故障測距同步採樣裝置應具有相當高的同步精度。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠保證電纜兩端電流電壓採樣的同步性和同步精度的電纜故障測距同步採樣裝置。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是這樣的即一種電纜故障測距同步採樣裝置，包括具有結構相同的主、從雙通道；其特徵是每個通道包括三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路、電流過零點觸發電路、數位訊號處理器及數據傳輸電路；其中三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的A/D轉換的模擬輸入端，電流過零點觸發電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的同步檢測單元的同步信號輸入端；採樣數據通過數位訊號處理器的串口輸出到數據傳輸電路。
本實用新型是通過DSP來實現的，採用鎖頻和鎖相技術，使電纜故障測距同步採樣裝置達到相當高的同步精度，其同步精度可達1μs以內；採用主從雙通道數據同步採樣切換技術，使電纜故障測距同步採樣裝置能實時跟蹤信號周期的變化，跟蹤時間小於10ms；採用主從雙通道數據同步採樣切換技術，使電纜故障測距同步採樣裝置不受故障畸變信號的影響，在故障情況下保證數據採樣的同步性。
本電纜故障測距同步採樣裝置由於所述結構而可作為電纜故障在線測距裝置的關鍵部分。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
本實用新型有如下附圖

圖1是電纜故障測距同步採樣裝置的總體結構框圖；圖2和圖3給出了電壓前置處理電路和電流前置處理電路圖；圖4為電流過零點觸發電路圖。
具體實施方式
參見圖1，在實施例中，數據信號處理晶片DSP的型號為TMS320LF2812。
參見圖2，在實施例中的每相電壓前置處理電路包括輸入電阻R1、型號為SPT204A的電壓變換器T1、型號為OP07的運算放大器N1，N2及低通濾波器；其中電壓信號接輸入電阻R1，輸入電阻R1的輸出接電壓變換器T1的輸入端，電壓變換器T1的輸出端並聯偏置電阻R2，經電阻R3後與對聯穩壓管W1，W2和電容D1並聯，並與運算放大器N1的輸入端連接，運算放大器N1的輸出端串聯電阻R4及並聯電阻R5，並與運算放大器N2的輸入端連接，低通濾波器由電阻R6和電容D2並聯構成，並聯在運算放大器N2的反相輸入端和輸出端上，運算放大器N2的輸出端串聯電阻R7後輸出。
參見圖3，在實施例中，每相電流前置處理電路包括型號為SCT254AK的電流變換器T2、型號為OP07的運算放大器N3，N4及低通濾波器；其中變換器輸出並聯偏置電阻R8，經電阻R9後與對聯穩壓管W3，W4和電容D3並聯，並與運算放大器N3的輸入端連接，運算放大器N3輸出端串聯電阻R10及並聯電阻R11，並與運算放大器N4的輸入端連接；低通濾波器由電阻R12和電容D4並聯構成，並聯在運算放大器N4的反相輸入端和輸出端上；運算放大器N4的輸出端串聯電阻R13後輸出。
參見圖4，實施例中的電流過零點觸發電路包括型號為LM393的比較器U1及低通濾波器；其中比較器U1的第一個單元的正相輸入端與電流前置處理電路的a點相連，第一個單元的比較器的輸出端接拉高電阻R14，並連接由電阻R15和電容D5組成的低通濾波器，低通濾波器的輸出與比較器U1的第二個單元的正相輸入端連接；第二個單元的比較器的輸出端經過二極體E1鉗壓和電阻R16拉高后，通過串聯電阻R17輸出。
本實用新型由於所述結構而具有以下的特點1.本實用新型採用電纜兩端的電流過零點信號來實現電纜兩端的電流電壓採樣的同步性，電流過零點信號由電流過零點觸發電路產生。
2.本實用新型採用鎖頻和鎖相技術來保證電纜兩端電流電壓採樣的同步精度，鎖頻和鎖相技術由DSP的高精度時鐘、高精度信號捕捉電路、高精度計時電路、高速A/D轉換器、高速存儲器、高速計算電路來實現。
3.本實用新型採用主從雙通道數據同步採樣技術來保證數據採樣的同步實時性和有效性，其主通道用作數據的採樣，從通道用作數據的同步。在系統工頻周期檢測無錯誤時，從通道進行同步操作，並且從通道切換為主通道，主通道變為從通道；在系統工頻周期檢測有錯誤時，從通道不進行同步操作，從通道繼續為從通道，主通道繼續為主通道。在系統故障情況下，由於系統暫態過渡過程的影響，使工頻電流方波信號可能出現不規則，其檢測的工頻周期可能出現錯誤。若還用錯誤的工頻周期進行採樣周期計算，則對故障情況下的分析計算產生嚴重的誤差。為保證對系統故障後的採樣數據進行正確計算分析，便於對電纜故障進行正確測距，在系統故障情況時不進行同步操作，其數據採樣仍按故障前的採樣周期進行採樣。
4.本實用新型採用數據加時標序號的方式進行數據的同步傳輸。
權利要求1.一種電纜故障測距同步採樣裝置，包括具有結構相同的主、從雙通道；其特徵是每個通道包括三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路、電流過零點觸發電路、數位訊號處理器及數據傳輸電路；其中三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的A/D轉換的模擬輸入端，電流過零點觸發電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的同步檢測單元的同步信號輸入端；採樣數據通過數位訊號處理器的串口輸出到數據傳輸電路。
2.根據權利要求1所述的一種電纜故障測距同步採樣裝置，其特徵是每相電壓前置處理電路包括輸入電阻(R1)、電壓變換器(T1)、運算放大器(N1，N2)及低通濾波器；其中電壓信號接輸入電阻(R1)，輸入電阻的輸出接電壓變換器(T1)的輸入端，電壓變換器的輸出端並聯偏置電阻(R2)，經電阻(R3)後與對聯穩壓管(W1，W2)和電容(D1)並聯，並與運算放大器(N1)的輸入端連接，運算放大器(N1)的輸出端串聯電阻(R4)及並聯電阻(R5)，並與運算放大器(N2)的輸入端連接，低通濾波器由電阻(R6)和電容(D2)並聯構成，並聯在運算放大器(N2)的反相輸入端和輸出端上，運算放大器(N2)的輸出端串聯電阻(R7)後輸出。
3.根據權利要求1所述的一種電纜故障測距同步採樣裝置，其特徵是每相電流前置處理電路包括電流變換器(T2)、運算放大器(N3，N4)及低通濾波器；其中變換器輸出並聯偏置電阻(R8)，經電阻(R9)後與對聯穩壓管(W3，W4)和電容(D3)並聯，並與運算放大器(N3)的輸入端連接，運算放大器(N3)輸出端串聯電阻(R10)及並聯電阻(R11)，並與運算放大器(N4)的輸入端連接；低通濾波器由電阻(R12)和電容(D4)並聯構成，並聯在運算放大器(N4)的反相輸入端和輸出端上；運算放大器(N4)的輸出端串聯電阻(R13)後輸出。
4.根據權利要求1所述的一種電纜故障測距同步採樣裝置，其特徵是電流過零點觸發電路包括比較器(U1)及低通濾波器；其中比較器(U1)的第一個單元的正相輸入端與電流前置處理電路的a點相連，第一個單元的比較器的輸出端接拉高電阻(R14)，並連接由電阻(R15)和電容(D5)組成的低通濾波器，低通濾波器的輸出與比較器(U1)的第二個單元的正相輸入端連接；第二個單元的比較器的輸出端經過二極體(E1)鉗壓和電阻(R16)拉高后，通過串聯電阻(R17)輸出。
專利摘要一種電纜故障測距同步採樣裝置，包括具有結構相同的主、從雙通道；其特徵是每個通道包括三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路、電流過零點觸發電路、數位訊號處理器及數據傳輸電路；其中三相電流前置處理電路、三相電壓前置處理電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的A/D轉換的模擬輸入端，電流過零點觸發電路的輸出端接數位訊號處理器晶片的同步檢測單元的同步信號輸入端；採樣數據通過數位訊號處理器的串口輸出到數據傳輸電路。本實用新型的同步精度達到1μs以內；實時跟蹤信號周期的變化，跟蹤時間小於10ms；不受故障畸變信號的影響，在故障情況下保證數據採樣的同步性。本實用新型可作為電纜故障在線測距裝置的關鍵部分。
文檔編號G01R31/08GK2795870SQ20052000928
公開日2006年7月12日 申請日期2005年5月13日 優先權日2005年5月13日
發明者羅建, 何建軍, 張捷, 秦培茲, 王銳, 林幼川, 趙宏偉, 楊樺 申請人:重慶市城區供電局