CN105160176A - 一种基于无线传感的电容器在线监测的装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感的电容器在线监测的装置，包括PPS秒脉冲输出模块、DSP监测模块、第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器和上位控制模块；PPS秒脉冲输出模块同时连接在DSP监测模块的外部中断引脚上和上位控制模块的时钟输入引脚上，DSP监测模块对电容器的带电侧电流和接地侧电压进行实时采集，DSP监测模块的数据输出引脚与上位控制模块的数据输入引脚相连，第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器并行连接在上位控制模块的I/O引脚。本发明还提供了一种用于基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法。本发明能够解决现有技术的不足，改进了对于GPS秒脉冲的使用，提高了检测脉冲的同步性。

Description

一种基于无线传感的电容器在线监测的装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及电容器在线监测技术领域，尤其是一种基于无线传感的电容器在线监测的装置及其监测方法。

背景技术

并联电容器装置作为一种极为重要的无功电源，对于提高电能质量起着决定性的作用。电容器在运行中除长时间承受工作电压外，还受到各种内外过电压作用而逐渐老化。采用常规检测方法对运行中的任一台并联电容器进行检测时必须使整个回路的电容器组全部停运才能进行，影响了电网的调压工作；而且有些条件下电容器的健康状况会急剧恶化，原来检测正常的电容器在经历一段时间运行后发生故障甚至爆炸的情况并非罕见。

在对电容器进行在线监测的过程中，干扰信号常常会使时钟信号产生偏差，从而影响监测的准确性。中国发明专利CN102118007B公开了一种基于秒脉冲的电子式互感器同步方法，通过使用GPS时钟信号进行校准，解决了累计偏差的问题。但是，这种使用GPS时钟信号的同步方法对于已发生的监测偏差无法进行补偿，而且对于后续时钟脉冲的调整误差较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于无线传感的电容器在线监测的装置及其监测方法，能够解决现有技术的不足，改进了对于GPS秒脉冲的使用，提高了检测脉冲的同步性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种基于无线传感的电容器在线监测的装置，包括PPS秒脉冲输出模块、DSP监测模块、第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器和上位控制模块；PPS秒脉冲输出模块同时连接在DSP监测模块的外部中断引脚上和上位控制模块的时钟输入引脚上，DSP监测模块对电容器的带电侧电流和接地侧电压进行实时采集，DSP监测模块的数据输出引脚与上位控制模块的数据输入引脚相连，第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器并行连接在上位控制模块的I/O引脚。

一种使用上述基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，包括以下步骤：

A、DSP监测模块对电流信号和电压信号进行单独的采集，并通过上位控制模块存储至第一寄存器内；

B、将接收到PPS秒脉冲的上升沿到接收到下一个PPS秒脉冲的下降沿这段时间区间作为一个监测单元，上位控制模块以检测单元为单位，将每个监测单元内包含的信号进行分隔，并对每个分隔出来的信号段进行第一类型标记；

C、DSP监测模块将接收到的PPS秒脉冲直接传递至上位控制模块，并将脉冲信号序列保存在第二寄存器内，并对脉冲信号进行第二类型标记，然后建立第一类型标记和第二类型标记的映射关系；

D、当上位控制模块接收到PPS秒脉冲的下降沿时，上位控制模块将第一类型标记和第二类型标记由接收到PPS秒脉冲的下降沿的时刻开始向监测单元的时间区间起始端进行反向比对，若未出现监测信号与脉冲信号的错位，则将第一寄存器内的监测信号转存入第三寄存器内，若出现监测信号与脉冲信号的错位，则根据第一类型标记和第二类型标记的映射关系，对监测信号和脉冲信号的对应关系进行调整，然后将调整后的监测信号转存入第三寄存器内，并进行输出。

作为优选，步骤B中，对信号进行分隔时，相邻的两个分隔部位具有部分重复信号段，重复信号段使用其特征向量进行标记。

作为优选，步骤D中，首先确定发生错位的段落区间，然后对段落区间的两个端点处的信号进行调整，并记录调整量的大小，最后根据两端调整量的变化趋势，将段落区间内其余的信号进行调整，使整个段落区间内信号调整幅度保持线性变化。

作为优选，对进行调整后的电压信号和电流信号按照时间序列进行平行对比，对电压信号和电流信号比值出现阶跃变化的信号点，针对此信号点进行单独的信号调整，消除阶跃变化。

作为优选，步骤A中，对于采集的电压信号和电流信号进行滤波处理。

作为优选，步骤D中，对输出的信号进行变化趋势统计，使用统计结果对步骤A中的滤波处理进行反馈调整。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明利用GPS秒脉冲对监测信号进行分段然后对信息段进行逐段对比检测，对其中时钟信号存在偏差的信息片段进行调整，不仅消除了后续信息采集时的累积偏差，而且对于已发生的偏差可以进行良好的矫正。监测速度快，信号失真度低。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的原理图。

图中：1、PPS秒脉冲输出模块；2、DSP监测模块；3、第一寄存器；4、第二寄存器；5、第三寄存器；6、上位控制模块。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参看附图1，本具体实施例包括PPS秒脉冲输出模块1、DSP监测模块2、第一寄存器3、第二寄存器4、第三寄存器5和上位控制模块6；PPS秒脉冲输出模块1同时连接在DSP监测模块2的外部中断引脚上和上位控制模块5的时钟输入引脚上，DSP监测模块2对电容器的带电侧电流和接地侧电压进行实时采集，DSP监测模块2的数据输出引脚与上位控制模块6的数据输入引脚相连，第一寄存器3、第二寄存器4和第三寄存器5并行连接在上位控制模块6的I/O引脚。

一种使用上述基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，包括以下步骤：

A、DSP监测模块2对电流信号和电压信号进行单独的采集，并通过上位控制模块6存储至第一寄存器3内；

B、将接收到PPS秒脉冲的上升沿到接收到下一个PPS秒脉冲的下降沿这段时间区间作为一个监测单元，上位控制模块6以检测单元为单位，将每个监测单元内包含的信号进行分隔，并对每个分隔出来的信号段进行第一类型标记；对信号进行分隔时，相邻的两个分隔部位具有部分重复信号段，重复信号段使用其特征向量进行标记；

C、DSP监测模块2将接收到的PPS秒脉冲直接传递至上位控制模块6，并将脉冲信号序列保存在第二寄存器4内，并对脉冲信号进行第二类型标记，然后建立第一类型标记和第二类型标记的映射关系；

D、当上位控制模块6接收到PPS秒脉冲的下降沿时，上位控制模块6将第一类型标记和第二类型标记由接收到PPS秒脉冲的下降沿的时刻开始向监测单元的时间区间起始端进行反向比对，若未出现监测信号与脉冲信号的错位，则将第一寄存器3内的监测信号转存入第三寄存器5内，若出现监测信号与脉冲信号的错位，则根据第一类型标记和第二类型标记的映射关系，对监测信号和脉冲信号的对应关系进行调整，然后将调整后的监测信号转存入第三寄存器5内，并进行输出；调整的具体步骤为，首先确定发生错位的段落区间，然后对段落区间的两个端点处的信号进行调整，并记录调整量的大小，最后根据两端调整量的变化趋势，将段落区间内其余的信号进行调整，使整个段落区间内信号调整幅度保持线性变化，对进行调整后的电压信号和电流信号按照时间序列进行平行对比，对电压信号和电流信号比值出现阶跃变化的信号点，针对此信号点进行单独的信号调整，消除阶跃变化。

其中，步骤A中，对于采集的电压信号和电流信号进行滤波处理。具体处理过程为：对需要过滤的信号进行傅里叶变换，然后对变换结果中超出频率阈值范围以外的波段进行删除，将保留下来的三角函数曲线进行傅里叶反变换，对得到的新信号曲线进行平滑处理。步骤D中，对输出的信号进行变化趋势统计，使用统计结果对步骤A中的滤波处理进行反馈调整，反馈调整是针对平滑处理过程中的模板函数进行的。将输出信号的变化趋势进行比例积分处理后得到模板函数，然后使用模板函数与新信号曲线进行卷积运算，得到最终输出结果。

另外，在监测过程中，使用“看门狗”程序对GPS给出的PPS秒脉冲与采集过程中的软件复位时刻进行差值对比，若发生差值的变化，则对软件复位程序的时刻进行实时调整。这个软件复位程序的调整作为在步骤A之前的前馈调整，对采集到的监测信号进行调整。

本发明可以进一步降低监测采样信号的时间误差，将时间误差控制在了纳秒级。

上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (7)

1.一种基于无线传感的电容器在线监测的装置，其特征在于：包括PPS秒脉冲输出模块（1）、DSP监测模块（2）、第一寄存器（3）、第二寄存器（4）、第三寄存器（5）和上位控制模块（6）；PPS秒脉冲输出模块（1）同时连接在DSP监测模块（2）的外部中断引脚上和上位控制模块（5）的时钟输入引脚上，DSP监测模块（2）对电容器的带电侧电流和接地侧电压进行实时采集，DSP监测模块（2）的数据输出引脚与上位控制模块（6）的数据输入引脚相连，第一寄存器（3）、第二寄存器（4）和第三寄存器（5）并行连接在上位控制模块（6）的I/O引脚。

2.一种使用权利要求1所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

A、DSP监测模块（2）对电流信号和电压信号进行单独的采集，并通过上位控制模块（6）存储至第一寄存器（3）内；

B、将接收到PPS秒脉冲的上升沿到接收到下一个PPS秒脉冲的下降沿这段时间区间作为一个监测单元，上位控制模块（6）以检测单元为单位，将每个监测单元内包含的信号进行分隔，并对每个分隔出来的信号段进行第一类型标记；

C、DSP监测模块（2）将接收到的PPS秒脉冲直接传递至上位控制模块（6），并将脉冲信号序列保存在第二寄存器（4）内，并对脉冲信号进行第二类型标记，然后建立第一类型标记和第二类型标记的映射关系；

D、当上位控制模块（6）接收到PPS秒脉冲的下降沿时，上位控制模块（6）将第一类型标记和第二类型标记由接收到PPS秒脉冲的下降沿的时刻开始向监测单元的时间区间起始端进行反向比对，若未出现监测信号与脉冲信号的错位，则将第一寄存器（3）内的监测信号转存入第三寄存器（5）内，若出现监测信号与脉冲信号的错位，则根据第一类型标记和第二类型标记的映射关系，对监测信号和脉冲信号的对应关系进行调整，然后将调整后的监测信号转存入第三寄存器（5）内，并进行输出。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于：步骤B中，对信号进行分隔时，相邻的两个分隔部位具有部分重复信号段，重复信号段使用其特征向量进行标记。

4.根据权利要求2所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于：步骤D中，首先确定发生错位的段落区间，然后对段落区间的两个端点处的信号进行调整，并记录调整量的大小，最后根据两端调整量的变化趋势，将段落区间内其余的信号进行调整，使整个段落区间内信号调整幅度保持线性变化。

5.根据权利要求4所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于：对进行调整后的电压信号和电流信号按照时间序列进行平行对比，对电压信号和电流信号比值出现阶跃变化的信号点，针对此信号点进行单独的信号调整，消除阶跃变化。

6.根据权利要求2所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于：步骤A中，对于采集的电压信号和电流信号进行滤波处理。

7.根据权利要求6所述的基于无线传感的电容器在线监测的装置的监测方法，其特征在于：步骤D中，对输出的信号进行变化趋势统计，使用统计结果对步骤A中的滤波处理进行反馈调整。