CN107918091A - 避雷器终端数据采集系统 - Google Patents

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马龙
宋臻吉
陈大庆
代海涛
任众楷
陈飞
孙守鹏
孙世伟
杨晓琼
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Shandong Fu Yue Electric Co Ltd
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Shandong Fu Yue Electric Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof

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Abstract

本发明涉及避雷针监测技术领域，具体涉及一种避雷器终端数据采集系统，包括终端分机，终端分机采集电压变送器和电流变送器采集的模拟数据，并经过I/V转接电路、滤波电路、放大电路、相位检测电路以及模数转换电路的处理，得到稳定的数字数据；本发明能够对避雷器上的母线电压、流经它的全电流和雷击次数等数据进行准确的采集、处理，为后期的分析提供准确有效的数据支持，减少了事故发生的概率，延长检修间隔，减少停电检修次数和时间，缩短了检修的时间，保证电力系统的安全运行。

Description

避雷器终端数据采集系统
技术领域
本发明涉及避雷针监测技术领域，具体涉及一种避雷器终端数据采集系统。
背景技术
金属氧化锌避雷器是电力设备的关键设备之一，流经避雷器上的阻性电流是衡量避雷器绝缘程度的一项重要指标。通过对避雷器的全电流、阻性电流、容性电流、雷击次数以及雷击时刻进行实时在线监测，可实现对高压电气设备的绝缘状况进行实时监测；同时，通过分析监测数据可及时发现金属氧化锌避雷器潜在的故障并为状态检修提供重要的数据依据，为电力系统安全、可靠、稳定、经济的运行提供了一个强力、可靠的保证，为运行检修人员提供可靠的设备绝缘信息和科学的检修依据，从而达到减少事故发生，延长检修间隔，减少停电检修次数和时间，提高设备利用率和整体经济效益的目的。
现有的避雷针监测设备不能够同时对母线电压、泄露电流、雷击次数等多个数据源进行监测，数据采集系统对数据的采集、处理不够精确，速度也达不到要求，并且不方便调试，检测效率达不到要求，往往在数据的采集、处理过程中易失真，不能够保证数据的有效性。
发明内容
为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种避雷器终端数据采集系统，能够对数据进行准确的采集、处理，提供准确有效的数据，保证电力系统的安全运行。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
所述避雷器终端数据采集系统，包括终端分机，终端分机采集电压变送器和电流变送器采集的模拟数据，并经过I/V转接电路、滤波电路、放大电路、相位检测电路以及模数转换电路的处理，得到稳定的数字数据。
进一步优选，终端分机采用金属封闭式外壳封装，设备外壳接线走线接口采用高度防水的航口插头。
进一步优选，终端分机采用ARM处理器，ARM处理器搭载供电电路、震荡电路、复位电路以及看门狗电路。
进一步优选，终端分机采用不同压降比的电压变送器来监测避雷器上的母线电压，采用不同匝数比的电流变送器来监测流经避雷器的全电流和雷击次数。
进一步优选，终端分机采用太阳能电池发电系统供电，太阳能电池发电系统包括太阳能电池板、蓄电池和光伏控制器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明能够对避雷器上的母线电压、流经它的全电流和雷击次数等数据进行准确的采集、处理，为后期的分析提供准确有效的数据支持，减少了事故发生的概率，延长检修间隔，减少停电检修次数和时间，缩短了检修的时间，保证电力系统的安全运行。
附图说明
图1本发明结构框图；
图2本发明单片机及外围电路图；
图3本发明I/V转接电路的电路图；
图4本发明滤波电路的电路图；
图5本发明信号输入接口的电路图；
图6本发明放大电路的电路图；
图7本发明电压提取电路的电路图；
图8本发明相位差输出电路的电路图；
图9本发明相位检测电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：
实施例1
如图1-9所示，本发明所述避雷器终端数据采集系统，包括终端分机，终端分机采集电压变送器和电流变送器采集的模拟数据，并经过I/V转接电路、滤波电路、放大电路、相位检测电路以及模数转换电路的处理，得到稳定的数字数据。
为了增强抗电磁干扰的能力，终端分机采用金属封闭式外壳封装，电路以及电路中的导线跟金属屏蔽外壳在设计上做好绝缘处理，比如电路板固定底座采用塑料板，电路板固定底座与金属屏蔽外壳的固定采用尼龙螺丝。
终端数据采集设备大多安装在室外地方，会遭受雨水的侵蚀，为了保护设备内部电路板不受其损害做了特殊的防水处理，采用金属封闭式外壳封装，设备外壳接线走线接口采用高度防水的航口插头，能够有效的起到防水作用，保证设备长期稳定运行。
终端分机采用ARM处理器，ARM处理器采用STM32F103x系列ARM处理器，ARM处理器搭载供电电路、震荡电路、复位电路以及看门狗电路，所有硬件电路集成在一个4层PCB电路板上，留有外部常用数据接口。
避雷器在线监测需要采集加载在氧化锌避雷器上的母线电压、流经它的全电流和雷击次数三个直接数据，终端分机采用不同压降比的电压变送器来监测避雷器上的母线电压，采用不同匝数比的电流变送器来监测流经避雷器的全电流和雷击次数，电压变送器、电流变送器的工作原理都是采用线圈的电磁感应原理实现的，这样的好处是不会破坏和改造原有的避雷器电路。
终端分机采用太阳能电池发电系统供电，太阳能电池发电系统包括太阳能电池板、蓄电池和光伏控制器；太阳能电池板和蓄电池合理匹配，保证了每个终端分机最大的续航周期，保证在连续阴雨天气时，终端分机还能保证正常的工作。这样的供电系统省去了繁琐的布线工作，保证了站内原有的布局设计，还节约了能源。
从电压或电流变送器输出的电压和电流信号比较小，需要经过放大电路放大后才能进行下一步的数据处理。为了充分的放大并且不会出现电压和电流的相位偏移问题，采用多级逐级放大的方式。如图2-9所示，信号输入接口电路用于输入采集的电流、电压信号，输出的电流I1经由I/V转接电路后，输出电流I2，电流I2经由滤波电路滤波后，输出电流I3，滤波电路主要采用OP07滤波器实现，电流I3经由LM358放大器的放大后接入ARM处理器STM32F103CBT6的17引脚，实现电流模拟量的采集；电压U1经由电压提取电路的放大后，输出电压U2，为了进一步保证信号的质量，添加相位偏移补偿电路，使放大电路保证不失真的放大，还原最有效最真实的数据，如图9所示，相位检测电路主要利用放大器LM358和反相器74S05实现相位偏移补偿功能，电流I2串接电阻R30后接入LM358的2引脚，电压U2串接电阻R31后接入LM358的6引脚。相位检测电路的电流I4和电压U3端分别接入相位差输出电路输入正与门SN74LVC1G08DBVRG4的1引脚和2引脚，SN74LVC1G08DBVRG4的4引脚接入ARM处理器STM32F103CBT6的45引脚。
ARM处理器STM32F103CBT6本身自带2个12位快速AD转换器，但是为了更精准的将采集的模拟电压和电流信号转换成数字信号，我们并没有使用处理器自带的AD转换器，而是采用了外部24位高精度高速度的独立AD模数转换器。
采用AD7767芯片作为此次的模数传感器，它是一个高精度的24bit采样SAR模数转换芯片，它有一个大的输入动态范围。能检测到小的电压变化，它的输出数据可以通过PCI或USB系统获得,读取数据的协议类似于SPI。

Claims (5)

1.一种避雷器终端数据采集系统，其特征在于，包括终端分机，终端分机采集电压变送器和电流变送器采集的模拟数据，并经过I/V转接电路、滤波电路、放大电路、相位检测电路以及模数转换电路的处理，得到稳定的数字数据。
2.根据权利要求1所述的避雷器终端数据采集系统，其特征在于，终端分机采用金属封闭式外壳封装，设备外壳接线走线接口采用高度防水的航口插头。
3.根据权利要求1所述的避雷器终端数据采集系统，其特征在于，终端分机采用ARM处理器，ARM处理器搭载供电电路、震荡电路、复位电路以及看门狗电路。
4.根据权利要求1所述的避雷器终端数据采集系统，其特征在于，终端分机采用不同压降比的电压变送器来监测避雷器上的母线电压，采用不同匝数比的电流变送器来监测流经避雷器的全电流和雷击次数。
5.根据权利要求1所述的避雷器终端数据采集系统，其特征在于，终端分机采用太阳能电池发电系统供电，太阳能电池发电系统包括太阳能电池板、蓄电池和光伏控制器。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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