CN109541293A - 电压波形提取装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电压波形提取装置。电压波形提取装置包括电压采集器和电压还原器。电压采集器的输入端与高压室的检修电源电连接。电压采集器用于接收检修电源输出的电压，并对电压进行降压和模数转换，得到模数转换信号。电压采集器包括输出模块，输出模块用于输出与模数转换信号相应的电讯号。电压还原器包括接收模块。接收模块用于接收电讯号，并还原成模数转换信号。电压还原器对模数转换信号进行数模转换，得到模拟电压信号。模拟电信号的波形和相位与电压相同。电压波形提取装置实现了电压波形和相位特征的远距离同步传输，避免了高压室对示波仪器的强电、强磁干扰。电压波形提取装置提高了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。

Description

电压波形提取装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是指一种电压波形提取装置。

背景技术

局部放电带电检测是变电站10kV开关柜的一种有效的运维手段，能够有效发现设备潜在缺陷，避免缺陷进一步发展，导致恶性事故的发生。

在局部放电检测中，相位特征(表征放电信号所在正弦波)主要用于判断放电类型以及定位相序。依据放电信号所处象限可以判断局部放电的类型。最符合相位特征的一相可以定位放电位置。因此同步电压波形和相位的获取，决定了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。然而，高压室现场强电、强磁干扰，示波仪器的同步电压波形和相位信号的获取较为困难，难以保证局部放电检测的准确性。

发明内容

基于此，有必要针对受变电站现场强电、强磁干扰，同步电压波形和相位信号的获取较为困难，难以保证局部放电检测的准确性的问题，提供一种电压波形提取装置。

一种电压波形提取装置，包括电压采集器和电压还原器。所述电压采集器用于与高压室的检修电源电连接，接收所述检修电源输出的电压，并对所述电压进行处理，得到模数转换信号。所述电压采集器包括输出模块，所述输出模块用于输出与所述模数转换信号相应的电讯号。所述电压还原器包括接收模块。所述接收模块用于接收所述电讯号，并还原成所述模数转换信号。所述电压还原器对所述模数转换信号进行处理，得到模拟电压信号。

在一个实施例中，所述电压采集器包括衰减器、模数转换模块和第一控制模块。所述衰减器与所述检修电源电连接，用于接收所述检修电源输出的电压，并对所述电压进行降压处理得到低电压。所述模数转换模块与所述衰减模块电连接，用于接收所述低电压，并对所述低电压进行模数转换，得到所述模数转换信号。所述第一控制模块电连接于所述模数转换模块和所述输出模块之间，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数据处理，得到处理数据。

在一个实施例中，所述电压还原器包括第二控制模块和数模转换模块。所述第二控制模块与所述接收模块电连接，用于接收所述模数转换信号。所述数模转换模块与所述第二控制模块电连接，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数模转换，得到所述模拟电压信号。

在一个实施例中，所述电压还原器还包括跟随器。所述跟随器与所述数模转换模块电连接，用于接收所述模拟电压信号，所述跟随器用于与示波器电连接，通过所述示波器显示所述模拟电压信号对应的相位波形。

在一个实施例中，所述电压采集器还包括第一调试接口。所述第一调试接口与所述第一控制模块电连接。

在一个实施例中，所述电压采集器还包括第一显示模块。所述第一显示模块与所述第一控制模块电连接，用于显示所述处理数据。

在一个实施例中，所述电压还原器还包括第二调试接口。所述第二调试接口与所述第二控制模块电连接。

在一个实施例中，所述电压还原器还包括第二显示模块。所述第二显示模块与所述第二控制模块电连接。

在一个实施例中，所述衰减器与所述跟随器一一对应。

在一个实施例中，所述衰减器与所述跟随器的个数与所述检修电源的相数相同。

本申请中提供的所述电压波形提取装置，包括所述电压采集器和所述电压还原器。所述电压采集器用于与包括所述电压采集器和所述电压还原器。所述电压采集器的输入端与高压室的检修电源电连接。所述电压采集器用于接收所述检修电源输出的电压，并对所述电压进行降压和模数转换，得到所述模数转换信号。所述电压采集器包括所述输出模块，所述输出模块用于输出与所述模数转换信号相应的电讯号。所述电压还原器包括所述接收模块。所述接收模块用于接收所述电讯号，并还原成所述模数转换信号。所述电压还原器对所述模数转换信号进行数模转换，得到所述模拟电压信号。所述模拟电信号的波形和相位与所述电压相同。所述电压波形提取装置实现了电压波形和相位特征的远距离同步传输，避免了高压室对示波仪器的强电、强磁干扰。所述电压波形提取装置提高了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的电压波形提取装置的结构示意图；

图2为本申请一个实施例中提供的电压波形提取装置的整体结构示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的示波器的显示示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的所述第一控制模块的显示示意图。

附图标号说明：

电压波形提取装置 10

检修电源 100

示波器 110

电压采集器 20

输出模块 210

衰减器 220

模数转换模块 230

第一控制模块 240

第一调试接口 250

第一显示模块 260

电压还原器 30

接收模块 310

第二控制模块 320

数模转换模块 330

跟随器 340

第二调试接口 350

第二显示模块 360

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

局部放电带电检测是变电站10kV开关柜的一种有效的运维手段。通过局部放电带电检测能够有效发现设备潜在缺陷，避免缺陷进一步发展。在局部放电带电检测中，电源的相位特征(表征放电信号所在正弦波)用于判断放电类型以及定位相序。依据放电信号所处象限可以判断局部放电的类型。最符合相位特征的一相可以定位放电位置。因此同步电压波形和相位的获取，决定了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。受高压室现场强电、强磁干扰，示波仪器的同步电压波形和相位信号的获取较为困难，难以保证局部放电检测的准确性。

请参见图1，本申请实施例提供一种电压波形提取装置10。所述电压波形提取装置10包括电压采集器20和电压还原器30。所述电压采集器20用于与高压室的检修电源100电连接，接收所述检修电源100输出的电压，并对所述电压进行处理，得到模数转换信号。所述电压采集器20包括输出模块210，所述输出模块210用于输出与所述模数转换信号相应的电讯号。所述电压还原器30包括接收模块310。所述接收模块310用于接收所述电讯号，并还原成所述模数转换信号。所述电压还原器30对所述模数转换信号进行处理，得到模拟电压信号。

本申请中提供的所述电压波形提取装置10包括所述电压采集器20和所述电压还原器30。所述电压采集器20的输入端与高压室的检修电源电连接，用于接收所述检修电源输出的电压，并对所述电压进行降压和模数转换，得到所述模数转换信号。所述电压采集器20包括所述输出模块210。所述输出模块210用于输出与所述模数转换信号相应的电讯号。所述电压还原器30包括所述接收模块310。所述接收模块310用于接收所述电讯号，并还原成所述模数转换信号。所述电压还原器30对所述模数转换信号进行数模转换，得到所述模拟电压信号。所述模拟电压信号的波形和相位与所述电压相同。所述电压波形提取装置10实现了电压波形和相位特征的远距离同步传输，避免了高压室对示波仪器的强电、强磁干扰，提高了所述示波仪器显示的同步性和准确性。所述电压波形提取装置10提高了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。

所述电压波形提取装置10通过无线远程传输的方式实现了电压波形和相位特征的远距离同步传输。所述电压波形提取装置10可以输出与所述电压相位特征相同的所述模拟电压信号。所述示波仪器可以设置于远离所述检修电源的位置，并与所述电压波形提取装置10电连接，用于显示所述电压对应的模拟电压。检修人员可以通过远程监控所述示波仪器显示的所述模拟电压的相位特征，判断放电类型以及定位局放源。所述电压波形提取装置10避免了高压室对示波仪器的强电、强磁干扰，提高了所述示波仪器显示的同步性和准确性。

在一个实施例中，所述电压采集器20设置于所述高压室。所述电压采集器20的电源输入端与所述检修电源电连接，用于接收所述电压。所述电压采集器20的电源输入端与所述检修电源电连接的方式为三相四线制，即为三根相线，一根零线。三根相线分为为A相、B相和C相。A相线、B相线和C相线分别与零线之间的电压为交流220V，50HZ。A相、B相和C相的波形为正弦波。A相、B相和C相的各相之间的夹角为120°。

所述电压采集器20对所述电压进行降压和模数转换，得到所述模数转换信号。所述电压采集器20将A相、B相和C相由220V降低为6V，形成低电压。所述电压采集器20对所述低电压信号进行模数转换，形成模数转换信号。所述电压采集器20对所述模数转换信号进行处理，得到处理数据。所述处理信号为与所述A相、B相和C相所对应的电压频率，以及各相之间的相位差。所述电压采集器20具有显示功能，能够显示所述电压频率和所述相位差。

所述电压采集器20与所述电压还原器30通过所述输出模块210和所述接收模块310实现信息传输。所述输出模块210和所述接收模块310之间的传输方式可以为无线传输或有线传输。在一个实施例中，所述输出模块210和所述接收模块310之间采用无线传输，减少布线，节约空间。所述无线传输的方式可以为公网数据传输或专网数据传输。所述公网数据传输包括GPRS、2G、3G或4G等。所述专网数据传输包括MDS数传电台、Wi-Fi或ZigBee等。

在一个实施例中，所述输出模块210和所述接收模块310之间采用Wi-Fi传输。Wi-Fi传输包括两种模式，分别为AP(Access Point)模式和STA(Station)模式。所述输出模块210和所述接收模块310内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，实现用户串口或TTL电平信息与无线网络之间的转换。所述电压采集器20属于用户终端，用于采集数据，输出与所述模数转换信号相应的电讯号。所述输出模块210采用STA模式。具有STA模式的用户终端不接受无线的接入，但可以连接到AP端。所述接收模块310用于接收所述电讯号，是信息的收集中心。所述接收模块310采用AP模式。所述AP模式提供无线接入服务，允许其他无线设备接入，是网络的中心节点。

请一并参见图2，在一个实施例中，所述电压采集器20包括：衰减器220和模数转换模块230和第一控制模块240。所述衰减器220与所述检修电源100电连接，用于接收所述检修电源100输出的电压，并对所述电压进行降压处理得到低电压。所述模数转换模块230与所述衰减模块电连接，用于接收所述低电压，并对所述低电压进行模数转换，得到模数转换信号。所述第一控制模块240电连接于所述模数转换模块230和所述输出模块210之间，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数据处理，得到所述处理数据。

所述衰减器220用于将所述电压进行降压处理，得到低电压。所述衰减器220的输入电压为220V交流，输出电压为4V-8V。在一个实施例中，所述衰减器220内部含有电阻性材料，通过电阻分压的方式将220V转变为6V，以保证所述衰减器220输出的电压处于所述模数转换模块230的电压处理范围。

所述模数转换模块230可以对所述低电压进行模数转换，得到所述模数转换信号。所述模数转换模块230首先将所述低电压与标准量(或参考量)比较，得到模拟量，再把所述模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号。所述离散信号即为所述模数转换信号。

所述模数转换模块230最重要的参数是转换的精度，用输出的数字信号的位数的多少表示。输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强所述模数转换模块230的性能就越好。所述模数转换模块230经过采样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。在量化和编码过程中，量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2的n次方量级(n为位数),可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。

在一个实施例中，所述模数转换模块230采用直接法。所述直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡。这种直接法的所述模数转换模块230具有高速的数模转换电路，转换精度很高，干扰的抑制能力较强。

所述第一控制模块240可以将接收的所述模数转换信号通过所述输出模块210输出。所述第一控制模块240还可以对所述模数转换信号的数据进行寄存和比较处理，得到所述处理数据。所述处理数据为与所述A相、B相和C相所对应的电压频率，以及各相之间的相位差。所述第一控制模块240包含储存模块，能够实时储存所述模数转换信号和所述处理数据。

在一个实施例中，所述电压还原器30包括：第二控制模块320和数模转换模块330。所述第二控制模块320与所述接收模块310电连接，用于接收所述模数转换信号。所述数模转换模块330与所述第二控制模块320电连接，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数模转换，得到所述模拟电压信号。

所述第二控制模块320通过所述接收模块310接收所述模数转换信号，并将所述模数转换信号输出给所述数模转换模块330。所述第二控制模块320还可以对所述模数转换信号进行处理，形成处理数据。当所述电压采集器20和所述电压还原器30的参数符合最佳实施状态时。所述第二控制模块320与所述第一控制模块240形成的处理数据相同。

所述数模转换模块330可以将所述模数转换信号还原为所述模拟电压信号。所述模拟电压信号与所述电压信号的相位特征相同。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述电压还原器30还包括跟随器340。所述跟随器340与所述数模转换模块330电连接，用于接收所述模拟电压信号。所述跟随器340用于与示波器110电连接，通过所述示波器110显示所述模拟电压信号对应的相位波形。

所述跟随器340可以隔离所述数模转换模块330和所述示波器110，以保证所述示波器110的电压和电感信号不影响所述数模转换模块330的输出信号特性。为了保证所述模拟电压信号和所述电压具有相位特性相同，所述电压的相位与所述模拟电压信号的相位偏差小于0.1°。

由于所述电压的频率为50Hz，信号从所述电压采集器20的信号输出端到所述电压还原器30的输出端的时间必须控制在5.56us以内。其中所述电压采集器20的采集速率和所述电压还原器30的还原速率可以控制在1us左右。在一个实施例中，所述电压采集器20为8bitADC，采三相信号每次需要传输3字节数据。所述电压采集器20和所述电压还原器30的无线传输速率至少在4.8Mbits，以保证无线传输速率。

根据相位偏差精度要求，所述电压的每周期采样点数不小于3600。所述电压采集器20的采样频率需达到180kHz。虽然降低所述电压采集器20的采样频率也可以还原原始波形，但为了加入校准系数，这里必须保证所述电压采集器20的采样频率大于180kHz。

在一个实施例中，所述电压采集器20还包括第一调试接口250。所述第一调试接口250与所述第一控制模块240电连接。所述第一调试接口250用于进行手动调试所述模数转换信号，用于手动调试，以补偿所述模数转换信号，保证所述模拟电压信号与所述电压信号的同步性。

请一并参见图4，在一个实施例中，所述电压采集器20还包括第一显示模块260。所述第一显示模块260与所述第一控制模块240电连接，用于显示所述处理数据。所述第一显示模块260可以显示所述电压的所述电压频率和所述相位差。在一个实施例中，所述第一显示模块260为LED或LCD显示屏，具有较高清晰度。

在一个实施例中，所述电压还原器30还包括第二调试接口350。所述第二调试接口350与所述第二控制模块320电连接。所述第二调试接口350与所述第一控制模块240配合使用，用于手动调试，以补偿所述模数转换信号，保证所述模拟电压信号与所述电压信号的同步性。

在一个实施例中，所述电压还原器30还包括第二显示模块360。所述第二显示模块360与所述第二控制模块320电连接。所述第二显示模块360可以显示所述模拟电压信号的所述电压频率和所述相位差。在一个实施例中，所述第二显示模块360为LED或LCD显示屏，具有较高清晰度。

当所述第二显示模块360与所述第一显示模块260的显示信息不在允许范围内时，通过所述第一控制模块240与所述第二调试接口350手动调试，以补偿所述模数转换信号，保证所述模拟电压信号与所述电压信号的同步性。

在一个实施例中，所述衰减器220与所述跟随器340一一对应，以保证各相信号的一致性和稳定性。

在一个实施例中，所述衰减器220与所述跟随器340的个数与所述检修电源100的相数相同。所述衰减器220与所述跟随器340的个数为3个，分别与所述A相、B相和C相信号相对应，以保证所述模拟电压与所述电压相位的一致性，进而，提高了放电脉冲甄别和局放源定位的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电压波形提取装置，其特征在于，包括：

电压采集器(20)，用于与高压室的检修电源(100)电连接，接收所述检修电源(100)输出的电压，并对所述电压进行处理，形成模数转换信号，所述电压采集器(20)包括输出模块(210)，所述输出模块(210)用于输出与所述模数转换信号相应的电讯号；

电压还原器(30)，所述电压还原器(30)包括接收模块(310)，所述接收模块(310)用于接收所述电讯号，并还原成所述模数转换信号，所述电压还原器(30)对所述模数转换信号进行处理，得到模拟电压信号。

2.如权利要求1所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压采集器(20)包括：

衰减器(220)，与所述检修电源(100)电连接，用于接收所述检修电源(100)输出的电压，并对所述电压进行降压处理得到低电压；

模数转换模块(230)，与所述衰减模块电连接，用于接收所述低电压，并对所述低电压进行模数转换，得到所述模数转换信号；

第一控制模块(240)，电连接于所述模数转换模块(230)和所述输出模块(210)之间，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数据处理，得到处理数据。

3.如权利要求2所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压还原器(30)包括：

第二控制模块(320)，与所述接收模块(310)电连接，用于接收所述模数转换信号；

数模转换模块(330)，与所述第二控制模块(320)电连接，用于接收所述模数转换信号，并对所述模数转换信号进行数模转换，得到所述模拟电压信号。

4.如权利要求3所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压还原器(30)还包括：

跟随器(340)，与所述数模转换模块(330)电连接，用于接收所述模拟电压信号，所述跟随器(340)用于与示波器(110)电连接，通过所述示波器(110)显示所述模拟电压信号对应的相位波形。

5.如权利要求4所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压采集器(20)还包括：

第一调试接口(250)，与所述第一控制模块(240)电连接。

6.如权利要求5所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压采集器(20)还包括：

第一显示模块(260)，与所述第一控制模块(240)电连接，用于显示所述处理数据。

7.如权利要求4所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压还原器(30)还包括：

第二调试接口(350)，与所述第二控制模块(320)电连接。

8.如权利要求7所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述电压还原器(30)还包括：

第二显示模块(360)，与所述第二控制模块(320)电连接。

9.如权利要求4所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述衰减器(220)与所述跟随器(340)一一对应。

10.如权利要求9所述的电压波形提取装置，其特征在于，所述衰减器(220)与所述跟随器(340)的个数与所述检修电源(100)的相数相同。