CN113625035A - 一种智能化模拟输出光学电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化模拟输出光学电压互感器，可用于动车受电、低压配电、高压输变电领域；敏感单元将两路光学传感信号传输给解调单元，解调单元对光学信号解调处理后将两路数字量信号输出给DA单元，DA单元具备两路DA转换及滤波放大通道并分别对应一路AD转换反馈通道；CPU模块采集解调单元输出的两路数字量信号及两路AD转换反馈通道的信号，并对两路数字量信号进行状态检测后选择一路经由默认的一路DA转换及滤波放大通道进行DA转换及滤波放大，CPU模块对AD转换反馈通道信号进行智能化判别比对。本发明实现了光学电压互感器可实现模拟量输出的工程化设计，为光学电压互感器在动车受电、输配电领域的应用提出了新方案。
Description
技术领域
本发明公开了一种智能化模拟输出光学电压互感器，涉及动车受电、高压输变电、低压配电等多个领域，特别是模拟输出光学电压互感器领域。
背景技术
随着光学互感器在不同领域实际工程的深入应用，伴随着出线了各种不同的应用方式和接口输出模式，尤其在动车受电、高压输变电改造工程、低压配电领域中出现了需要具备一定带负载能力的模拟量输出接口需求，在现有光学电压互感器电路设计、功能实现等方面都需要进行改进。
在电路设计方面，一般的光学电压互感器通常为数字量输出模式，适用于数字仪表、数字式控制保护装置，但是面对模拟量仪表缺少模拟量带负载输出能力，不适用于部分需要模拟量接口的动车受电、高压输变电及低压配电领域，更不适合工程应用推广。
在性能方面，一般的光学电压互感器用模拟量输出电路不具备冗余可靠性设计、纠错能力和保护功能，电路设计简单，精度不高，无反馈判断等智能环节，需针对光学电压互感器研制一款安全稳定可靠的智能化模拟量输出光学电压互感器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种智能化模拟输出光学电压互感器，具备冗余可靠性设计、纠错能力、保护功能以及反馈判断，实现了光学电压互感器的工程化设计，为光学互感器在各个领域的应用提出了新方案。
本发明的技术解决方案：
一种智能化模拟输出光学电压互感器，包括敏感单元、解调单元和DA单元；
其中DA单元包括第一CPU模块、DA模块、第一AD模块、第一滤波器、放大器、第二滤波器、第一输出选择器和第二输出选择器；
敏感单元将两路光学传感信号传输给解调单元，解调单元对光学信号解调处理后将两路数字量信号输出给DA单元，DA单元具备两路DA转换及滤波放大通道并分别对应一路AD转换反馈通道；
其中第一CPU模块采集解调单元输出的两路数字量信号及两路AD转换反馈通道的信号，并对两路数字量信号进行状态检测后选择一路经由默认的一路DA转换及滤波放大通道进行DA转换及滤波放大；
第一CPU模块对AD转换反馈通道信号进行智能化判别比对，若比对结果超差则选择另一路DA转换及滤波放大通道。
进一步的，光学电压互感器对控制系统多个环节的增益进行实时检测，包括传输光纤的弯折损耗、传输光纤熔点损耗、探测器的信号异常、放大器的有效增益、第二AD模块采样时钟及数据异常、第二CPU模块状态检测、光源光功率的衰减波动以及电路的器件波动，通过对状态参量的识别及故障模式的匹配，实现对光学电压互感器的智能自诊断。
进一步的，第一CPU模块采用FPGA应用方式。
进一步的，所述DA单元具有用于对输出的模拟量信号进行通路选择的第一输出选择器和用于对输出的模拟量信号进行通断控制的第二输出选择器。
进一步的，DA模块用于第一CPU模块输出数字量信号的模拟量转换。
进一步的，第一AD模块用于反馈通道模拟信号的数字量转换。
进一步的，第一滤波器和第二滤波器用于对DA模块转换后的模拟量信号进行低通及高通滤波。
进一步的，放大器用于对DA模块转换后的模拟量信号进行运算放大。
进一步的，第一输出选择器用于对输出的模拟量信号进行通路选择。
进一步的，第二输出选择器用于对输出的模拟量信号进行通断控制。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明中DA单元实现了两路信号的采集、分析与判别，可根据判别结果进行智能选择最优通道；
(2)本发明中输出选择器可根据CPU模块的分析判别进行切换和电路保护，实现了电路的智能切换和过载、过差保护功能；
(3)本发明中滤波器及放大器的的设置实现了DA输出信号的高精度、高信噪比输出，保证了模拟量输出的精度；
(4)本发明中放大电路的设计提高了模拟量输出信号的带宽，满足了不同应用领域对模拟信号带宽的要求；
(5)本发明中设计了AD转换反馈通道，可以对DA转换结果进行实时比对分析，为状态判断及电路切换提供了数据支撑，实现了部分智能化。
附图说明
图1为本发明一种智能化模拟输出光学电压互感器示意图；
图2为本发明DA单元示意图；
图3为本发明光学电压互感器自诊断原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1-3所示，一种智能化模拟输出光学电压互感器，包括敏感单元1、解调单元2、DA单元3，其中DA单元包括第一CPU模块4、DA模块5、第一AD模块6、第一滤波器7、放大器8、第二滤波器9、第一输出选择器10和第二输出选择器11；敏感单元1将两路光学传感信号传输给解调单元2，解调单元2对光学信号解调处理后将两路数字量信号输出给DA单元3，DA单元3具备两路DA转换及滤波放大通道并分别对应一路AD转换反馈通道；
其中第一CPU模块4采用FPGA应用方式，用于采集解调单元2输出的两路数字量信号及两路AD转换反馈通道的信号，并对两路数字量信号进行状态检测后选择一路经由默认的一路DA转换及滤波放大通道进行DA转换及滤波放大，第一CPU模块4对AD转换反馈通道信号进行智能化判别比对，若比对结果超差则选择另一路DA转换及滤波放大通道；
DA模块5用于第一CPU模块4输出数字量信号的模拟量转换；第一AD模块6用于反馈通道模拟信号的数字量转换；第一滤波器7和第二滤波器9用于对DA模块5转换后的模拟量信号进行低通及高通滤波；放大器8用于对DA模块5转换后的模拟量信号进行运算放大；第一输出选择器10用于对输出的模拟量信号进行通路选择；第二输出选择器11用于对输出的模拟量信号进行通断控制。
如图3所示，光学电压互感器对控制系统多个环节的增益进行实时检测，包括传输光纤12的弯折损耗、传输光纤12熔点损耗、探测器13的信号异常、放大器14的有效增益、第二AD模块15采样时钟及数据异常、第二CPU模块16状态检测、光源17光功率的衰减波动以及电路的器件波动等，通过对状态参量的识别及故障模式的匹配，实现对光学电压互感器的智能自诊断。
本发明中DA单元实现了两路信号的采集、分析与判别，可根据判别结果进行智能选择最优通道；
本发明中输出选择器可根据CPU模块的分析判别进行切换和电路保护，实现了电路的智能切换和过载、过差保护功能；
本发明中滤波器及放大器的的设置实现了DA输出信号的高精度、高信噪比输出，保证了模拟量输出的精度；
本发明中放大电路的设计提高了模拟量输出信号的带宽，满足了不同应用领域对模拟信号带宽的要求；
本发明中设计了AD转换反馈通道，可以对DA转换结果进行实时比对分析，为状态判断及电路切换提供了数据支撑，实现了部分智能化。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：包括敏感单元(1)、解调单元(2)和DA单元(3)；
其中DA单元(3)包括第一CPU模块(4)、DA模块(5)、第一AD模块(6)、第一滤波器(7)、放大器(8)、第二滤波器(9)、第一输出选择器(10)和第二输出选择器(11)；
敏感单元(1)将两路光学传感信号传输给解调单元(2)，解调单元(2)对光学信号解调处理后将两路数字量信号输出给DA单元(3)，DA单元(3)具备两路DA转换及滤波放大通道并分别对应一路AD转换反馈通道；
其中第一CPU模块(4)采集解调单元(2)输出的两路数字量信号及两路AD转换反馈通道的信号，并对两路数字量信号进行状态检测后选择一路经由默认的一路DA转换及滤波放大通道进行DA转换及滤波放大；
第一CPU模块(4)对AD转换反馈通道信号进行智能化判别比对，若比对结果超差则选择另一路DA转换及滤波放大通道。
2.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：光学电压互感器对控制系统多个环节的增益进行实时检测，包括传输光纤(12)的弯折损耗、传输光纤(12)熔点损耗、探测器(13)的信号异常、放大器(14)的有效增益、第二AD模块(15)采样时钟及数据异常、第二CPU模块(16)状态检测、光源(17)光功率的衰减波动以及电路的器件波动，通过对状态参量的识别及故障模式的匹配，实现对光学电压互感器的智能自诊断。
3.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：第一CPU模块(4)采用FPGA应用方式。
4.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：所述DA单元(3)具有用于对输出的模拟量信号进行通路选择的第一输出选择器(10)和用于对输出的模拟量信号进行通断控制的第二输出选择器(11)。
5.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：DA模块(5)用于第一CPU模块(4)输出数字量信号的模拟量转换。
6.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：第一AD模块(6)用于反馈通道模拟信号的数字量转换。
7.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：第一滤波器(7)和第二滤波器(9)用于对DA模块(5)转换后的模拟量信号进行低通及高通滤波。
8.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：放大器(8)用于对DA模块(5)转换后的模拟量信号进行运算放大。
9.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：第一输出选择器(10)用于对输出的模拟量信号进行通路选择。
10.根据权利要求1所述的一种智能化模拟输出光学电压互感器，其特征在于：第二输出选择器(11)用于对输出的模拟量信号进行通断控制。
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| 邱进等: "特快速暂态过电压光学测量系统的设计", 《电子自动化设备》, vol. 37, no. 2, 28 February 2017 (2017-02-28), pages 205 - 210 * |
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