CN116819219A - 一种电容器寿命在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电容器寿命在线监测装置，包括信号调理电路、数据采集电路、微处理器、RS232电平转换电路、RS485总线电路以及显示模块，所述微处理器包括单片机以及外围电路，所述微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据基准值做比较，做预警状态变化；所述RS232电平转换电路用于将微处理器与显示模块进行匹配，完成人机通讯；所述RS485总线电路用于微处理器与外部通讯，以实现装置联网功能，与配电房其他设备组成配电物联网；同时通过该电路可以对装置进行在线升级；本发明可以全面监测电容运行状态，保证电容安全可靠运行，延长了电容的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电容器寿命监测技术领域，具体为一种电容器寿命在线监测装置。
背景技术
随着国民经济的迅猛发展，全国大、小企业的增多，居民生活质量的不断提高和家用电器的普及，对电能质量的要求日益增高，电网的经济运行越来越受到大家的重视，节能降耗、提高电能质量和电力系统的稳定性与经济性是电力系统高效运行所面临的重要问题，对无功功率进行合理的补偿是改善电能质量，抑制系统振荡，提高系统稳定性的一个比较简单、快捷、有效的方法。
而现有无功补偿电容，由于没有可靠监控，容易发生电容爆炸、短路、补偿无效等故障，严重影响电网可靠运行，这样对于电容器可靠寿命在线监测就变得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电容器寿命在线监测装置，有助于解决由于没有可靠监控，容易发生电容爆炸、短路、补偿无效等故障，严重影响电网可靠运行的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，一种电容器寿命在线监测装置，包括信号调理电路、数据采集电路、微处理器、RS232电平转换电路、RS485总线电路以及显示模块；
所述信号调理电路为电流互感器、电阻以及电容组成的低通滤波全差分信号调理电路；
所述数据采集电路包括数据处理芯片以及外围电路；
所述微处理器包括单片机以及外围电路，所述微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据基准值做比较，做预警状态变化；
所述RS232电平转换电路用于将微处理器与显示模块进行匹配，完成人机通讯；
所述RS485总线电路用于微处理器与外部通讯，以实现装置联网功能，与配电房其他设备组成配电物联网；同时通过该电路可以对装置进行在线升级。
通过采用上述技术方案，数据采集电路对经过信号调理电路处理的数据进行收集并传送至微处理器，微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据显示屏传来的基准值做比较，做预警状态变化。
进一步的，所述基础数据包括基波电压数据 、基波电流数据、三相电流矢量和、基波有功值以及基波无功值。
进一步的，所述微处理器通过基波电压数据和基波电流数据，计算电容实时容抗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时电容量。
进一步的，所述微处理器通过三相电流矢量和，计算电容实时漏电流值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时漏电流。
进一步的，所述微处理器通过三相基波电流值，计算电容实时三相不平衡值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时不平衡值。
进一步的，所述微处理器通过数据上传上来基波有功和基波无功值，计算电容实时介质损耗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时介损。
进一步的，还包括存储电路，所述存储电路用于存储微处理器测量的数据。
进一步的，所述数据采集电路与微处理器通过SPI接口连接。
本发明提供了一种电容器寿命在线监测装置，具备以下有益效果：
1、本发明提供一种电容器寿命在线监测装置，数据采集电路对经过信号调理电路处理的数据进行收集并传送至微处理器，微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据显示屏传来的基准值做比较，做预警状态变化。
附图说明
图1为本发明实施例示出的一种电容器寿命在线监测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例示出的信号调理电路的电路图。
图3为本发明实施例示出的数据采集电路的电路图。
图4为本发明实施例示出的RS232电平转换电路的电路图。
图5为本发明实施例示出的RS485总线的电路图。
图6为本发明实施例示出的存储电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是所有的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图6所示，本发明实施例提供一种电容器寿命在线监测装置，包括信号调理电路、数据采集电路、微处理器、RS232电平转换电路、RS485总线电路以及显示模块；
所述信号调理电路为电流互感器、电阻以及电容组成的低通滤波全差分信号调理电路；
所述数据采集电路包括数据处理芯片以及外围电路；
所述微处理器包括单片机以及外围电路，所述微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据基准值做比较，做预警状态变化；
所述RS232电平转换电路用于将微处理器与显示模块进行匹配，完成人机通讯；
所述RS485总线电路用于微处理器与外部通讯，以实现装置联网功能，与配电房其他设备组成配电物联网；同时通过该电路可以对装置进行在线升级。
其中，信号调理电路与数据采集电路是通过模拟接口直接连接，数据采集电路进行基本参数测量，并通过SPI接口，与微处理器SPI接口相连，微处理器通过自身的RS232口，经过电平转换电路与人机界面的RS232口相连，微处理器另一个RS232口通过RS485转换芯片MAX13085转换为RS485信号，进行外部通讯。
数据采集电路由专用数据处理芯片ATT7022E和外围电路构成；将信号调理电路接进来的信号，使用Hilbert滤波器计算无功，提取有效的电参数，具体的，通过数字滤波、平方、开方测量，有效参数主要是基波电压数据 、基波电流数据、三相电流矢量和、基波有功值以及基波无功值，不限于这些数据，然后微处理器根据这些数据进行计算、判断优化电容运行参数及寿命监测，并通过SPI接口（DOUT、DIN、SCLK、CS）将数据上传给微处理器，ATT7022E拥有19位位宽ADC，保证上传给微处理器的数据精度，为后续计算电容衰减率、电容漏电流、电容三相不平衡电流、电容介质损耗做准备。
微处理器主要由ARM内核单片机FM33LC0x6N，及外围电路构成，主要是通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据显示屏传来的基准值做比较，做预警状态变化；并同时上传给显示屏用以显示、预警给维护人员，从而达到电容寿命监测作用。
基础数据包括基波电压数据 、基波电流数据、三相电流矢量和、基波有功值以及基波无功值，微处理器通过基波电压数据和基波电流数据，计算电容实时容抗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时电容量；同时，微处理器通过三相电流矢量和，计算电容实时漏电流值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时漏电流；同时，微处理器通过三相基波电流值，计算电容实时三相不平衡值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时不平衡值；同时，微处理器通过基波有功和基波无功值，计算电容实时介质损耗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时介损；同时，微处理器通过电平转换接收显示屏发过来的设置值，并通过存储单元保存下来，以计算时用。
其中，存储电路主要由M24M02-DR存储芯片及外围电路构成，将微处理器通过I2C通讯的数据进行保存处理，以在运行过程中使用该保存数据以及故障记录数据存储。
其中，RS232电平转换电路主要由三极管BC817和外围电路构成，用于将显示屏的232信号与微处理器进行匹配，从而完成人机通讯部分，保证装置的人机性稳定。
其中，RS485总线电路主要由MAX13085EEA和外围电路构成，用于处理微处理器与外部通讯，以实现装置联网功能，与配电房其他设备组成配电物联网；同时通过该电路可以对装置进行在线升级，使得系统维护方便。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，包括信号调理电路、数据采集电路、微处理器、RS232电平转换电路、RS485总线电路以及显示模块；
所述信号调理电路为电流互感器、电阻以及电容组成的低通滤波全差分信号调理电路；
所述数据采集电路包括数据处理芯片以及外围电路；
所述微处理器包括单片机以及外围电路，所述微处理器通过数据采集电路上传上来的基础数据，计算电容运行寿命的特征量，并根据基准值做比较，做预警状态变化；
所述RS232电平转换电路用于将微处理器与显示模块进行匹配，完成人机通讯；
所述RS485总线电路用于微处理器与外部通讯，以实现装置联网功能，与配电房其他设备组成配电物联网；同时通过该电路可以对装置进行在线升级。
2.根据权利要求1所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述基础数据包括基波电压数据 、基波电流数据、三相电流矢量和、基波有功值以及基波无功值。
3.根据权利要求2所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述微处理器通过基波电压数据和基波电流数据，计算电容实时容抗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时电容量。
4.根据权利要求2所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述微处理器通过三相电流矢量和，计算电容实时漏电流值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时漏电流。
5.根据权利要求2所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述微处理器通过三相基波电流值，计算电容实时三相不平衡值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时不平衡值。
6.根据权利要求2所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述微处理器通过数据上传上来基波有功和基波无功值，计算电容实时介质损耗值，与基准值进行比较，并发预警信号，同时显示实时介损。
7.根据权利要求1所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，还包括存储电路，所述存储电路用于存储微处理器测量的数据。
8.根据权利要求1所述的一种电容器寿命在线监测装置，其特征在于，所述数据采集电路与微处理器通过SPI接口连接。
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