CN202159093U - 输电线路故障行波电流全波采集装置 - Google Patents

Abstract

一种输电线路故障行波电流全波采集装置。它由电流互感器、多路开关、积分电路、A/D转换器、FIFO存储器、比较模块和DSP模块组成。用两个Rogowski线圈电子式电流互感器分别采集测量用信号与故障电流信号，作为多路开关的输入。多路开关、积分电路、A/D转换器、FIFO存储器和DSP模块顺次连接。比较模块比较A/D转换器的输出和DSP设定的阀值，并将结果输出给DSP，DSP根据这个比较结果决定多路开关的通道选择。由于利用了多路信号采集，可以同时满足信号采集的精度高和抗饱和能力强的要求。利用FIFO存储器实现数据的缓冲和临时存储，可以保证采集到完整的故障电流信息。

Description

输电线路故障行波电流全波采集装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种信号采集装置，尤其是高压输电线路故障监测系统的行波电流全波采集装置，主要是用于解决传统的行波电流信号采集系统存在的故障电流信息不完整的问题和电流信号采集中难以兼顾测量精度和测量范围的问题。

背景技术

目前，大多的高压输电线故障监测系统采用单一的电流传感器采集电流信息，然而电流传感器存在一个普遍的问题，就是其测量精度和抗饱和能力难以兼容，要么精度高但是抗饱和能力差，要么抗饱和能力强但是测量精度低。

在对采集到的电流数据进行存储和发送时，为了保证效率，通常采取定时周期性的存储和发送数据，超过一定阀值的电流也同样会触发信号采集系统对当前数据进行存储和发送。这种数据采集模式最大的问题在于采集到的故障电流信息是不完整的，当输电线路存在故障电流，监测系统监测到电流超过阀值触发系统对数据进行存储和和上传时，故障电流信息中低于阀值的那一部分已经丢失，难以采集到完整的故障电流波形信息，给后续的数据处理和分析造成了影响。

发明内容

本实用新型就是为了解决上述问题而在现有的技术方案上加以改进和创新而提出的一种新型的行波电流信号采集电路。利用一个多路开关对两个不同精度和测量范围的电流互感器进行切换的方式来分别实现测量用电流信号采集和故障电流采集。利用一个FIFO存储器连接A/D转换器输出，实现数据的缓冲和临时存储，为后续的故障电流完整信息恢复提供支持。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：利用两个Rogowski线圈电子式电流互感器来采集输电线路电流信号，其中一个互感器测量精度高但是抗饱和能力弱，用于平时采集测量用电流信号，另外一个互感器精度差但是抗饱和能力强，用于采集故障电流信号。用一个多路开关来实现多路采集的通道切换，多路开关接收来自主控制器的通道选择信号。

Rogowski线圈电子式电流互感器是利用电磁感应来实现信号的采集，采集到的是输电线路的电压信号，所以在多路开关后接一个改进型的模拟积分器来实现从电压信号到电流信号的转换。积分器的输出接A/D转换器进行数据的模数转换，A/D转换器的输出送给FIFO存储器和电流比较模块，FIFO存储器用于电流数据的缓冲和临时存储，FIFO的输出接到控制器DSP的数据总线上。

DSP设置一个阀值，作为正常工作电流和故障电流的界限，并将这个阀值输出给电流比较模块作为比较模块的比较参数，比较模块另一个输入为A/D转换器的输出，电流比较模块比较二者的大小并将结果输出给控制器。当测量用信号采集互感器采集到的电流大于阀值时，电流比较器的输出引起控制器中断，控制器一方面控制多路开关的通道切换，改由故障电流信号采集互感器采集电流信息；另一方面，控制对FIFO中数据的读取、存储，然后对不同采集器采集到的信号进行拼接，恢复故障电流的完整信息。

由于采用了双互感器切换的的信号采集方式，以及利用FIFO存储器作为数据的缓冲和临时存储，本实用新型测量精度高、抗饱和能力强，同时可以实现故障电流信息的完整采集。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是信号采集电路整体方框图。

图2是多路开关简化连接图。

图3是积分电路。

图4是A/D转换器的简化连接图。

图5是FIFO存储器的简化连接图。

图6是控制器控制连接图。

图7是比较电路。

图8是图2-图7的一个整体效果图。

具体实施方式

在图1中，Rogowski线圈电子式电流互感器、多路开关、积分电路、A/D转换器、FIFO储存器和控制器顺次连接。比较电路同时接收A/D转换和控制器的输出，并将结果输给控制器。多路开关、A/D转换器、FIFO储存器都由控制器协调工作。

在图2中，两个电流互感器的输出接到多路模拟开关CD4067的两个输入通道，多路开关的的四个地址输入端(A0-A3)接受来自控制器DSP的通道选择信号，根据通道选择信号决定是将那个互感器的输出接通，公共输出端作为信号输出端，平时工作时接通测量用信号采集互感器，超出阀值时接通故障电流信号采集互感器。

在图4中，A/D转换器ADS5422的输入接积分电路的输出，将数字信号输出给FIFO存储器的数据总线，同时输出给电流比较模块。DSP的定时器TOUT0提供精确的时钟信号给A/D转换器的时钟端口CLK，控制A/D的采样频率，该采样频率可以由软件设置，增强了采样的灵活性。OVR随时监视数据溢出，转换结束后通过DV端口通知控制器，控制器驱动FIFO写入数据，然后设置A/D的

位和FIFO的

位来达到节省功耗的目的。由于ADS5422的输出数据保持时间大于IDT72V2113写数据时要求数据总线对数据的保持时间，所以可以用用一个时钟来控制ADS5422的转换和IDT72V2113的写入存储。

在图5中，FIFO存储器输入接A/D转换器的输出，FIFO输出接到控制器的数据总线上，通过控制器DSP的外部扩展总线

端口控制FIFO的读使能端口通过DSP的

端口作为FIFO的数据读取时钟，当FIFO数据写满时，通过

的电平变换给DSP发中断信号，中断信号触发DSP的DMA传输，DSP对收到的数据进行处理、存储和转发。

在图6中，电流比较单元接收来自于A/D的采样数据和DSP的阀值数据。在DSP中设置一个阀值，通过这个阀值来判断电路中是否存在故障电流，通过DSP的通用I/O口将这个阀值输给电流比较电路，这个阀值通过软件设置，设置和修改十分灵活。电流比较单元是由5块74HC85并联方式进行扩展构成的16位比较器。

图8中当采样电流大于阀值时，电流比较器的FA＞FB位由低电平跳转到高电平，通过DSP的外部中断口EXT_XNT3给DSP发中断信号，触发DSP通过数据总线控制多路开关实现通道切换，接通故障电流信号采集互感器。同时，DSP对FIFO中的数据进行存储，保证故障电流信号中低于阀值部分的数据不丢失，最后对数据进行拼接。

Claims (4)

1.一种输电线路故障行波电流全波采集装置，其特征是：由电流传感器、多路开关、积分电路、A/D转换器、电流比较电路、FIFO存储器和控制器组成，其特征是：在电流传感器后接多路开关，多路开关的输出接积分电路，积分电路的输出接A/D转换器，A/D转换器的输出送给控制器和电流比较模块，电流比较模块同时接收来自与A/D转换和控制器的信号，并将结果输出到控制器。

2.根据权利要求1所述的输电线路故障行波电流全波采集装置，其特征是：电流传感器选用两个不同精度和测量范围的Rogowski线圈电子式电流互感器组成，电流互感器的输出接到多路模拟开关CD4067的两个输入通道，CD4067的地址端口接收来自于控制器DSP的通道选择信号进行通道选择，分别将两个互感器之一接通。

3.根据权利要求1所述的输电线路故障行波电流全波采集装置，其特征是：电流比较电路由5块数值比较器74HC85通过并联方式进行数位扩展构成，电流比较器比较来自于A/D转换器ADS5422的采样数据和来自于控制器TMS320C6203B的阀值数据，并将结果输出给控制器，控制器就是根据这个结果进行通道切换。

4.根据权利要求1所述的输电线路故障行波电流全波采集装置，其特征是：A/D转换器ADS5422的输出不是直接输出给控制器，而是在中间用一个FIFO存储器IDT72V2113进行数据的缓冲和临时存储，利用FIFO做临时数据存储可以保证在故障电流到来时，采集到完整电流信息。

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