CN202815125U - 一种电力变压器状态监测装置 - Google Patents

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林莘
刘洋
杜仁伟
郝立鹏
王博
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Abstract

本实用新型涉及一种电力变压器状态监测装置，与工控机通信连接，包括高精度电量传感器、信号处理模块、中央控制模块以及通讯接口，所述传感器与信号处理模块通信连接，信号处理模块与中央控制模块通信连接，中央控制模块连接有所述通讯接口，电源模块与中央控制模块线路连接，中央控制模块连接有SD卡，信号处理模块包括信号调理电路、锁相倍频电路以及A/D转换芯片，所述信号调理电路通过锁相倍频电路与A/D转换芯片通信连接，传感器与信号调理电路通信连接，A/D转换芯片与中央控制模块通信连接。其有益效果为：稳定性好、具有在线和离线两种监测方式、可以实现在线修改采样频率、具有SD卡存储功能。

Description

一种电力变压器状态监测装置
技术领域
     本实用新型涉及电力变压器监测的技术领域，尤其涉及一种变压器状态监测装置。
背景技术
电力变压器作为电力系统中重要的枢纽设备，其安全运行对于保障电力系统的稳定可靠机器重要。现有的大多数变压器测试设备往往只能实现变压器的在线监测，不具有对存储数据的进行导出和离线分析的功能，并且采样频率固定，无法达到某些监测场合对采样精度的特殊要求；传统监测设备多采用非易失性FLASH作为存储介质，数据记录空间有限，难以满足长期大数据量存储的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性好、具有在线和离线两种监测方式、可以实现在线修改采样频率、具有SD卡存储功能的变压器监测装置，其具体技术方案如下：
所述电力变压器状态监测装置，与工控机通信连接，包括高精度电量传感器、信号处理模块、中央控制模块以及通讯接口，所述传感器与信号处理模块通信连接，信号处理模块与中央控制模块通信连接，中央控制模块连接有所述通讯接口，电源模块与中央控制模块线路连接，中央控制模块连接有SD卡，信号处理模块包括信号调理电路、锁相倍频电路以及A/D转换芯片，所述信号调理电路通过锁相倍频电路与A/D转换芯片通信连接，传感器与信号调理电路通信连接，A/D转换芯片与中央控制模块通信连接。
所述测控装置的进一步设计在于，所述信号调理电路主要由滤波放大电路组成，所述滤波放大电路采用二阶Sallen-Key低通滤波器。
所述测控装置的进一步设计在于，所述中央控制模块由DSP芯片与STM32单片机组成。
所述测控装置的进一步设计在于，所述A/D转换芯片为ADS8364。
本实用新型提供的监测装置优点如下：
1、本监测装置不仅可以实现变压器的在线监测，还可以实现监测数据的导出和离线分析。将SD卡存储技术应用于变压器监测装置，存储空间最高支持16G容量，不仅可用于在线监测数据的存储，还可以作为移动存储设备，方便数据的导出和离线分析。
2、具有能够实时在线修改采样频率的功能。对于一个监测系统，实时性主要损失在数据的运算处理过程中，采样点数越大，数据运算的时间就要越久，导致实时性的下降；而采样点数太少，虽然实时性得到提高，却可能导致运算精度达不到要求。由于具体的监测场合会有差别，某些场合对于装置采样精度会有特殊要求，通过在线修改采样频率的方式，可以兼顾系统的采样精度和实时性，实现更准确的测量和显示。
附图说明
图1为变压器在线监测系统总体结构图。
图2为所述监测装置的硬件原理图。
图3为锁相倍频电路图。
图4为软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：
如图1所示，监测系统整体设计采用分层结构，依次为变压器监测装置、通信总线和工控机，变压器监测装置位于监测现场，主要负责电压、电流信号采集，并可以依照下行指令上传数据给工控机或进行采样点数修改等操作；通信总线实现信号采集装置与工控机的数据交换和指令传达；工控机监控软件负责对运行参数进行后台分析、处理，并对绕组参数进行图形化显示以及对绕组变形故障的识别，系统可以实现三相或单相，双绕组或三绕组的变压器的在线监测和绕组内部变形故障诊断的任务
如图2所示，电力变压器状态监测装置，与工控机通信连接，包括高精度电量传感器、信号处理模块、中央控制模块以及通讯接口。高精度电量传感器与信号处理模块通信连接，高精度电量传感器可以将变压器高、中、低侧绕组的二次侧电压、电流信号转换为同波形的弱电电压信号。信号处理模块与中央控制模块通信连接，中央控制模块连接有通讯接口，电源模块与中央控制模块线路连接，中央控制模块连接有SD卡，信号处理模块包括信号调理电路、锁相倍频电路以及A/D转换芯片，信号调理电路通过锁相倍频电路与A/D转换芯片通信连接，传感器与信号调理电路通信连接，A/D转换芯片与中央控制模块通信连接。信号调理电路主要由滤波放大电路组成，信号调理电路能对信号进行有效的调整，其中滤波放大电路采用二阶Sallen-Key低通滤波器的设计，用较少的有源滤波器级数实现了较好的准高斯波形输出，对信号的滤波效果极佳。中央控制模块由DSP芯片与STM32单片机组成。A/D转换芯片为ADS8364。锁相倍频电路利用锁相环技术，可用以实现同步等间隔采样的控制，满足高精度、高稳定性测量及实时性的要求，锁相环电路具有实时跟踪电网频率变化的能力，当电网信号频率发生变化时，电路能实时跟踪并锁定信号，始终保持采样频率是电网信号频率的整数倍关系，提供给A/D转换芯片ADS8364，用于触发采样；A/D转换模块对信号进行同步无相差的转换，由DSP实时读取A/D转换后的数字量并处理和存储，然后STM32经由双口RAM读取数据，并经由通讯总线上传工控机。
如图3所示，工频信号经过流比较器得到同频率的方波信号，二进制分频器CD4040的前端设计了一个用于通道选择的模拟多路开关电路，由此改进传统的锁相倍频电路，当接收到修改采样点数的指令时，通过STM32单片机执行I/O输出来控制模拟开关的三位地址码，执行对应的通道切换，以实现不同的分频控制，得到不同倍率的输出信号作为A/D触发信号，同时通过软件内部修改运算数组的大小，最终实现了实时在线修改系统采样频率的控制功能。
    如图4所示，当AD芯片完成一次转换，将向DSP的外部中断口发出一个脉冲信号，DSP响应中断，启动A/D采样子程序，当完成一个周波信号的采样时，DSP通过小波变换对采集信号进行快速、准确的处理，并将数据结果传给STM32单片机，由单片机执行通道指示和数据存储、上传等操作。

Claims (4)

1.一种电力变压器状态监测装置，与工控机通信连接，其特征在于，包括高精度电量传感器、信号处理模块、中央控制模块以及通讯接口，所述传感器与信号处理模块通信连接，信号处理模块与中央控制模块通信连接，中央控制模块连接有所述通讯接口，电源模块与中央控制模块线路连接，中央控制模块连接有SD卡，信号处理模块包括信号调理电路、锁相倍频电路以及A/D转换芯片，所述信号调理电路通过锁相倍频电路与A/D转换芯片通信连接，传感器与信号调理电路通信连接，A/D转换芯片与中央控制模块通信连接。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述信号调理电路主要由滤波放大电路组成，所述滤波放大电路采用二阶Sallen-Key低通滤波器。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述中央控制模块由DSP芯片与STM32单片机组成。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述A/D转换芯片为ADS8364。
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