CN206848349U - 一种用于直流互感器的采集模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于直流互感器的采集模块，包括分流器、罗氏线圈、采集单元、印制电路板、合并单元和箱体。本实用新型通过在印制电路板上设置包括直流和交流的信号分配电路，使得分流器和罗氏线圈通过模拟量输入端口和信号分配电路连接，多个采集单元分别对应与信号分配电路的连接，从而能够将一路模拟信号按照多路分配给多个独立的信号采集单元进行数字采样处理，实现数据的高速处理，并以光信号的形式供合并单元。此种结构减少了二次信号线的连接，简化了安装步骤，节省了安装空间，提高了采集单元工作的可靠性；大大降低了由于信号线虚接、虚短等造成的潜在通信风险，并且简化了直流互感器的采集模块的安装过程。

Description

一种用于直流互感器的采集模块

技术领域

本实用新型属于高压和特高压直流输电工程应用领域，涉及直流互感器技术，具体为一种用于直流互感器的采集模块。

背景技术

直流互感器主要用于测量直流大电流，也在整流系统中用作电流反馈、控制和保护元件，随着高压直流输电的快速发展，对直流互感器的要求也越来越高。

目前，直流电流互感器通常采用分流器测量一次直流电流，采用罗氏线圈测量一次谐波电流。由于在系统监测与保护中需要采集多路测量信号，因此高压侧需布置多个采集单元。分流器与罗氏线圈测量信号进入其中一个采集单元，其它采集单元的信号需要通过信号线并联过去，因此安装时存在大量的二次接线，导致安装过程繁琐，也影响美观，同时容易出现质量问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于直流互感器的采集模块，结构简单，稳定可靠，防尘防水等级达到IP55及以上，为工程实践中直流电流互感器的安全运行提供了有效手段。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种用于直流互感器的采集模块，包括分流器、罗氏线圈、采集单元、印制电路板、合并单元和箱体；

所述的箱体内固定印制电路板；

所述采集单元安装在印制电路板上，输出端连接合并单元输入端；采集单元包括直流采集单元和交流采集单元；

所述印制电路板上设置有直流信号分配电路和交流信号分配电路；直流信号分配电路的输入端连接分流器，输出端连接与直流分配数量相等的直流采集单元；交流信号分配电路的输入端连接罗氏线圈，输出端连接与交流分配数量相等的交流采集单元。

优选的，所述的箱体上设置模拟量输入端口和数字量输出端口；分流器经模拟量输入端口与直流信号分配电路的输入端连接，罗氏线圈经模拟量输入端口与交流信号分配电路的输入端连接；采集单元输出端经数字量输出端口与合并单元连接。

优选的，所述合并单元包括第一合并单元和第二合并单元，所述的采集单元设置有并联的冗余采集单元，采集单元的输出信号连接第一合并单元，冗余采集单元的输出信号连接第二合并单元。

进一步的，所述的采集单元和冗余采集单元呈背靠背方式固定在印制电路板上。

优选的，所述印制电路板上设置有输出信号端口接插件，所述采集单元上设置有输入信号接插件，印制电路板信号输出端口与采集单元输入信号端口通过输出信号端口接插件和输入信号接插件插接。

优选的，还包括通过安装螺栓固定在箱体上的固定板；采集单元通过连接螺栓固定在印制电路板上，印制电路板通过固定螺栓固定在固定板上。

优选的，所述直流采集单元和交流采集单元分别由合并单元通过光纤供电，并通过光缆将采集信号传输给合并单元。

优选的，所述直流采集单元和交流采集单元内分别设置有滤波单元，所述滤波单元用于对离散突变异常数据进行实时滤波处理。

优选的，所述箱体包括箱体盖和箱体盒，箱体盖和箱体盒密封连接。

优选的，所述印制电路板上设置有等电位电路，等电位电路的一端和箱体等电位连接，另一端和采集单元外壳等电位连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过在印制电路板上设置包括直流和交流的信号分配电路，使得分流器和罗氏线圈通过模拟量输入端口和信号分配电路连接，多个采集单元分别对应与信号分配电路的连接，从而能够将一路模拟信号按照多路分配给多个独立的信号采集单元进行数字采样处理，实现数据的高速处理，并以光信号的形式供合并单元。此种结构减少了二次信号线的连接，简化了安装步骤，节省了安装空间，提高了采集单元工作的可靠性；大大降低了由于信号线虚接、虚短等造成的潜在通信风险，并且简化了直流互感器的采集模块的安装过程；

进一步的，通过密封连接的箱体盖和箱体盒，保证了箱体的密封性，通过冗余配置的等电位电路，保证了箱体和采集单元等电位，使得箱体具有抗干扰能力强、密封性好、防尘防水和防凝露的特点；

进一步的，通过采集单元中的滤波单元，实现对离散突变异常数据进行实时滤波处理，将处理后的信号传输给合并单元，提供了一种直流电流互感器工作在线监测功能，当合并单元输出电流波动等异常现象，可通过对比多路合并单元的输出值对测量异常故障进行分类和定位。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种用于直流互感器的采集模块的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种采集单元的安装示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种印制电路板原理示意图。

图中：1.分流器、2.罗氏线圈、3.一次母线、4.模拟量输入端口、5.箱体、51箱体盖、52.密封垫、53.箱体盒、6.采集单元、61.直流采集单元、62.交流采集单元、63.采集单元信号输入端口、7.印制电路板、71.印制电路板信号输出端口、72.印制电路板信号输入端口、73.直流信号分配电路、74.交流信号分配电路、75.等电位电路、76.印制电路板固定孔、77.采集单元固定孔、8.固定板、9.数字量输出端口、10.光纤、11.合并单元、111.第一合并单元、112.第二合并单元、12.固定螺栓、13.连接螺栓、14.安装螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种用于直流电流互感器的采集模块，用在高压和特高压直流工程换流站中，其包括密封的采集模块的箱体5以及设置在箱体5内的采集单元6、印制电路板7和固定板8，以及设置在箱体5上的模拟量输入端口4和数字量输出端口9；

印制电路板7上设置直流信号分配电路73和交流信号分配电路74，用于将直流电流互感器分流器输出信号按照N(2、4、6、8或10)路分配给等数量独立的直流采集单元61，将罗氏线圈输出信号按照1～2路分配等数量独立的交流采集单元62。印制电路板7上设置印制电路板输出信号端口71的接插件以及采集单元固定孔77；采集单元6上同样设置对应的采集单元信号输入端口63的接插件以及固定孔，采集单元6采用背靠背方式通过螺栓固定在印制电路板7上；

印制电路板7上设置冗余的等电位电路75，实现采集单元6外壳与箱体5可靠等电位。

采集单元6主要完成直流电流互感器二次模拟小电流信号的数字量采集，通过数字量输出端口9对外通讯，其工作所需要的能量通过低压侧合并单元11以激光光纤形式提供。

每个采集单元6由低压侧的合并单元11通过光纤提供独立的无源供电电源，用于对采集单元6的各电路模块供电，保证了电光模块工作的可靠性。

通过在印制电路板7上设计信号传输电路，以及采集单元6通过信号对接插接件与印制电路板7的连接，减少了并联信号线的使用，可大大降低信号线虚接、虚短等潜在通信风险。

根据合并单元11的输出可以对测量异常故障进行分类和定位，因此，采集模块对直流电流互感器的工作状态具有在线监测功能。

采集模块的箱体5为密封箱体，防尘防水等级达到IP55及以上。

直流采集单元61、交流采集单元62由低压侧的合并单元11通过光纤提供独立无源供电电源。并通过光缆将采集信号传输给低压侧合并单元。

直流采集单元61、交流采集单元62通过滤波算法对离散突变异常数据进行实时滤波处理。

直流采集单元61、交流采集单元62冗余配置，一半采集单元信号进入第一合并单元111，另一半冗余采集单元信号进入第二合并单元112。

等电位电路75一端与固定板8通过螺栓连接，一端与采集单元6外壳通过螺栓连接，固定板8通过安装螺栓14与箱体5连接。

具体的，如图1所示，一种用于直流互感器的采集模块，包括：分流器1、罗氏线圈2、采集单元6、印制电路板7、合并单元11、箱体5以及设置在箱体5上的模拟量输入端口4和数字量输出端口9；

印制电路板7上设置有信号分配电路，采集单元6安装在印制电路板7上，和印制电路板7上的信号传输电路连接；

采集单元6和印制电路板7位于箱体内部，印制电路板7与箱体固定连接；

分流器1和罗氏线圈2通过模拟量输入端口4和信号分配电路连接；

合并单元11通过数字量输出端口9和采集单元6的输出端连接。

其中，分流器1和罗氏线圈2感应的模拟信号通过模拟量输入端口4进入印制电路板7后沿信号分配电路分配给多个安装于印制电路板7上的独立采集单元6，采集单元6采样后的数字信号通过光纤10对外传送给合并单元11，合并单元11中包括电源单元，电源单元通过光纤10和采集单元6连接，为采集单元6提供激光供电能量。

为节省空间，采集单元6在印制电路板7采用背靠背方式安装。

采集单元6包括直流采集单元61和交流采集单元62，直流采集单元61通过信号分配电路、模拟量输入端口4和分流器1连接；交流采集单元62通过信号分配电路、模拟量输入端口4和罗氏线圈2连接。

可选的，印制电路板7上设置有信号输出端口接插件，采集单元6上设置有信号输入接插件，印制电路板7和采集单元6通过信号输出端口接插件和信号输入接插件连接。

可选的，本实用新型实施例提供的一种用于直流互感器的采集模块还包括固定板8，固定板8固定连接在箱体5上，印制电路板7和固定板8连接。

可选的，采集单元6包括滤波单元，所述滤波单元用于对离散突变异常数据进行实时滤波处理。

可选的，合并单元11包括第一合并单元111和第二合并单元112，直流采集单元61、交流采集单元62冗余配置，一半采集单元6信号进入第一合并单元111，冗余的另一半采集单元信号进入第二合并单元112。

如图2所示，箱体5包括：箱体盖51和箱体盒53，箱体盖51和箱体盒53密封连接，其中，箱体盖51和箱体盒53的连接方式可以是螺栓连接，在箱体盖51和箱体盒53之间安装有密封垫52，以实现密封连接，通过该结构有利于箱体内部零部件的安装和维修。箱体5内部布局结构合理、美观大方，充分考虑了电缆和光缆的走线方向和形式，保护了光纤的安全性并且工程应用中施工方便。箱体5具有抗干扰能力强、密封性好、防尘防水和防凝露的特点。采集单元输入信号端口63与印制电路板信号输出端口71对接，采集单元6通过连接螺栓13固定在印制电路板7上，随后，将印制电路板7通过固定螺栓12固定在固定板8上，固定板8通过安装螺栓14固定在箱体5上。

如图3所示，分流器1和罗氏线圈2感应的模拟量信号进入印制电路板信号输入端口72“IN PUT”，其中，信号分配电路包括直流信号分配电路73和交流信号分配电路74，分流器1模拟量信号通过直流信号分配电路73到达印制电路板信号输出端口71，并通过采集单元信号输入端口63进入直流采集单元61、罗氏线圈2模拟量信号通过交流信号分配电路74到达印制电路板信号输出端口71，并通过采集单元信号输入端口63进入交流采集单元62。等电位电路75冗余设置，等电位电路75一端通过印制板电路固定孔76与固定板8通过固定螺栓12相连，从而与箱体5等电位连接，一端与印制电路板7上的采集单元固定孔77连接，实现与采集单元6外壳的等电位连接，从而实现箱体5对采集单元6的双重屏蔽，保证了采集单元6的抗干扰能力。

根据合并单元11的输出可以对测量异常故障进行分类和定位，因此，采集模块单元对直流电流互感器的工作状态具有在线监测功能，使用时：

1)直流电流互感器低压臂输出的模拟信号经过箱体5内的电阻分压盒进入各独立采集单元6；

2)采集单元6对输入信号进行实时数据采样，同时对离散突变异常数据进行实时滤波处理；

3)滤波后的采样数据和预设阈值进行比较，如果大于阈值则对当前采样点置品质无效；

4)当前采样数据周期性的经采集单元6的电光转换子单元以光纤传输给合并单元11处理；

5)如出现合并单元11的输出电压波动等异常现象，可通过对比多路合并单元11的输出值对测量异常故障进行分类和定位。

本实用新型采集模块对采集单元6的冗余配置，避免或大大降低了变电站出现直流电流互感器故障、造成安全输送电事故的概率，同时根据合并单元11的输出可以对测量异常故障进行分类和定位，为分析直流电流互感器输出电流波动异常现象提供了有效手段和方法。

Claims (10)

1.一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，包括分流器(1)、罗氏线圈(2)、采集单元(6)、印制电路板(7)、合并单元(11)和箱体(5)；

所述的箱体(5)内固定印制电路板(7)；

所述采集单元(6)安装在印制电路板(7)上，输出端连接合并单元(11)输入端；采集单元(6)包括直流采集单元(61)和交流采集单元(62)；

所述印制电路板(7)上设置有直流信号分配电路(73)和交流信号分配电路(74)；直流信号分配电路(73)的输入端连接分流器(1)，输出端连接与直流分配数量相等的直流采集单元(61)；交流信号分配电路(74)的输入端连接罗氏线圈(2)，输出端连接与交流分配数量相等的交流采集单元(62)。

2.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述的箱体(5)上设置模拟量输入端口(4)和数字量输出端口(9)；分流器(1)经模拟量输入端口(4)与直流信号分配电路(73)的输入端连接，罗氏线圈(2)经模拟量输入端口(4)与交流信号分配电路(74)的输入端连接；采集单元(6)输出端经数字量输出端口(9)与合并单元(11)连接。

3.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述合并单元(11)包括第一合并单元(111)和第二合并单元(112)，所述的采集单元(6)设置有并联的冗余采集单元，采集单元(6)的输出信号连接第一合并单元(111)，冗余采集单元的输出信号连接第二合并单元(112)。

4.如权利要求3所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述的采集单元(6)和冗余采集单元呈背靠背方式固定在印制电路板(7)上。

5.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述印制电路板(7)上设置有输出信号端口接插件，所述采集单元(6)上设置有输入信号接插件，印制电路板信号输出端口(71)与采集单元输入信号端口(63)通过输出信号端口接插件和输入信号接插件插接。

6.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，还包括通过安装螺栓(14)固定在箱体(5)上的固定板(8)；采集单元(6)通过连接螺栓(13)固定在印制电路板(7)上，印制电路板(7)通过固定螺栓(12)固定在固定板(8)上。

7.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述直流采集单元(61)和交流采集单元(62)分别由合并单元(11)通过光纤供电，并通过光缆将采集信号传输给合并单元。

8.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述直流采集单元(61)和交流采集单元(62)内分别设置有滤波单元，所述滤波单元用于对离散突变异常数据进行实时滤波处理。

9.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述箱体(5)包括箱体盖(51)和箱体盒(53)，箱体盖(51)和箱体盒(53)密封连接。

10.如权利要求1所述的一种用于直流互感器的采集模块，其特征在于，所述印制电路板(7)上设置有等电位电路(75)，等电位电路(75)的一端和箱体(5)等电位连接，另一端和采集单元(6)外壳等电位连接。