CN207336630U - 一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，包括FPGA中央处理单元，各支路电流采集单元，温度采集模块，串行光通讯单元和电源模块。所述的各支路电流采集单元，温度采集模块，串行光通讯单元和电源模块均与FPGA中央处理单元的端口相连接。采用多通道的电流采集单元，通过对采集到的电流信号进行I/U转换、高频滤波、差分调理和AD转换，有效避免了共地模式下各个通道间可能存在的串扰，而且差分模式使外部共模干扰能被有效滤除，进而提高精度，同时电路结构本身使得单个采样通道所需功耗低于20mW；采用FPGA中央处理单元为整个检测装置的控制核心，能够对采集通道的状态进行判断，确保通讯送往控保系统的采样数据有效。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压串联电容器补偿装置技术领域，特别涉及一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置。
背景技术
高压串联电容器补偿装置的主要技术难点在于：
1、为保证设备运行稳定可靠，要求检测系统对平台外部数据，尤其是各支路电流数据的采样准确可靠，抗电磁干扰能力强。
2、高压平台上取能困难，需要检测装置尽可能降低功耗。
针对上述问题，行业内的一般做法是：
1)采用增加屏蔽的方法抵抗外部电磁干扰，采用增加二次CT的方法或者采用串电阻的方法对电流信号进行测量。
a)通过采用二次CT，将一次CT的电流信号转为mA级的小信号，同时实现测量通道间隔离。这种做法增加了对采样CT性能的要求，同时增加的中间环节容易引入其他误差，电流转为小信号也导致抗干扰能力变差。
b)采用串电阻测量的方法，这种方法直接对一次CT的二次侧电流进行测量，精度较高，但是各采样电阻集中共地，通道间不隔离，导致信号间产生串扰的可能性增加。
2)采用激光电池方式向检测装置供能，电源消耗大多在1000mW左右，单个检测装置需要多个激光电池组同时工作供电，每个激光电池组成本均在万元以上，整个检测系统的供能成本较高。
在目前情况下，设计一种抗干扰能力强，检测精度高，功耗低的串补设备用检测装置成为工程师的设计目标。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本实用新型提供一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，采用多通道的电流采集单元，通过对采集到的电流信号进行I/U转换、高频滤波、差分调理和AD转换，有效避免了共地模式下各个通道间可能存在的串扰，而且差分模式使外部共模干扰能被有效滤除，进而提高精度，同时电路结构本身使得单个采样通道所需功耗低于20mW；采用FPGA中央处理单元为整个检测装置的控制核心，能够对采集通道的状态进行判断，确保通讯送往控保系统的采样数据有效。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，包括FPGA中央处理单元、各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块。
所述的各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块均与FPGA中央处理单元的端口相连接。
所述的各支路电流采集单元为多通道采集单元，其从电流输入端依次连接有信号转换电路、保护电路、高频滤波电路和AD转换模块，所述的AD转换模块包括差分信号调理电路和AD转换芯片，各支路电流信号依次经过信号转换电路、保护电路和高频滤波电路后，接入差分信号调理电路的输入端，差分信号调理电路的输出端连接AD转换芯片的模拟量输入端口，AD转换芯片通过其SDO输出端将AD转换后的各支路电流的数字信号输出至FPGA中央处理单元。
所述的各支路电流采集单元的输入端连接各支路电流主回路中的多个CT传感器。
所述的串行光通讯单元一端连接FPGA中央处理单元，另一端连接外部的串补控制保护系统，为各支路电流的检测装置和串补控制保护系统提供数据交互通道。
所述的FPGA中央处理单元还连接有预留的开关量输入模块、开关量输出模块。
所述的多通道采集单元中信号转换电路为电流-电压转换电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，采用多通道的电流采集单元，通过对采集到的电流信号进行高频滤波和差分调理处理和AD转换，实现信号的隔离抗干扰；有效避免了共地模式下各个通道间可能存在的串扰，而且差分模式使外部共模干扰能被有效滤除，进而提高精度，同时电路结构本身使得单个采样通道所需功耗低于20mW，节约了设备所需的激光电池的成本。
2、本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，采用FPGA中央处理单元为整个检测装置的控制核心，能够对采集通道的状态进行判断，确保通讯送往控保系统的采样数据有效，在采样通道异常时能够及时通知控保系统并作出响应。这样能够极大避免由于检测装置采样通道异常导致的串补装置误动等事故的发生，并能够对设备异常提早预报，为设备检修提供方便。
3、本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，串接电阻方式实现电流到电压的转换，同时经过滤波以及保护器件对信号进行限幅并初步调理，可以在保证检测精度的同时有效地减少外部电磁干扰对检测装置的干扰。
附图说明
图1为本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置结构框图；
图2为本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置各支路电流采集单元的单个采集通道结构示意图；
图3为本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置的AD转换模块原理图；
图4为本实用新型的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置的FPGA中央处理单元采集通道信号判断原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，包括FPGA中央处理单元、各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块。
所述的各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块均与FPGA中央处理单元的端口相连接。
如图2、3所示，所述的各支路电流采集单元为多通道采集单元，其从电流输入端依次连接有信号转换电路、保护电路、高频滤波电路和AD转换模块，所述的AD转换模块包括差分信号调理电路和AD转换芯片，各支路电流信号依次经过信号转换电路、保护电路和高频滤波电路后，接入差分信号调理电路的输入端，差分信号调理电路的输出端连接AD转换芯片的模拟量输入端口，AD转换芯片通过其SDO输出端将AD转换后的各支路电流的数字信号输出至FPGA中央处理单元。
所述的各支路电流采集单元的输入端连接各支路电流主回路中的多个CT传感器。
所述的串行光通讯单元一端连接FPGA中央处理单元，另一端连接外部的串补控制保护系统，为各支路电流的检测装置和串补控制保护系统提供数据交互通道。
所述的FPGA中央处理单元还连接有预留的开关量输入模块、开关量输出模块。
所述的多通道采集单元中信号转换电路为串接电阻方式的电流-电压转换电路。
所述的FPGA中央处理单元为FPGA芯片，优选型号为：MAXVIM1270。
所述的差分信号调理电路为现有技术中常规使用的差分信号调理电路。
所述的温度采集模块连接设置于本装置的控制电路板旁的温度传感器，用于检测控制电路板所处的环境温度。
所述的保护电路为电压信号瞬时过能量保护电路。
所述的电源模块采用开关电源模块，采用集成元件、模拟量采样通道电源单端供电、降低器件工作电压、休眠不常用功能模块等方式，将检测装置的功耗降低到500mW左右，这样能够有效延长激光电池的使用寿命，极大的降低设备成本以及运行维护成本。
如图3、4所示，所述的FPGA中央处理单元通过SPI通讯方式与AD转换芯片的通讯输出端口AD_DADA_SPI相连接，并且对接收到的数据变化值进行判断，判断采集通道的状态是否正常，确保通讯送往控保系统的采样数据有效，在采样通道异常时能够及时通知控保系统并作出响应。
本实用新型的高压串联电容器补偿装置(串补装置)的各支路电流的检测装置具有抗外部电磁干扰能力强，检测精度高，运行功耗低，硬件运行稳定可靠，投资相对减少的特点。在高压串联电容器补偿装置等高压输电领域应用优势显著。
以上实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (5)
1.一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，其特征在于，包括FPGA中央处理单元、各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块；
所述的各支路电流采集单元、温度采集模块、串行光通讯单元和电源模块均与FPGA中央处理单元的端口相连接；
所述的各支路电流采集单元为多通道采集单元，其从电流输入端依次连接有信号转换电路、保护电路、高频滤波电路和AD转换模块，所述的AD转换模块包括差分信号调理电路和AD转换芯片，各支路电流信号依次经过信号转换电路、保护电路和高频滤波电路后，接入差分信号调理电路的输入端，差分信号调理电路的输出端连接AD转换芯片的模拟量输入端口，AD转换芯片通过其SDO输出端将AD转换后的各支路电流的数字信号输出至FPGA中央处理单元。
2.根据权利要求1所述的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，其特征在于，所述的各支路电流采集单元的输入端连接各支路电流主回路中的多个CT传感器。
3.根据权利要求1所述的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，其特征在于，所述的串行光通讯单元一端连接FPGA中央处理单元，另一端连接外部的串补控制保护系统，为各支路电流的检测装置和串补控制保护系统提供数据交互通道。
4.根据权利要求1所述的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，其特征在于，所述的FPGA中央处理单元还连接有预留的开关量输入模块、开关量输出模块。
5.根据权利要求1所述的一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置，其特征在于，所述的多通道采集单元中信号转换电路为电流-电压转换电路。
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| CN201721160176.9U CN207336630U (zh) | 2017-09-11 | 2017-09-11 | 一种高压串联电容器补偿装置的各支路电流的检测装置 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110297123A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-01 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局 | 串补装置不平衡电流测试系统 |
| CN110376465A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-25 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司南宁局 | 串补保护测试平台 |
| CN113498283A (zh) * | 2020-04-07 | 2021-10-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种串联补偿装置用信号采集箱 |
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