CN209148778U - 一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，所述瞬态磁场干扰测试系统包括磁场测量单元、信号处理单元、数据采集单元、中央控制单元和电源模块；通过所述磁场测量单元测量磁场强度，测得信号输入所述信号处理单元进行放大、滤波和模数转换处理，并将处理后的数字信号输入所述数据采集单元实现数据的采集和缓存，再由所述中央控制单元实现数据的存储和显示；所述瞬态磁场干扰测试系统能够实现数据的高速采集、实时波形显示、大容量数据存储功能。本实用新型提供一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，对于指导和推进智能变电站的建设有着非常重要的作用。
Description
技术领域
本实用新型属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统。
背景技术
随着用电量的增加、输电电压等级的提高以及站内设备的复杂性，变电站内的电磁环境比以往要更严重，雷击的过程、电力开关操作以及电力系统故障等都会产生很强的瞬态电磁骚扰，它们可以通过传导或辐射等方式在金属物体或引线上感应出高的瞬时尖峰电压而影响电力设备的正常工作，使得靠近一次设备安装的二次设备及继电保护装置承受着越来越强的电磁干扰。电子式互感器的采集卡极易受到瞬态电磁干扰信号的影响，从而影响测量数据的准确性；继电保护装置因受到电磁干扰容易发生误动作。早在二十世纪六十年代，国外就己开始对电力系统中的电磁干扰和电磁兼容问题进行研究和测量，主要集中于测量和分析电磁脉冲产生的瞬态电磁场。目前国内外对电磁干扰的研究多集中于传统变电站的磁测量，针对变电站瞬态磁干扰的研究则较少，磁场测量系统不够便捷和准确，无法满足实际使用的要求。因此，对变电站空间瞬态电磁的测量对变电站二次设备的保护以及电磁兼容技术的发展都具有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，对于指导和推进智能变电站的建设有着非常重要的作用。
本实用新型具体为一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，所述瞬态磁场干扰测试系统包括磁场测量单元、信号处理单元、数据采集单元、中央控制单元和电源模块，所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元顺序连接，所述电源模块为所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元提供各自所需电源；通过所述磁场测量单元测量磁场强度，测得信号输入所述信号处理单元进行放大、滤波和模数转换处理，并将处理后的数字信号输入所述数据采集单元实现数据的采集和缓存，再由所述中央控制单元实现数据的存储和显示；所述瞬态磁场干扰测试系统能够实现数据的高速采集、实时波形显示、大容量数据存储功能。
所述磁场测量单元采用三个相同的TMR磁传感器相互正交放置，能够实现三维磁场的测量；所述磁场测量单元相对于测量空间近似看做是一点，因此所述三个相同的TMR磁传感器测量的是同一点的磁场强度，输出三路差分信号。
所述信号处理单元包括信号放大电路、滤波电路、AD转换器，所述信号放大电路采用全差分仪表放大器，对所述磁场测量单元的输出信号进行放大，经过所述滤波电路滤除混叠频率分量，再由所述AD转换器实现模数转换。
所述AD转换器采用AD9266，拥有一个SPI接口，所述SPI接口与所述中央控制单元的功能引脚连接，通过所述中央控制单元控制所述AD转换器的配置；所述AD转换器的DCO数据输出时钟控制所述数据采集单元同步读取所述AD转换器输出的数字信息。
所述数据采集单元为多通道的并行数据采集系统，能够实现三路数据的同步、高速的数据采集和缓存，采用高速数据缓存芯片DDR2对数据进行高速缓存。
所述中央控制单元包含第一微处理器、第二微处理器、显示模块、按键输入模块、存储模块和通信模块，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间采用双向通信连接，所述第一微处理器还分别与所述显示模块、所述按键输入模块和所述通信模块相连接，所述第二微处理器与所述存储模块相连接；所述第一微处理器为主处理器，控制所述数据采集单元进行数据采集工作，控制所述显示模块对数据进行显示；所述第二微处理器通过串口接收所述第一微处理器发送的命令，控制所述存储模块对数据进行存储；所述显示模块采用液晶显示屏，能够显示测量的信息并显示波形；所述按键输入模块结合所述显示模块能够实现采样率的设置以及历史数据的查阅。
所述第一微处理器读取所述按键输入模块的按键设置，根据设置内容将相应数据写入所述数据采集单元，控制所述数据采集单元进行数据采集，然后读取所述数据采集单元中的数据并在所述液晶显示屏显示波形；当需要对数据进行存储时，所述第一微处理器将存储命令发送至所述第二微处理器同时等待存储完成，所述第一微处理器后台程序循环执行“采集-读取-显示-存储”的流程；当通过所述按键输入模块进行数据读取时，所述第一微处理器会跳出所述“采集-读取-显示-存储”循环，将读取命令发送至所述第二微处理器，所述第二微处理器读取所述存储模块的信息并发送给所述第一微处理器，所述第一微处理器则将信息显示在所述液晶显示屏上。
所述电源模块包含锂电池、充电电路和降压电路，所述充电电路实现对所述锂电池的充电，所述降压电路将所述锂电池的电压降为不同电压等级，为所述磁场测量单元提供1V电源，为所述信号处理单元提供1.8V、±3V电源，为所述数据采集单元提供1.2V、1.8V、2.5V和3.3V电源，为所述中央控制单元提供3.3V电源。
附图说明
图1为本实用新型一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本实用新型的瞬态磁场干扰测试系统包括磁场测量单元、信号处理单元、数据采集单元、中央控制单元和电源模块，所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元顺序连接，所述电源模块为所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元提供各自所需电源；通过所述磁场测量单元测量磁场强度，测得信号输入所述信号处理单元进行放大、滤波和模数转换处理，并将处理后的数字信号输入所述数据采集单元实现数据的采集和缓存，再由所述中央控制单元实现数据的存储和显示；所述瞬态磁场干扰测试系统能够实现数据的高速采集、实时波形显示、大容量数据存储功能。
所述磁场测量单元采用三个相同的TMR磁传感器相互正交放置，能够实现三维磁场的测量；所述磁场测量单元相对于测量空间可近似看做是一点，因此所述三个相同的TMR磁传感器测量的是同一点的磁场强度，输出三路差分信号。
所述信号处理单元包括信号放大电路、滤波电路、AD转换器，所述信号放大电路采用全差分仪表放大器，对所述磁场测量单元的输出信号进行放大，经过所述滤波电路滤除混叠频率分量，再由所述AD转换器实现模数转换。
所述AD转换器采用AD9266，拥有一个SPI接口，所述SPI接口与所述中央控制单元的功能引脚连接，通过所述中央控制单元控制所述AD转换器的配置；所述AD转换器的DCO数据输出时钟控制所述数据采集单元同步读取所述AD转换器输出的数字信息。
所述数据采集单元为多通道的并行数据采集系统，能够实现三路数据的同步、高速的数据采集和缓存，采用高速数据缓存芯片DDR2对数据进行高速缓存。
所述中央控制单元包含第一微处理器、第二微处理器、显示模块、按键输入模块、存储模块和通信模块，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间采用双向通信连接，所述第一微处理器还分别与所述显示模块、所述按键输入模块和所述通信模块相连接，所述第二微处理器与所述存储模块相连接；所述第一微处理器为主处理器，控制所述数据采集单元进行数据采集工作，控制所述显示模块对数据进行显示；所述第二微处理器通过串口接收所述第一微处理器发送的命令，控制所述存储模块对数据进行存储；所述显示模块采用液晶显示屏，能够显示测量的信息并显示波形；所述按键输入模块结合所述显示模块能够实现采样率的设置以及历史数据的查阅。
所述第一微处理器读取所述按键输入模块的按键设置，根据设置内容将相应数据写入所述数据采集单元，控制所述数据采集单元进行数据采集，然后读取所述数据采集单元中的数据并在所述液晶显示屏显示波形；当需要对数据进行存储时，所述第一微处理器将存储命令发送至所述第二微处理器同时等待存储完成，所述第一微处理器后台程序循环执行“采集-读取-显示-存储”的流程；当通过所述按键输入模块进行数据读取时，所述第一微处理器会跳出所述“采集-读取-显示-存储”循环，将读取命令发送至所述第二微处理器，所述第二微处理器读取所述存储模块的信息并发送给所述第一微处理器，所述第一微处理器则将信息显示在所述液晶显示屏上。
所述电源模块包含锂电池、充电电路和降压电路，所述充电电路实现对所述锂电池的充电，所述降压电路将所述锂电池的电压降为不同电压等级，为所述磁场测量单元提供1V电源，为所述信号处理单元提供1.8V、±3V电源，为所述数据采集单元提供1.2V、1.8V、2.5V和3.3V电源，为所述中央控制单元提供3.3V电源。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本实用新型的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (7)
1.一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述瞬态磁场干扰测试系统包括磁场测量单元、信号处理单元、数据采集单元、中央控制单元和电源模块，所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元顺序连接，所述电源模块为所述磁场测量单元、所述信号处理单元、所述数据采集单元和所述中央控制单元提供各自所需电源；通过所述磁场测量单元测量磁场强度，测得信号输入所述信号处理单元进行放大、滤波和模数转换处理，并将处理后的数字信号输入所述数据采集单元实现数据的采集和缓存，再由所述中央控制单元实现数据的存储和显示；所述瞬态磁场干扰测试系统能够实现数据的高速采集、实时波形显示、大容量数据存储功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述磁场测量单元采用三个相同的TMR磁传感器相互正交放置，能够实现三维磁场的测量；所述磁场测量单元相对于测量空间近似看做是一点，因此所述三个相同的TMR磁传感器测量的是同一点的磁场强度，输出三路差分信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述信号处理单元包括信号放大电路、滤波电路、AD转换器，所述信号放大电路采用全差分仪表放大器，对所述磁场测量单元的输出信号进行放大，经过所述滤波电路滤除混叠频率分量，再由所述AD转换器实现模数转换。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述AD转换器采用AD9266，拥有一个SPI接口，所述SPI接口与所述中央控制单元的功能引脚连接，通过所述中央控制单元控制所述AD转换器的配置；所述AD转换器的DCO数据输出时钟控制所述数据采集单元同步读取所述AD转换器输出的数字信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述数据采集单元为多通道的并行数据采集系统，能够实现三路数据的同步、高速的数据采集和缓存，采用高速数据缓存芯片DDR2对数据进行高速缓存。
6.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述中央控制单元包含第一微处理器、第二微处理器、显示模块、按键输入模块、存储模块和通信模块，所述第一微处理器和所述第二微处理器之间采用双向通信连接，所述第一微处理器还分别与所述显示模块、所述按键输入模块和所述通信模块相连接，所述第二微处理器与所述存储模块相连接；所述第一微处理器为主处理器，控制所述数据采集单元进行数据采集工作，控制所述显示模块对数据进行显示；所述第二微处理器通过串口接收所述第一微处理器发送的命令，控制所述存储模块对数据进行存储；所述显示模块采用液晶显示屏，能够显示测量的信息并显示波形；所述按键输入模块结合所述显示模块能够实现采样率的设置以及历史数据的查阅。
7.根据权利要求1所述的一种基于智能变电站的瞬态磁场干扰测试系统，其特征在于，所述电源模块包含锂电池、充电电路和降压电路，所述充电电路实现对所述锂电池的充电，所述降压电路将所述锂电池的电压降为不同电压等级，为所述磁场测量单元提供1V电源，为所述信号处理单元提供1.8V、±3V电源，为所述数据采集单元提供1.2V、1.8V、2.5V和3.3V电源，为所述中央控制单元提供3.3V电源。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114384830A (zh) * | 2020-10-20 | 2022-04-22 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于智能电网采集单元的电磁干扰确定方法及系统 |
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