CN216747958U - 一种双功能局放信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及局放信号采集技术领域，公开了一种双功能局放信号采集电路，包括HFCT传感器、UHF传感器、放大模块、HFCT采集模块、UHF采集模块、单片机模块、AD转换模块、数据处理模块和电源模块，所述HFCT传感器通过所述信号衰减模块与所述HFCT采集模块连接，所述放大模块的输出端依次通过第一线路和所述信号衰减模块与所述UHF采集模块连接，或者所述放大模块的输出端通过第二线路直接与所述UHF采集模块连接，所述第一线路和第二线路为断路结构，所述第一线路或第二线路上放置有连接电阻，所述连接电阻使得所述第一线路或第二线路连通。本实用新型在HFCT方式采集电路上增加UHF方式采集，以此达到节约成本，节约时间的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及局放信号采集技术领域，具体涉及一种双功能局放信号采集电路。
背景技术
因目前电力行业对电缆安全、变电系统的安全的日渐重视，进而在行业内对电缆及变电设备的检测和监测需求日渐显著，遂研发了能应用于多种检测、监测场合的电路，能做到一板多用。
原有产品检测电路缺点：
1、只能使用高频电流(HFCT)的方式进行局部放电信号采集，方式单一化；
2、若想使用特高频(UHF)的方式进行局部放电信号采集，需要另外制版，这样增加了成本与时间；
3、UHF采集电路不可以进行按步进衰减信号幅值。
实用新型内容
本实用新型提供一种双功能局放信号采集电路，融合了UHF和HFCT方式的采集电路。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种双功能局放信号采集电路，包括HFCT传感器、UHF传感器、放大模块、HFCT采集模块、UHF采集模块、单片机模块、AD转换模块、数据处理模块和电源模块，其中，所述HFCT传感器通过所述信号衰减模块与所述HFCT采集模块连接，所述放大模块的输入端连接所述UHF传感器，所述放大模块的输出端依次通过第一线路和所述信号衰减模块与所述UHF采集模块连接，或者所述放大模块的输出端通过第二线路直接与所述UHF采集模块连接，所述第一线路和第二线路为断路结构，所述第一线路或第二线路上放置有连接电阻，所述连接电阻使得所述第一线路或第二线路连通，所述HFCT采集模块的输出端和UHF采集模块的输出端均通过所述AD转换模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块的输出端与终端连接，所述单片机模块分别与所述放大模块、信号衰减模块和HFCT模块连接，外接电源通过所述电源模块为所述单片机模块、信号衰减模块、HFCT采集模块、UHF采集模块、AD转换模块和数据处理模块供电。
本技术方案中，根据测试设备的类型选择相应的局放传感器及采集电路，可以选择HFCT传感器或UHF传感器或者二者均选择，通过在第一线路或者第二线路上放置连接电阻来选择UHF传感器采集到的信号所要选择走的线路，局部放电信号通过局放传感器传输到采集模块中，然后再对采集到的局部放电信号的处理。
作为优化，放置在所述第一线路或者第二线路上的连接电阻为0Ω电阻。
这样，0Ω电阻可以减小第一线路或者第二线路的阻值，使得通过的电信号损耗更小。
作为优化，所述电源模块的输出电压值包括用于5V、3.3V和1.8V
作为优化，所述电源模块包括第一稳压芯片U8、第二稳压芯片U12、第一电源芯片U20、第二电源芯片U3、第三电源芯片U11及其外围电路。
作为优化，所述单片机模块包括用于控制所述信号衰减模块的增益以及所述HFCT采集模块中的模拟开关的通路选择及放大模块的放大，包括控制芯片U15及其外围电路，所述控制芯片U15的型号为STM32F103ZET6。
作为优化，所述信号衰减模块包括衰减芯片LB2及其外围电路，所述衰减芯片LB2的型号为HMC472ALP4E。
作为优化，所述UHF采集模块包括检波芯片U1及其外围电路，所述检波芯片的型号为ADL5511ACPZ-R7。
作为优化，所述HFCT采集模块包括沿电流流通方向依次设置的低频通路选择电路、高频通路选择电路和放大电路，所述低频通路选择电路包括第一模拟开关U3、第二模拟开关U6及其外围电路，所述高频通路选择电路包括第三模拟开关U7、第四模拟开关U8、高通截止芯片LB1及其外围电路，所述放大电路包括滤波芯片U2及其外围电路，所述第一模拟开关U3、第二模拟开关U6、第三模拟开关U7、第四模拟开关U8的型号为HMC545AETR，所述放大芯片U2的型号为MAR-8ASM+。
作为优化，所述AD转换模块包括沿电流流通方向依次设置的差分电路和AD转换电路，所述AD转换电路还连接有时钟电路，其中，所述差分电路包括两个串联设置的第一变压器及其外围电路，所述AD转换电路包括模数转换芯片U5及其外围电路，所述式中电路包括第二变压器及其外围电路，所述AD芯片的型号为AD9233BCPZ-125。
作为优化，所述数据处理模块包括FPGA芯片及其外围电路，所述FPGA芯片的型号为EP4CE15F23I7N。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本实用新型在HFCT方式采集电路上增加UHF方式采集，以此达到节约成本，节约时间的效果；
2.本实用新型将信号衰减模块设置在信号采集电路的最前端，可以调节UHF和HFCT的动态输入范围。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型所述的一种双功能局放信号采集电路的框架图；
图2(a)-(e)的组合为图1中电源模块的电路结构示意图；
图3为图1中单片机模块中的电路结构示意图；
图4为图1中信号衰减模块的电路结构示意图；
图5为图1中UHF采集模块的电路结构示意图；
图6为图1中HFCT采集模块的电路结构示意图；
图7为图1中AD转换模块的电路结构示意图；
图8为图1中数据处理模块的电路结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-HFCT传感器，2-UHF传感器，3-放大模块，4-单片机模块，5-信号衰减模块，6-UHF采集模块，7-HFCT采集模块，8-AD转换模块，9-数据处理模块，10-电源模块11-终端。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1
本实施例1提供一种双功能局放信号采集电路，如图1所示，包括HFCT传感器1、UHF传感器2、放大模块3、HFCT采集模块7、UHF采集模块6、单片机模块4、AD转换模块8、数据处理模块9和电源模块10，其中，所述HFCT传感器1通过所述信号衰减模块5与所述HFCT采集模块7连接，所述放大模块3的输入端连接所述UHF传感器2，所述放大模块3的输出端依次通过第一线路12和所述信号衰减模块5与所述UHF采集模块6连接，或者所述放大模块3的输出端通过第二线路13直接与所述UHF采集模块6连接，所述第一线路12和第二线路13为断路结构，所述第一线路12或第二线路13上放置有连接电阻，所述连接电阻使得所述第一线路12或第二线路13连通，所述HFCT采集模块7的输出端和UHF采集模块6的输出端均通过所述AD转换模块8与所述数据处理模块9连接，所述数据处理模块9的输出端与终端11连接，所述单片机模块4分别与所述放大模块3、信号衰减模块5和HFCT模块7连接，外接电源通过所述电源模块10为所述单片机模块4、信号衰减模块5、HFCT采集模块7、UHF采集模块6、AD转换模块8和数据处理模块9供电。
本技术方案中，根据测试设备的类型选择相应的局放传感器及采集电路，可以选择HFCT传感器或UHF传感器或者二者均选择，通过在第一线路或者第二线路上放置连接电阻来选择UHF传感器采集到的信号所要选择走的线路，局部放电信号通过局放传感器传输到采集模块中，然后再对采集到的局部放电信号的处理。
本实施例中，放置在所述第一线路或者第二线路上的连接电阻为0Ω电阻。
这样，0Ω电阻可以减小第一线路或者第二线路的阻值，使得通过的电信号损耗更小。
本实施例中，所述电源模块10的输出电压值包括用于5V、3.3V和1.8V。
如图2a-2e所示，本实施例中，所述电源模块10包括第一稳压芯片U8、第二稳压芯片U12、第一电源芯片U20、第二电源芯片U3、第三电源芯片U11及其外围电路。
如图3所示，本实施例中，所述单片机模块4包括用于控制所述信号衰减模块的增益以及所述HFCT采集模块中的模拟开关的通路选择及放大模块的放大，包括控制芯片U15及其外围电路，所述控制芯片U15的型号为STM32F103ZET6。
如图4所示，本实施例中，所述信号衰减模块5包括衰减芯片LB2及其外围电路，所述衰减芯片LB2的型号为HMC472ALP4E。
如图5所示，本实施例中，所述UHF采集模块6包括检波芯片U1及其外围电路，所述检波芯片的型号为ADL5511ACPZ-R7。UHF传感器将采集到的局部放电信号先经过外部的放大模块将信号进行放大，再由RF射频同轴连接器传输到信号衰减模块(也可以不经过信号衰减模块)，接下来进行AD转换及数据处理，并通过网线连接，在电脑软件上呈现出相应的图谱信息。放大模块可以使用放大器及其外围电路，也可以为放大芯片SXLP-90+及其外围电路。
如图6所示，本实施例中，所述HFCT采集模块7包括沿电流流通方向依次设置的低频通路选择电路、高频通路选择电路和放大电路，所述低频通路选择电路包括第一模拟开关U3、第二模拟开关U6及其外围电路，所述高频通路选择电路包括第三模拟开关U7、第四模拟开关U8、高通截止芯片LB1及其外围电路，所述放大电路包括滤波芯片U2及其外围电路，所述第一模拟开关U3、第二模拟开关U6、第三模拟开关U7、第四模拟开关U8的型号为HMC545AETR，所述放大芯片U2的型号为MAR-8ASM+。
HFCT传感器将采集到的局部放电信号经由RF射频同轴连接器传输到信号衰减模块，接下来将衰减后的信号依次输送给下限频率选择电路、上限频率选择电路进行局部放电信号的筛选，再将局部放电信号进行过滤放大，接下来进行AD转换及数据处理，并通过网线连接，在电脑软件上呈现出相应的图谱信息。
如图7所示，本实施例中，所述AD转换模块将局部放电模拟信号转换为数字信号进行处理，包括沿电流流通方向依次设置的差分电路(图7中左下方的电路)和AD转换电路(图7中上方的电路)，所述AD转换电路还连接有时钟电路(图7中右下方的电路)，其中，所述差分电路包括两个串联设置的第一变压器及其外围电路，所述AD转换电路包括模数转换芯片U5及其外围电路，所述式中电路包括第二变压器及其外围电路。
如图8所示，本实施例中，所述数据处理模块9将局部放电信号的数字数据根据要求进行数据处理解析，包括FPGA芯片及其外围电路，所述FPGA芯片的型号为EP4CE15F23I7N。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，包括HFCT传感器、UHF传感器、放大模块、HFCT采集模块、UHF采集模块、单片机模块、AD转换模块、数据处理模块和电源模块，其中，所述HFCT传感器通过信号衰减模块与所述HFCT采集模块连接，所述放大模块的输入端连接所述UHF传感器，所述放大模块的输出端依次通过第一线路和所述信号衰减模块与所述UHF采集模块连接，或者所述放大模块的输出端通过第二线路直接与所述UHF采集模块连接，所述第一线路和第二线路为断路结构，所述第一线路或第二线路上放置有连接电阻，所述连接电阻使得所述第一线路或第二线路连通，所述HFCT采集模块的输出端和UHF采集模块的输出端均通过所述AD转换模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块的输出端与终端连接，所述单片机模块分别与所述放大模块、信号衰减模块和HFCT模块连接，外接电源通过所述电源模块为所述单片机模块、信号衰减模块、HFCT采集模块、UHF采集模块、AD转换模块和数据处理模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，放置在所述第一线路或者第二线路上的连接电阻为0欧姆电阻。
3.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述电源模块的输出电压值包括5V、3.3V和1.8V。
4.根据权利要求3所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述电源模块包括第一稳压芯片U8、第二稳压芯片U12、第一电源芯片U20、第二电源芯片U3、第三电源芯片U11及其外围电路。
5.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述单片机模块包括用于控制所述信号衰减模块的增益以及所述HFCT采集模块中的模拟开关的通路选择及放大模块的放大和滤波通路选择，包括控制芯片U15及其外围电路，所述控制芯片U15的型号为STM32F103ZET6。
6.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述信号衰减模块包括衰减芯片LB2及其外围电路，所述衰减芯片LB2的型号为HMC472ALP4E。
7.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述UHF采集模块包括检波芯片U1及其外围电路，所述检波芯片的型号为ADL5511ACPZ-R7。
8.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述HFCT采集模块包括沿电流流通方向依次设置的低频通路选择电路、高频通路选择电路和放大电路，所述低频通路选择电路包括第一模拟开关U3、第二模拟开关U6及其外围电路，所述高频通路选择电路包括第三模拟开关U7、第四模拟开关U8、高通截止芯片LB1及其外围电路，所述放大电路包括放大芯片U2及其外围电路，所述第一模拟开关U3、第二模拟开关U6、第三模拟开关U7、第四模拟开关U8的型号为HMC545AETR，所述放大芯片U2的型号MAR-8ASM+。
9.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述AD转换模块包括沿电流流通方向依次设置的差分电路和AD转换电路，所述AD转换电路还连接有时钟电路，其中，所述差分电路包括两个串联设置的第一变压器及其外围电路，所述AD转换电路包括模数转换芯片U5及其外围电路，所述时钟电路包括第二变压器及其外围电路，所述模数转换芯片U5的型号为AD9233BCPZ-125。
10.根据权利要求1所述的一种双功能局放信号采集电路，其特征在于，所述数据处理模块包括FPGA芯片及其外围电路，所述FPGA芯片的型号为EP4CE15F23I7N。
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