CN216794961U - 一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路及电子设备，涉及电缆故障诊断领域，其技术方案要点是：包括电缆电流测量模块、滤波电路模块和供电电源模块；电缆电流测量模块的输出端与滤波电路模块的输入端连接，电缆电流测量模块、滤波电路模块均与供电电源模块连接。本实用新型首先通过无源隔直电路滤除直流成分，然后经过可调低通滤波方式滤除高频、噪声和指定次数谐波，再采用二阶高通滤波方式滤除分数谐波，最终达到精确频段滤波，提高故障信号提取的准确性，保证后续电缆故障诊断顺利进行的目的；本实用新型适用于电缆电流测量，提高了电缆电流数据的精度、准确性和抗干扰性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆故障诊断领域，更具体地说，它涉及一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路及电子设备。
背景技术
在电缆故障诊断领域中，导致电缆发生故障的原因主要与热应力、电压应力、机械应力、环境应力以及电流流经电缆时所产生的涡电流有关，并且电力电缆不同部位发生故障引起的高次谐波变化也是不同的，因此如何准确的获取电缆电流中高次谐波含量成为了电缆故障诊断是否准确的关键。一般情况下，电缆电流中谐波频率与噪声往往会混同在一起，但通常谐波包括基波的分数谐波，以3KHz～3.6KHz左右为对象，常规的低通、高通和带通滤波方式无法直接且精准的获取目标频率范围的信号。因此，研究设计一种能够克服上述缺陷的用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路及电子设备是我们目前急需解决的问题。
实用新型内容
为解决现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路及电子设备，能够通过滤波电路实现电缆电流信号的去噪声和指定次数谐波处理。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，包括电缆电流测量模块、滤波电路模块和供电电源模块；
所述电缆电流测量模块的输出端与滤波电路模块的输入端连接，电缆电流测量模块、滤波电路模块均与供电电源模块连接；
所述电缆电流测量模块，用于实时测量电缆故障诊断参数，输出测量信号；
所述滤波电路模块，用于滤除测量信号中的噪声和部分谐波信号。
进一步的，所述滤波电路模块包括隔直电路、可调低通滤波电路和二阶高通滤波电路；
所述隔直电路与可调低通滤波电路连接，可调低通滤波电路与二阶高通滤波电路连接，电缆电流测量模块与隔直电路连接；
所述隔直电路，用于对测量信号进行隔离直流处理，以滤除信号中的直流成分；
所述可调低通滤波电路，用于对隔直电路输出信号进行可调高频滤波处理，以滤除信号中存在的高频、噪声和指定次数谐波；
所述二阶高通滤波电路，用于对可调低通滤波电路输出的低频滤波信号进行低频滤波处理，以滤除信号中存在的分数谐波，保留目标频段信息。
进一步的，所述隔直电路包括第一电容C1；第一电容C1的一端连接电缆电流测量模块的输出端IN，另一端为隔直电路的信号输出端。
进一步的，所述可调低通滤波电路包括滤波器U1、单片机U3、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；
所述滤波器U1的管脚IN为信号输入端，管脚OUT为信号输出端，管脚CLK与单片机U3连接，管脚OPI与管脚OPO短接；
所述第二电容C2的一端连接+5V电源，另一端连接滤波器U1的管脚V-；
所述第一电阻R1的一端连接+5V电源，另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接管脚V-；
所述滤波器U1的管脚V+连接+5V电源，管脚GND连接第一电阻R1、第二电阻R2之间的连接点。
进一步的，所述滤波器U1为MAX296八阶低通滤波器。
进一步的，所述二阶高通滤波电路包括第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及运算放大器U2；
所述第三电容C3的一端连接可调低通滤波电路的输出端，另一端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端连接运算放大器U2的正向输入端；
所述第三电阻R3的一端接地，另一端连接运算放大器的正向输入端；
所述第四电阻R4的一端连接第三电容C3、第四电容C4之间的连接点，另一端连接运算放大器U2的输出端；
所述第五电阻R5的一端连接运算放大器U2的输出端，另一端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接地，二阶高通滤波电路的输出信号端为Vout。
进一步的，所述运算放大器U2为LM358运算放大器。
进一步的，所述可调低通滤波电路中的截止频率直接由单片机编程控制CLK时钟频率进行调整。
进一步的，所述滤波电路模块中的高通截止频率小于低通截止频率。
第二方面，提供了一种电子设备，包括如第一方面中任意一项所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提出的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，首先通过无源隔直电路滤除直流成分，然后经过可调低通滤波方式滤除高频、噪声和指定次数谐波，再采用二阶高通滤波方式滤除分数谐波，最终达到精确频段滤波，提高故障信号提取的准确性，保证后续电缆故障诊断顺利进行的目的；本实用新型适用于电缆电流测量，提高了电缆电流数据的精度、准确性和抗干扰性。
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是本实用新型实施例中的工作原理图；
图2是本实用新型实施例中的实际电路图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、电缆电流测量模块；2、滤波电路模块；3、供电电源模块；4、隔直电路；5、可调低通滤波电路；6、二阶高通滤波电路。
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。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，如图1所示，包括电缆电流测量模块1、滤波电路模块2和供电电源模块3。其中，电缆电流测量模块1的输出端与滤波电路模块2的输入端连接，电缆电流测量模块1、滤波电路模块2均与供电电源模块3连接。电缆电流测量模块1，用于实时测量电缆故障诊断参数，输出测量信号。滤波电路模块2，用于滤除测量信号中的噪声和部分谐波信号。
如图1所示，滤波电路模块2包括隔直电路4、可调低通滤波电路5和二阶高通滤波电路6。隔直电路4与可调低通滤波电路5连接，可调低通滤波电路5与二阶高通滤波电路6连接，电缆电流测量模块1与隔直电路4连接。隔直电路4，用于对测量信号进行隔离直流处理，以滤除信号中的直流成分。可调低通滤波电路5，用于对隔直电路4输出信号进行可调高频滤波处理，以滤除信号中存在的高频、噪声和指定次数谐波。二阶高通滤波电路6，用于对可调低通滤波电路5输出的低频滤波信号进行低频滤波处理，以滤除信号中存在的分数谐波，保留目标频段信息。
如图2所示，隔直电路4包括第一电容C1；第一电容C1的一端连接电缆电流测量模块1的输出端IN，另一端为隔直电路4的信号输出端。
如图2所示，可调低通滤波电路5包括滤波器U1、单片机U3、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2。滤波器U1的管脚IN为信号输入端，管脚OUT为信号输出端，管脚CLK与单片机U3连接，管脚OPI与管脚OPO短接。第二电容C2的一端连接+5V电源，另一端连接滤波器U1的管脚V-。第一电阻R1的一端连接+5V电源，另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接管脚V-。滤波器U1的管脚V+连接+5V电源，管脚GND连接第一电阻R1、第二电阻R2之间的连接点。
在本实施例中，滤波器U1为MAX296八阶低通滤波器。
如图2所示，二阶高通滤波电路6包括第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及运算放大器U2。第三电容C3的一端连接可调低通滤波电路5的输出端，另一端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端连接运算放大器U2的正向输入端。第三电阻R3的一端接地，另一端连接运算放大器的正向输入端。第四电阻R4的一端连接第三电容C3、第四电容C4之间的连接点，另一端连接运算放大器U2的输出端。第五电阻R5的一端连接运算放大器U2的输出端，另一端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接地，二阶高通滤波电路6的输出信号端为Vout。
在本实施例中，运算放大器U2为LM358运算放大器。
需要说明的是，可调低通滤波电路5中的截止频率直接由单片机编程控制CLK时钟频率进行调整。此外，滤波电路模块2中的高通截止频率小于低通截止频率。
工作原理：首先通过无源隔直电路4滤除直流成分，然后经过可调低通滤波方式滤除高频、噪声和指定次数谐波，再采用二阶高通滤波方式滤除分数谐波，最终达到精确频段滤波，提高故障信号提取的准确性，保证后续电缆故障诊断顺利进行的目的；本实用新型适用于电缆电流测量，提高了电缆电流数据的精度、准确性和抗干扰性。
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)
1.一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，包括电缆电流测量模块(1)、滤波电路模块(2)和供电电源模块(3)；
所述电缆电流测量模块(1)的输出端与滤波电路模块(2)的输入端连接，电缆电流测量模块(1)、滤波电路模块(2)均与供电电源模块(3)连接；
所述电缆电流测量模块(1)，用于实时测量电缆故障诊断参数，输出测量信号；
所述滤波电路模块(2)，用于滤除测量信号中的噪声和部分谐波信号。
2.根据权利要求1所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述滤波电路模块(2)包括隔直电路(4)、可调低通滤波电路(5)和二阶高通滤波电路(6)；
所述隔直电路(4)与可调低通滤波电路(5)连接，可调低通滤波电路(5)与二阶高通滤波电路(6)连接，电缆电流测量模块(1)与隔直电路(4)连接；
所述隔直电路(4)，用于对测量信号进行隔离直流处理，以滤除信号中的直流成分；
所述可调低通滤波电路(5)，用于对隔直电路(4)输出信号进行可调高频滤波处理，以滤除信号中存在的高频、噪声和指定次数谐波；
所述二阶高通滤波电路(6)，用于对可调低通滤波电路(5)输出的低频滤波信号进行低频滤波处理，以滤除信号中存在的分数谐波，保留目标频段信息。
3.根据权利要求2所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述隔直电路(4)包括第一电容C1；第一电容C1的一端连接电缆电流测量模块(1)的输出端IN，另一端为隔直电路(4)的信号输出端。
4.根据权利要求2所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述可调低通滤波电路(5)包括滤波器U1、单片机U3、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；
所述滤波器U1的管脚IN为信号输入端，管脚OUT为信号输出端，管脚CLK与单片机U3连接，管脚OPI与管脚OPO短接；
所述第二电容C2的一端连接+5V电源，另一端连接滤波器U1的管脚V-；
所述第一电阻R1的一端连接+5V电源，另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接管脚V-；
所述滤波器U1的管脚V+连接+5V电源，管脚GND连接第一电阻R1、第二电阻R2之间的连接点。
5.根据权利要求4所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述滤波器U1为MAX296八阶低通滤波器。
6.根据权利要求2所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述二阶高通滤波电路(6)包括第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及运算放大器U2；
所述第三电容C3的一端连接可调低通滤波电路(5)的输出端，另一端连接第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端连接运算放大器U2的正向输入端；
所述第三电阻R3的一端接地，另一端连接运算放大器的正向输入端；
所述第四电阻R4的一端连接第三电容C3、第四电容C4之间的连接点，另一端连接运算放大器U2的输出端；
所述第五电阻R5的一端连接运算放大器U2的输出端，另一端连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接地，二阶高通滤波电路(6)的输出信号端为Vout。
7.根据权利要求6所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述运算放大器U2为LM358运算放大器。
8.根据权利要求2所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述可调低通滤波电路(5)中的截止频率直接由单片机编程控制CLK时钟频率进行调整。
9.根据权利要求2所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路，其特征是，所述滤波电路模块(2)中的高通截止频率小于低通截止频率。
10.一种电子设备，其特征是，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种用于电缆故障诊断参数测量的滤波电路。
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