專利名稱:變壓器、基于變壓器的電流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于電力傳輸領(lǐng)域，提供了一種變壓器、基于變壓器的電流檢測電路；該電流檢測電路包括數(shù)據(jù)處理模塊、泄漏電流傳感器和預(yù)處理模塊；所述泄漏電流傳感器檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號；所述預(yù)處理模塊對所述模擬信號依次進行去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字信號；所述數(shù)據(jù)處理模塊對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流；使得用戶可依據(jù)該計算出的鐵芯接地電流正確判斷該變壓器的鐵芯是否存在多點接地故障。
【專利說明】變壓器、基于變壓器的電流檢測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器、基于變壓器的電流檢測電路。

【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)中主要和昂貴的設(shè)備之一，它的正常運行是電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟運行的重要保證。引發(fā)變壓器故障有多方面原因，變壓器的故障類型也有多種。有關(guān)資料統(tǒng)計表明，因鐵心問題造成的故障比例占變壓器各類故障的第三位。因此，必須最大限度地預(yù)防變壓器的鐵心發(fā)生故障，做到及時發(fā)現(xiàn)，及時處理，以確保整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行。
[0003]變壓器正常運行時，鐵心必須有一點可靠接地。如果鐵芯沒有一個點接地，則鐵心對地的懸浮電位會造成對地斷續(xù)性擊穿放電，鐵心一點接地后就消除了形成鐵心懸浮電位的可能。另外，如果鐵心的兩點及以上同時接地，則鐵心上的不均勻電位會在不同接地點之間形成環(huán)流，反映在鐵芯接地線上是出現(xiàn)電流突然增大的現(xiàn)象；因變壓器的鐵心出現(xiàn)多點接地，變壓器損耗會急劇上升而導(dǎo)致大量發(fā)熱，發(fā)熱嚴重會造成變壓器局部過熱而引發(fā)變壓器損壞和/或安全事故。但截至目前，還未有檢測變壓器的鐵芯是否單點接地的安全檢測機制。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種變壓器、基于變壓器的電流檢測電路，以實時檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號，并根據(jù)檢測到的模擬信號計算出該鐵芯接地線上的鐵芯接地電流，使得用戶可依據(jù)該計算出的鐵芯接地電流正確判斷該鐵芯是否單點接地。
[0005]第一方面，本實用新型提供一種基于變壓器的電流檢測電路，包括數(shù)據(jù)處理模塊，還包括泄漏電流傳感器和預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊連接在所述泄漏電流傳感器與所述數(shù)據(jù)處理模塊之間；
[0006]所述泄漏電流傳感器用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號，向所述預(yù)處理模塊輸出所述模擬信號；
[0007]所述預(yù)處理模塊用于:對所述模擬信號依次進行去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出所述數(shù)字信號；
[0008]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于:對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流。
[0009]第二方面，本實用新型提供一種變壓器，所述變壓器包括上述的基于變壓器的電流檢測電路。
[0010]本實用新型的有益效果:變壓器工作時，泄漏電流傳感器實時檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號；預(yù)處理模塊對所述模擬信號依次進行去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)該數(shù)字信號計算出該鐵芯接地線上的鐵芯接地電流，使得用戶可依據(jù)該計算出的鐵芯接地電流正確判斷該變壓器的鐵芯是否存在多點接地故障。

【附圖說明】

[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1是本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是圖1中數(shù)據(jù)處理模塊3的一種組成結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路的一種優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖4是本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路的又一種優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖5使圖1中所述預(yù)處理模塊2的一種組成結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖6是本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路的電路圖；
[0018]圖7示出了圖1中所述預(yù)處理模塊2的又一種組成結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。為了說明本實用新型所述的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進行說明。
[0020]本實用新型實施例所述的電壓器為電力系統(tǒng)中的變壓器，該變壓器具有鐵芯，正常情況下，該鐵芯通過鐵芯接地線接地，并且是該鐵芯通過鐵芯接地線上的一個點接地。
[0021]如果鐵芯上存在多點接地或鐵芯未接地，鐵芯接地線上的電流會發(fā)生異常變化，本實用新型實施例為避免因鐵芯上的多點接地或鐵芯未接地而導(dǎo)致的變壓器損壞或功率損耗，實時檢測鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號，對檢測到的模擬信號進行去噪濾波、信號隔離、采樣等處理，根據(jù)處理得到的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出鐵芯接地線上的鐵芯接地電流；從而用戶可根據(jù)計算出的鐵芯接地電流判斷鐵芯是否正常地單點接地，如果判定為鐵芯多點接地或鐵芯未接地，則便于用戶及時發(fā)現(xiàn)并進行故障處理。
[0022]圖1示出了本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路的組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0023]本實用新型實施例提供的基于變壓器的電流檢測電路，如圖1所示，包括數(shù)據(jù)處理模塊3，還包括泄漏電流傳感器I和預(yù)處理模塊2，所述預(yù)處理模塊2連接在所述泄漏電流傳感器I與所述數(shù)據(jù)處理模塊3之間。
[0024]其中，所述泄漏電流傳感器I用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號，向所述預(yù)處理模塊2輸出所述模擬信號。
[0025]具體地，在變壓器上，該鐵芯接地線連接在變壓器的鐵芯與地之間。所述泄漏電流傳感器I實時檢測該鐵芯接地線上的電流，檢測時實時得到模擬信號。
[0026]所述泄漏電流傳感器I與所述預(yù)處理模塊2直接電連接，所述泄漏電流傳感器I將采集的模擬信號向所述預(yù)處理模塊2輸出。
[0027]對于基于變壓器的電流檢測電路中的預(yù)處理模塊2，如圖1所示，所述預(yù)處理模塊2用于:對所述模擬信號依次進行去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊3輸出所述數(shù)字信號。
[0028]具體地，因變壓器工作時，鐵芯接地線上的電流會引入電力傳輸中的噪聲；另外，所述泄漏電流傳感器I進行鐵芯接地線上的電流的檢測過程中，也會在檢測時引入噪聲。
[0029]因鐵芯接地線上的鐵芯接地電流屬于低頻信號，因此在進行模數(shù)轉(zhuǎn)換前預(yù)先對所述泄漏電流傳感器I輸出的模擬信號進行低通濾波，以濾除高頻成分的噪聲信號。優(yōu)選的，該低通濾波由所述預(yù)處理模塊2中的低通濾波電路實現(xiàn)，其中，該低通濾波的截止頻率根據(jù)變壓器上傳輸?shù)碾娏鞯念l率而設(shè)定。另需說明的是，本實用新型實施例對所述預(yù)處理模塊2和其包括的低通濾波電路均不作限定，對采用哪些電子元器件組成該所述預(yù)處理模塊2和其包括的低通濾波電路也不作限定，只要所述預(yù)處理模塊2和其包括的低通濾波電路滿足上述的功能即可。
[0030]待對所述模擬信號完成去噪濾波處理之后，對濾波輸出的模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。舉例說明，對濾波輸出的模擬信號進行模擬/數(shù)字(Analogue-Digital，AD)采樣，AD采樣得到數(shù)字信號。
[0031]對于基于變壓器的電流檢測電路中的數(shù)據(jù)處理模塊3，如圖1所示，所述數(shù)據(jù)處理模塊3用于:對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流。
[0032]具體地，所述數(shù)據(jù)處理模塊3在接收到所述預(yù)處理模塊2輸出的所述數(shù)字信號時，為避免計算量過大，預(yù)先對所述數(shù)字信號進行采樣，采樣得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)。
[0033]進而，數(shù)據(jù)處理模塊3根據(jù)預(yù)設(shè)時間段內(nèi)采樣得到的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，可以計算出該預(yù)設(shè)時間段內(nèi)的鐵芯接地電流。優(yōu)選地，該預(yù)設(shè)時間為鐵芯接地線上的電流的周期。通常情況下，該鐵芯接地線上的電流與變壓器傳輸?shù)碾娦盘柕闹芷谙嗤?br> [0034]數(shù)據(jù)處理模塊3可外接其它提醒模塊，通過該提醒模塊向用戶提示該鐵芯接地電流的大小。舉例說明，數(shù)據(jù)處理模塊3外接顯示模塊5，每當數(shù)據(jù)處理模塊3計算出依次鐵芯接地電流，則通過該顯示模塊5顯示該鐵芯接地電流。
[0035]作為本實用新型實施例一實施方式，所述數(shù)據(jù)處理模塊3還用于:比較預(yù)設(shè)電流值和計算出的鐵芯接地電流并輸出比較結(jié)果，使得用戶根據(jù)所述比較結(jié)果判斷變壓器的鐵芯是否單點接地。
[0036]在本實施方式中，預(yù)先根據(jù)歷史的實驗數(shù)據(jù)確定臨界值區(qū)間；當然，用戶可以根據(jù)需求人為更改該臨界值區(qū)間；該臨界值區(qū)間包含的數(shù)值為所述預(yù)設(shè)電流值。
[0037]所述數(shù)據(jù)處理模塊3每計算出一次鐵芯接地電流，則將該鐵芯接地電流與臨界值區(qū)間內(nèi)的預(yù)設(shè)電流值比較遍歷比較一次，所述數(shù)據(jù)處理模塊3輸出比較結(jié)果(例如向圖5所示的顯示模塊5輸出比較結(jié)果);用戶可根據(jù)顯示模塊5顯示的比較結(jié)果判斷變壓器的鐵芯是否為正常地一個點接地。
[0038]舉例說明，所述數(shù)據(jù)處理模塊3將該鐵芯接地電流與臨界值區(qū)間內(nèi)的預(yù)設(shè)電流值比較遍歷比較，如果該鐵芯接地電流不屬于臨界值區(qū)間，則輸出比較結(jié)果“1”，如果該鐵芯接地電流屬于臨界值區(qū)間，則輸出比較結(jié)果“O” ；通過顯示模塊5顯示該比較結(jié)果，當用戶看到顯示結(jié)果為“I”時，判定該鐵芯出現(xiàn)接地異常(包括:未接地、多點接地)并及時排除該異常。優(yōu)選地，不但通過顯示模塊5顯示該比較結(jié)果，還通過指示燈模塊和蜂鳴器提示該比較結(jié)果。例如當比較結(jié)果為“I”時，指示燈高頻率閃亮和蜂鳴器發(fā)聲；當比較結(jié)果為“O”時，指示燈高頻率不亮和蜂鳴器不發(fā)聲；其中，提醒模塊包括該指示燈模塊和該蜂鳴器。
[0039]值得說明的是，所述數(shù)據(jù)處理模塊3可以是采用電子元器件和芯片等設(shè)計的電路；所述數(shù)據(jù)處理模塊3也可以是處理器和電路的結(jié)合；所述數(shù)據(jù)處理模塊3還可以直接采用處理器實現(xiàn)。
[0040]圖2示出了圖1中數(shù)據(jù)處理模塊3的一種組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0041 ] 作為本實用新型一實施方式，參見圖2，所述數(shù)據(jù)處理模塊3包括DSP模塊31和數(shù)據(jù)處理子模塊32，所述DSP模塊31分別與所述預(yù)處理模塊2和所述數(shù)據(jù)處理子模塊32電連接。
[0042]所述DSP模塊31用于:對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流。
[0043]在本實施方式中，利用DSP模塊31具有計算速度快的優(yōu)點，由DSP模塊31根據(jù)鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流。
[0044]需說明的是，DSP模塊31采用數(shù)字信號處理(Digital Signal Process, DSP)芯片實現(xiàn)。
[0045]如圖2所示，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32用于:比較預(yù)設(shè)電流值和計算出的鐵芯接地電流并輸出比較結(jié)果，使得用戶根據(jù)所述比較結(jié)果判斷變壓器的鐵芯是否單點接地。
[0046]作為本實用新型一實施方式，對于預(yù)設(shè)電流值和計算出的鐵芯接地電流的大小比較，采用比較電路實現(xiàn)，另本實施方式對比較電路由哪些電子元器件構(gòu)成和該比較電路中各電子元器件之間的連接關(guān)系，在此均不做限定。
[0047]舉例說明，針對臨界值區(qū)間中的每個預(yù)設(shè)電流值，分別采用一個比較電路，通過每個比較電路完成計算出的鐵芯接地電流與臨界值區(qū)間中的每個預(yù)設(shè)電流值的遍歷比較，由所述數(shù)據(jù)處理子模塊32統(tǒng)一輸出比較結(jié)果。
[0048]作為所述數(shù)據(jù)處理子模塊32的一種實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32可以是采用電子元器件和芯片等設(shè)計的電路。
[0049]作為所述數(shù)據(jù)處理子模塊32的一種實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32也可以是處理器和電路的結(jié)合。
[0050]作為所述數(shù)據(jù)處理子模塊32的一種實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32可以為處理器、單片機或ARM處理器。例如:所述數(shù)據(jù)處理子模塊32為AMD Geode LX800的處理器。
[0051]作為所述數(shù)據(jù)處理子模塊32的一種實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32還可以為可編程邏輯器件，包括現(xiàn)場可編程門陣列(Field — Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)等。
[0052]圖3示出了基于變壓器的電流檢測電路的一種優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0053]作為本實用新型一實施方式，參見圖3，所述基于變壓器的電流檢測電路還包括GPS對時模塊4，所述GPS對時模塊4與所述DSP模塊31電連接，GPS對時模塊4包括同步時鐘電路。
[0054]其中，所述GPS對時模塊4用于:從GPS網(wǎng)絡(luò)中獲取GPS時間，由所述同步時鐘電路基于所述GPS時間生成基準時鐘信號，向所述DSP模塊31輸出所述基準時鐘信號。
[0055]具體地，當所述GPS對時模塊4已接入GPS網(wǎng)絡(luò)時，可從該GPS網(wǎng)絡(luò)獲取GPS時間報文；所述GPS時間報文包括但不限于以下的一種或多種:1PPS、IRIG-B、串行時間報文。
[0056]繼而，所述GPS對時模塊4可從該GPS時間報文中解析出當前的GPS時間；同步時鐘電路基于該當前的GPS時間實時生成基準時鐘信號，向DSP模塊31輸出實時生成的基準時鐘信號；在本實施方式中，對同步時鐘電路可生成的基準時鐘信號不做限定，可根據(jù)需求設(shè)計，例如可生成1PPS、IRIG-B (DC)UOKHZ或者IMHZ的時鐘基準時鐘信號。
[0057]其中，所述DSP模塊31具體用于:基于所述基準時鐘信號對所述數(shù)字信號進行采樣，并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)。
[0058]具體地，本實施方式所述的DSP模塊31以所述基準時鐘信號作為DSP模塊31工作時的基準時鐘；舉例說明，以該基準時鐘信號為時鐘單位，控制對所述數(shù)字信號的采樣。再舉例說明，以該基準時鐘信號為時鐘單位，向所述數(shù)據(jù)處理子模塊32輸出鐵芯接地電流。
[0059]作為本實用新型實施例一實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32還用于:向所述DSP模塊31輸出采樣頻率；對應(yīng)地，所述DSP模塊31具體用于:基于所述采樣頻率對所述數(shù)字信號進行采樣，并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)每個周期的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)分別計算出每個周期的鐵芯接地電流，所述周期為所述電流的周期。
[0060]具體地，用戶可通過所述數(shù)據(jù)處理子模塊32設(shè)定采樣頻率，或者根據(jù)現(xiàn)有算法處理實驗數(shù)據(jù)并確定一個可減小計算量的相對較小的采樣頻率。所述數(shù)據(jù)處理子模塊32向所述DSP模塊31輸出上述方式設(shè)定的采樣頻率。
[0061 ] 繼而，所述DSP模塊31在對所述數(shù)字信號進行采樣時，以該采樣頻率進行采樣，采樣得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)。
[0062]值得說明的是，本實施方式按周期劃分采樣到的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，每完成一個周期的數(shù)據(jù)采樣，立即根據(jù)剛完成采樣到的、該個周期的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出該個周期的鐵芯接地電流。
[0063]圖4示出了基于變壓器的電流檢測電路的又一種優(yōu)化組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0064]作為本實用新型實施例一實施方式，如圖4所示，所述基于變壓器的電流檢測電路還包括顯示模塊5，所述顯示模塊5分別與所述DSP模塊31和所述數(shù)據(jù)處理子模塊32連接;
[0065]所述顯示模塊5用于:顯示所述DSP模塊31計算出的鐵芯接地電流，和/或顯示所述數(shù)據(jù)處理子模塊32輸出的比較結(jié)果。
[0066]具體地，如果需要顯示計算出的鐵芯接地電流，則所述DSP模塊31將該鐵芯接地電流輸出至所述顯示模塊5，由顯示模塊5顯示該鐵芯接地電流的數(shù)值，使得用戶能夠直觀地看到該鐵芯接地電流的數(shù)值。
[0067]如果需要顯示比較結(jié)果，則所述數(shù)據(jù)處理子模塊32將該比較結(jié)果輸出至所述顯示模塊5，由顯示模塊5顯示該比較結(jié)果，使得用戶能夠直觀地看到該比較結(jié)果。
[0068]在本實施方式中，顯示模塊5還可顯示其它內(nèi)容；舉例說明，用戶在所述數(shù)據(jù)處理子模塊32鍵入采樣頻率時，由所述數(shù)據(jù)處理子模塊32控制顯示模塊5顯示剛才鍵入的該采樣頻率；另外，對于所述DSP模塊31和所述數(shù)據(jù)處理子模塊32分別向顯示模塊5輸出的其它數(shù)據(jù)，也可以由顯示模塊5實時顯示。
[0069]作為本實用新型一實施方式，所述數(shù)據(jù)處理子模塊32與所述DSP模塊31采用總線連接，以提高相互間的數(shù)據(jù)傳輸速度。
[0070]圖5示出了圖1中所述預(yù)處理模塊2的一種組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0071]作為本實用新型一實施方式，參見圖5，所述預(yù)處理模塊2包括電流隔離模塊21和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22，所述電流隔離模塊21分別與所述泄漏電流傳感器I和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22與所述數(shù)據(jù)處理模塊3連接；優(yōu)選地，為提高所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22與所述數(shù)據(jù)處理模塊3之間的數(shù)據(jù)交互速率，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22與所述數(shù)據(jù)處理模塊3之間采用內(nèi)部系統(tǒng)總線連接。
[0072]其中，所述泄漏電流傳感器1，具體用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到電流信號，向所述電流隔離模塊21輸出所述電流信號，所述模擬信號包括所述電流信號。
[0073]在本實施方式中，所述泄漏電流傳感器I實時檢測鐵芯接地線上的電流，本實施方式對于如何實現(xiàn)該電流檢測，在此不做限定。優(yōu)選地，為提高信號的抗噪能力，所述泄漏電流傳感器I檢測鐵芯接地線上的電流的過程中，輸出差分格式的電流信號。
[0074]另外，本實施方式對所述泄漏電流傳感器I可檢測的電流范圍，也不作限定。舉例說明，可對鐵芯接地線上的小電流進行小量程檢測并輸出(0-700mA)的電流信號，也可對鐵芯接地線上的大電流進行大量程檢測并輸出(0.1A-50A)的電流信號。
[0075]其中，如圖5所示的電流隔離模塊21用于:對所述電流信號依次進行去噪濾波、信號隔離和信號放大并得到模擬電流信號，并向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22輸出所述模擬電流信號。
[0076]具體地，電流隔離模塊21用于對電流信號進行信號處理，主要用于對電流信號依次進行去噪濾波、信號隔離和信號放大，如需對電流信號進行其他優(yōu)化，可在電流隔離模塊21進一步添加其它信號處理電路。
[0077]優(yōu)選地，對所述電流信號進行的去噪濾波為低通濾波，保留低頻的包含有鐵芯接地電流的成分，去除高頻的噪聲成分。
[0078]優(yōu)選地，對所述電流信號進行信號隔離的同時，還進行阻抗隔離，信號隔離和阻抗隔離所采用的電路在此不做限定。
[0079]其中，如圖5所示的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22用于:將所述模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊3輸出所述數(shù)字電流信號，所述數(shù)字信號包括所述數(shù)字電流信號。
[0080]具體地，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22主要對模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號，將轉(zhuǎn)換出的數(shù)字電流信號輸出給所述數(shù)據(jù)處理模塊3。當然，為了取得更好的模數(shù)轉(zhuǎn)換效果，可在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22添加其它電路，例如控制模擬/數(shù)字(Analogue-Digital，AD)轉(zhuǎn)換的采樣控制電路。
[0081]作為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22的一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22包括的采樣開關(guān)對電流信號進行采樣，采樣時由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22包括的采樣保持器進行信號保持，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22包括的AD采樣模塊將每一路模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號，并將每路的數(shù)字電流信號匯總后通過數(shù)據(jù)總線輸出至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22包括的FPGA輸出至所述數(shù)據(jù)處理模塊3。其中，由程序員預(yù)先對FPGA進行編程并確定數(shù)據(jù)傳輸方式，控制集中的數(shù)字電流信號以該數(shù)據(jù)傳輸方式向所述數(shù)據(jù)處理模塊3輸出。作為一【具體實施方式】，在所述數(shù)據(jù)處理模塊3包括的DSP模塊31與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22之間采用內(nèi)部系統(tǒng)總線連接，由FPGA以該數(shù)據(jù)傳輸方式并經(jīng)過該內(nèi)部系統(tǒng)總線向所述DSP模塊31輸出該數(shù)字電流信號。
[0082]圖6示出了圖5中所述電流隔離模塊21的具體電路，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0083]作為本實用新型一實施方式，參見圖6，所述電流隔離模塊21具有第一差分信號輸入端IN+、第二差分信號輸入端IN-和輸出端V0，所述第一差分信號輸入端IN+和所述第二差分信號輸入端IN-對應(yīng)接所述泄漏電流傳感器1，所述輸出端VO接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22。具體地，所述電流隔離模塊21通過第一差分信號輸入端IN+和第二差分信號輸入端IN-獲取所述泄漏電流傳感器I輸出的差分格式的電流信號，對所述電流信號依次進行去噪濾波、信號隔離和信號放大并得到模擬電流信號，從所述輸出端VO向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22輸出所述模擬電流信號。
[0084]參見圖6，所述電流隔離模塊21包括:第一電感L1、第二電感L2、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、滑動變阻器W1、第一二極管D1、第二二極管D2、隔離芯片Ul和放大芯片U2 ；
[0085]參見圖6，所述第一電感LI的第一端為所述電流隔離模塊21的第一差分信號輸入端IN+，所述第二電感L2的第一端為所述電流隔離模塊21的述第二差分信號輸入端IN-，所述放大芯片U2的輸出引腳為所述電流隔離模塊21的輸出端V0，所述第一電阻Rl的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電感LI的第二端和所述第三電阻R3的第一端，所述第二電阻R2的第一端和第二端對應(yīng)接所述第二電感L2的第二端和所述第四電阻R4的第一端，所述第七電容C7的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電阻Rl的第二端和所述第一電容Cl的第一端，所述第二電容C2的第一端和第二端對應(yīng)接所述第七電容C7的第二端和地，所述第一電容Cl的第二端接所述第二電阻R2第二端，所述第五電阻R5的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電阻Rl第二端和所述第二電阻R2第二端，所述滑動變阻器Wl的第一端、第二端和滑動端對應(yīng)接所述第三電阻R3第二端、所述第四電阻R4第二端和所述第三電容C3的第一端，所述第三電容C3的第二端接所述滑動變阻器Wl的第二端，所述第一二極管Dl的陰極和陽極對應(yīng)接所述第三電容C3的第一端和第二端，所述第二二極管D2的陽極和陰極對應(yīng)接所述第三電容C3的第一端和第二端，所述隔離芯片Ul的高電位基準端REF+、低電位基準端REF-、電源端EN、接地端GND、第一輸入端VI+、第二輸入端V1-、第一輸出端VO+和第二輸出端VO-對應(yīng)接基準電源、所述第四電阻R4的第二端、電源、地、所述第二二極管D2的陽極、所述第二二極管D2的陰極、所述第六電阻R6的第一端和所述第七電阻R7的第一端，所述第四電容C4的第一端和第二端對應(yīng)接電源和地，所述第八電阻R8和所述第五電容C5并聯(lián)在所述第六電阻R6的第二端和地之間，所述第九電阻R9和所述第六電容C6并聯(lián)在所述第七電阻R7的第二端和所述放大芯片U2的輸出端VOUT之間，所述放大芯片U2的正相輸入引腳VIN+和反相輸入引腳VIN-對應(yīng)接所述第六電阻R6的第二端和所述第七電阻R7的第二端。
[0086]優(yōu)選的，所述隔離芯片Ul采用HCPL-7800A-300實現(xiàn)。
[0087]優(yōu)選地，所述放大芯片U2采用TL072BCD實現(xiàn)。
[0088]如圖6所示的電流隔離模塊21的工作原理如下:從所述電流隔離模塊21通過第一差分信號輸入端IN+ (即所述第一電感LI的第一端)和第二差分信號輸入端IN-(即所述第二電感L2的第一端)獲取所述泄漏電流傳感器I輸出的差分格式的電流信號，經(jīng)過由第一電感L1、第二電感L2、第一電阻R1、第一電阻R1、第一電容Cl、第二電容C2和第七電容C7構(gòu)成的低通濾波電路對該差分格式的電流信號進行低通濾波，繼而經(jīng)過所述隔離芯片Ul進行信號隔離，再經(jīng)過放大芯片U2進行信號放大，從所述放大芯片U2的輸出引腳(所述電流隔離模塊21的輸出端V0)向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22輸出數(shù)字電流信號。
[0089]圖7示出了圖1中所述預(yù)處理模塊2的又一種組成結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分，詳述如下。
[0090]作為本實用新型一實施方式，參見圖7，所述泄漏電流傳感器I還與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22電連接。
[0091]其中，所述泄漏電流傳感器I具體用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到電壓信號，向所述電流隔離模塊21輸出所述電壓信號，所述模擬信號包括所述電壓信號。
[0092]在本實施方式中，所述泄漏電流傳感器I實時檢測鐵芯接地線上的電流，本實施方式對于如何實現(xiàn)該電流檢測，在此不做限定。
[0093]其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22用于:將所述電壓信號依次進行信號隔離、去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字電壓信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊3輸出所述數(shù)字電壓信號，所述數(shù)字信號包括所述數(shù)字電壓信號。
[0094]具體地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊22用于對電壓信號進行信號處理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，主要用于對所述電壓信號依次進行信號隔離、去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換，如需對電壓信號進行其他優(yōu)化，可在電流隔離模塊21進一步添加其它信號處理電路，例如在去噪濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間添加信號放大電路。
[0095]優(yōu)選地，對所述電壓信號進行的去噪濾波為低通濾波，保留低頻的包含有鐵芯接地電流的成分，去除高頻的噪聲成分。
[0096]優(yōu)選地，對所述電壓信號進行信號隔離的同時，還進行阻抗隔離，信號隔離和阻抗隔離所采用的電路在此不做限定。
[0097]作為本實用新型實施例一實施方式，上述的基于變壓器電流檢測電路還包括開關(guān)電路，數(shù)據(jù)處理子模塊32與開關(guān)電路通過總線連接，數(shù)據(jù)處理子模塊32可根據(jù)預(yù)設(shè)電流值與計算出的鐵芯接地電流的比較結(jié)果，通過該開關(guān)電路向其它驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動信號；例如，該驅(qū)動模塊為繼電器，該繼電器控制變壓器是否工作；當比較結(jié)果為“I”時，數(shù)據(jù)處理子模塊32通過該開關(guān)電路輸出導(dǎo)通信號，通過該導(dǎo)通信號控制繼電器停止變壓器工作；當比較結(jié)果為“O”時，數(shù)據(jù)處理子模塊32通過該開關(guān)電路輸出斷開信號，繼電器在檢測到該斷開信號，不對變壓器進行控制，變壓器正常工作。
[0098]本實用新型實施例還提供一種變壓器，所述變壓器包括上述的基于變壓器的電流檢測電路。
[0099]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于變壓器的電流檢測電路，包括數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于，還包括泄漏電流傳感器和預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊連接在所述泄漏電流傳感器與所述數(shù)據(jù)處理模塊之間； 所述泄漏電流傳感器用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到模擬信號，向所述預(yù)處理模塊輸出所述模擬信號； 所述預(yù)處理模塊用于:對所述模擬信號依次進行去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出所述數(shù)字信號； 所述數(shù)據(jù)處理模塊用于:對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流。2.如權(quán)利要求1所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊還用于: 比較預(yù)設(shè)電流值和計算出的鐵芯接地電流并輸出比較結(jié)果，使得用戶根據(jù)所述比較結(jié)果判斷變壓器的鐵芯是否單點接地。3.如權(quán)利要求2所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括DSP模塊和數(shù)據(jù)處理子模塊，所述DSP模塊分別與所述預(yù)處理模塊和所述數(shù)據(jù)處理子模塊電連接； 所述DSP模塊用于:對所述數(shù)字信號進行采樣并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)所述鐵芯接地電流數(shù)據(jù)計算出變壓器的鐵芯接地電流； 所述數(shù)據(jù)處理子模塊用于:比較預(yù)設(shè)電流值和計算出的鐵芯接地電流并輸出比較結(jié)果，使得用戶根據(jù)所述比較結(jié)果判斷變壓器的鐵芯是否單點接地。4.如權(quán)利要求3所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述基于變壓器的電流檢測電路還包括GPS對時模塊，所述GPS對時模塊與所述DSP模塊電連接，GPS對時模塊包括同步時鐘電路； 所述GPS對時模塊用于:從GPS網(wǎng)絡(luò)中獲取GPS時間，由所述同步時鐘電路基于所述GPS時間生成基準時鐘信號，向所述DSP模塊輸出所述基準時鐘信號； 所述DSP模塊具體用于:基于所述基準時鐘信號對所述數(shù)字信號進行采樣，并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)。5.如權(quán)利要求3所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理子模塊還用于:向所述DSP模塊輸出采樣頻率； 所述DSP模塊具體用于:基于所述采樣頻率對所述數(shù)字信號進行采樣，并得到鐵芯接地電流數(shù)據(jù)，根據(jù)每個周期的鐵芯接地電流數(shù)據(jù)分別計算出每個周期的鐵芯接地電流，所述周期為所述電流的周期。6.如權(quán)利要求3所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述基于變壓器的電流檢測電路還包括顯示模塊，所述顯示模塊分別與所述DSP模塊和所述數(shù)據(jù)處理子模塊連接； 所述顯示模塊用于:顯示所述DSP模塊計算出的鐵芯接地電流，和/或顯示所述數(shù)據(jù)處理子模塊輸出的比較結(jié)果。7.如權(quán)利要求1所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述預(yù)處理模塊包括電流隔離模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述電流隔離模塊分別與所述泄漏電流傳感器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接； 所述泄漏電流傳感器具體用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到電流信號，向所述電流隔離模塊輸出所述電流信號，所述模擬信號包括所述電流信號； 所述電流隔離模塊用于:對所述電流信號依次進行去噪濾波、信號隔離和信號放大并得到模擬電流信號，并向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出所述模擬電流信號； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于:將所述模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出所述數(shù)字電流信號，所述數(shù)字信號包括所述數(shù)字電流信號。8.如權(quán)利要求7所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述泄漏電流傳感器還與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電連接； 所述泄漏電流傳感器具體用于:檢測變壓器的鐵芯接地線上的電流并得到電壓信號，向所述電流隔離模塊輸出所述電壓信號，所述模擬信號包括所述電壓信號； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于:將所述電壓信號依次進行信號隔離、去噪濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換并得到數(shù)字電壓信號，向所述數(shù)據(jù)處理模塊輸出所述數(shù)字電壓信號，所述數(shù)字信號包括所述數(shù)字電壓信號。9.如權(quán)利要求7所述的基于變壓器的電流檢測電路，其特征在于，所述電流隔離模塊具有第一差分信號輸入端、第二差分信號輸入端和輸出端，所述第一差分信號輸入端和所述第二差分信號輸入端對應(yīng)接所述泄漏電流傳感器，所述輸出端接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 所述電流隔離模塊包括:第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容、第七電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、滑動變阻器、第一二極管、第二二極管、隔離芯片和放大芯片； 所述第一電感的第一端為所述電流隔離模塊的第一差分信號輸入端，所述第二電感的第一端為所述電流隔離模塊的述第二差分信號輸入端，所述放大芯片的輸出引腳為所述電流隔離模塊的輸出端，所述第一電阻的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電感的第二端和所述第三電阻的第一端，所述第二電阻的第一端和第二端對應(yīng)接所述第二電感的第二端和所述第四電阻的第一端，所述第七電容的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電阻的第二端和所述第一電容的第一端，所述第二電容的第一端和第二端對應(yīng)接所述第七電容的第二端和地，所述第一電容的第二端接所述第二電阻第二端，所述第五電阻的第一端和第二端對應(yīng)接所述第一電阻第二端和所述第二電阻第二端，所述滑動變阻器的第一端、第二端和滑動端對應(yīng)接所述第三電阻第二端、所述第四電阻第二端和所述第三電容的第一端，所述第三電容的第二端接所述滑動變阻器的第二端，所述第一二極管的陰極和陽極對應(yīng)接所述第三電容的第一端和第二端，所述第二二極管的陽極和陰極對應(yīng)接所述第三電容的第一端和第二端，所述隔離芯片的高電位基準端、低電位基準端、電源端、接地端、第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端對應(yīng)接基準電源、所述第四電阻的第二端、電源、地、所述第二二極管的陽極、所述第二二極管的陰極、所述第六電阻的第一端和所述第七電阻的第一端，所述第四電容的第一端和第二端對應(yīng)接電源和地，所述第八電阻和所述第五電容并聯(lián)在所述第六電阻的第二端和地之間，所述第九電阻和所述第六電容并聯(lián)在所述第七電阻的第二端和所述放大芯片的輸出端之間，所述放大芯片的正相輸入引腳和反相輸入引腳對應(yīng)接所述第六電阻的第二端和所述第七電阻的第二端。10.一種變壓器，其特征在于，所述變壓器包括權(quán)利要求1至9任一項所述的基于變壓器的電流檢測電路。
【文檔編號】G01R31-02GK204287307SQ201420664343
【發(fā)明者】李曉怡, 常仲科, 白興東, 丁金良, 王錦程, 劉永湘, 代俊 [申請人]國網(wǎng)甘肅省電力公司甘南供電公司