專利名稱：帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的信號處理單元，尤其涉及一種應用于電力系統(tǒng)電流或電壓測量的電子式互感器，屬于電力領域。
背景技術：
智能電網(wǎng)是以先進的通信技術、傳感器技術、信息技術為基礎、以電網(wǎng)設備間的信息交互為手段、以實現(xiàn)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、節(jié)能為目的的先進的現(xiàn)代化電力系統(tǒng)。從以上智能電網(wǎng)的概念可知，通過各種傳感器對電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、供電等各個環(huán)節(jié)的關鍵設備運行狀況進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)整合，獲取實時數(shù)據(jù)，并提供各種信息交互，這是實現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要的手段。電子式互感器是智能電網(wǎng)建設中的核心關鍵一次設備。目前，在電力系統(tǒng)中，具有批量應用的電子式互感器均為有源電子式互感器，但有源電子式互感器的信號處理單元是由許多電子元器件組成，且一般置于環(huán)境較為惡劣的室外高壓側端，因此信號處理單元的壽命受到整個環(huán)境的溫度、濕度因素制約，失效率較高，但目前國內(nèi)可提供電子式互感器的相關廠家均沒有對其信號處理單元電路轉換電路關鍵狀態(tài)及所處環(huán)境的溫濕度的進行監(jiān)控，更沒有進行有效的失效后評估，也無法取證，而只是采用在制作過程中對電路元器件進行嚴格的篩選進行控制，這樣缺乏對核心設備關鍵部位的實時在線狀態(tài)監(jiān)測，不利于智能電網(wǎng)的可視化建設。

實用新型內(nèi)容為了克服以上所述現(xiàn)有電子式互感器的不足，本實用新型提供一種能夠?qū)ジ衅鬟M行狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器。本實用新型的技術方案如下一種帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器，包括互感器和信號處理單元，模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路、控制器和光口，由互感器采集的模擬信號依次經(jīng)過模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路轉換成數(shù)字信號后被送入控制器，控制器輸出的信號經(jīng)過光口被轉換成光信號，所述的電子式互感器還包括溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路，所述的溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路輸出的數(shù)字信號被送入控制器，由所述控制器對模數(shù)轉換電路和溫濕度傳感器進行控制并將接收的數(shù)字信號打包后輸出。優(yōu)選地，本實用新型的帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器，所述控制器為一個復雜可編程邏輯器件或者一個現(xiàn)場可編程門陣列。本實用新型將電子式互感器輸入的模擬信號轉換為數(shù)字信號，同時探測芯片對關鍵電平及光器件(光口)狀態(tài)進行檢測，采集裝置周圍的溫濕度，將信號和溫濕度數(shù)據(jù)打包通過光纖發(fā)送給二次設備；整個裝置的最大功耗不超過100mW。本實用新型在完成電流或電壓信號采集和傳輸?shù)耐瑫r，還進行了自身狀態(tài)監(jiān)測，為故障預警和故障檢測提供了一種途徑。
圖1為本實用新型在電子式互感器及信號處理單元的位置示意圖。其中1為電子式電流互感器中信號處理單元放置位置，2為電子式電壓互感器中信號處理單元放置位置， 3為與二次設備相連的光纖輸出端口。圖2為本實用新型的功能原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的說明。參見圖1，信號處理單元安裝在電子式互感器的適當位置。若為電流互感器，則安裝在1所示的互感器柱體頂端，通過感應線圈和激光器復合取能，光纖通過柱體從下端引出；若為電壓互感器，則安裝在2所示的互感器柱體底端，通過220V工頻電壓取能；若為組合式電子式互感器，則分別安裝在1和2所示位置，分別供能。3為二次側設備，與互感器通過光纖通信。其高壓側信號處理單元包含模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路，溫濕度傳感器，可對信號處理單元的關鍵電平、關鍵器件及所處的環(huán)境溫濕度進行實時狀態(tài)監(jiān)測，為信號處理單元后續(xù)的失效故障原因進行分析和評估提供合理的有效的證據(jù)。電子式互感器信號處理單元將輸入模擬信號經(jīng)過模擬調(diào)理電路，使之符合模數(shù)轉換芯片的轉換范圍；通過復雜可編程邏輯器件(CPLD)或者現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來控制模數(shù)轉換芯片的工作并接收轉換后的數(shù)字信號；處理單元包含超低功耗電平探測芯片對關鍵電平及光器件狀態(tài)進行檢測，同時也通過CPLD或FPGA控制一個溫濕度傳感芯片的工作，并接收采集的溫濕度數(shù)據(jù)；CPLD或FPGA將此兩路數(shù)據(jù)打包成一路數(shù)據(jù)，并進行CRC校驗，然后將數(shù)據(jù)包以FT3協(xié)議格式或者串行通信協(xié)議發(fā)送。二次設備在接收到數(shù)據(jù)后將基準電平、光口狀態(tài)、溫濕度等信息還原為實際值即可判斷當前信號處理單元的工作環(huán)境。信號處理單元全部采用超低功耗電子器件，并合理控制電路的工作狀態(tài)，保證信號處理單元的低功耗工作。在如圖2所示實施例中，電子式互感器傳感頭部分輸入模擬小信號，本實用新型的模擬信號調(diào)理部分將輸入信號的峰值范圍調(diào)整至模數(shù)轉換芯片的轉換范圍以內(nèi)，然后與基準電壓復合，將信號電平抬高至正電壓輸入到模數(shù)轉換芯片中。通過對復雜可編程邏輯器件(CPLD)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)進行編程，控制模數(shù)轉換芯片的正常工作，并接收模數(shù)轉換芯片輸出的數(shù)字信號并存儲在CPLD或FPGA的寄存器中，處理單元包含超低功耗電平探測芯片對關鍵電平及光器件狀態(tài)進行檢測，同時通過對CPLD或FPGA編程以控制溫濕度傳感芯片，并接收芯片輸出的數(shù)字信號。模數(shù)轉換芯片、關鍵電平及光器件狀態(tài)檢測電路和溫濕度傳感芯片的采集頻率通過CPLD或FPGA編程可調(diào)。在CPLD或FPGA中將兩路數(shù)字信號合并成一個數(shù)據(jù)，進行CRC校驗后合并為一個數(shù)據(jù)包，并通過光纖發(fā)送至二次設備。
權利要求1.一種帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器，包括互感器和信號處理單元，模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路、控制器和光口，由互感器采集的模擬信號依次經(jīng)過模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路轉換成數(shù)字信號后被送入控制器，控制器輸出的信號經(jīng)過光口被轉換成光信號，其特征在于，所述的電子式互感器還包括溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路，所述的溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路輸出的數(shù)字信號被送入控制器，由所述控制器對模數(shù)轉換電路和溫濕度傳感器進行控制并將接收的數(shù)字信號打包后輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器，其特征是所述控制器為一個復雜可編程邏輯器件或者一個現(xiàn)場可編程門陣列。
專利摘要本實用新型屬于電力系統(tǒng)電流或電壓測量技術領域，涉及一種帶有在線狀態(tài)監(jiān)測的電子式互感器，包括互感器和信號處理單元，模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路、控制器和光口，由互感器采集的模擬信號依次經(jīng)過模擬信號調(diào)理電路、模數(shù)轉換電路轉換成數(shù)字信號后被送入控制器，控制器輸出的信號經(jīng)過光口被轉換成光信號，所述的電子式互感器還包括溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路，所述的溫濕度傳感器、模數(shù)轉換基準電平探測電路、光口狀態(tài)探測電路輸出的數(shù)字信號被送入控制器，由所述控制器對模數(shù)轉換電路和溫濕度傳感器進行控制并將接收的數(shù)字信號打包后輸出。本實用新型在完成電流或電壓信號采集和傳輸?shù)耐瑫r，還進行了自身狀態(tài)監(jiān)測，為故障檢測提供了一種途徑。
文檔編號G01D21/02GK202025032SQ20102069001
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者劉立斌, 崔新友, 文濤, 方兵, 魏忠誠 申請人:武漢烽火富華電氣有限責任公司