多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，包括電壓傳感器、電流傳感器、振動加速度傳感器、移相放大電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、DSP、雙口RAM和MCU，電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端和振動加速度傳感器的輸出端分別連接移相放大電路的輸入端，移相放大電路的輸出端連接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端連接DSP的輸入端，DSP與MCU通過雙口RAM進行連接，電流傳感器和電壓傳感器分別連接變電站的電流互感器二次側(cè)、電壓互感器二次側(cè)，振動加速度傳感器安裝于電力變壓器三相繞組在油箱側(cè)壁的對應位置。
【專利說明】多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力變壓器故障診斷【技術領域】，具體涉及多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置。

【背景技術】
[0002]電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的輸變電設備之一，連接多個電壓等級，在電網(wǎng)中處于樞紐地位。其運行的安全可靠性直接影響電網(wǎng)的運行安全，提高電力變壓器的運行可靠性，對整個電網(wǎng)的安全可靠運行具有十分重要的意義。
[0003]電力變壓器故障包括機械故障，絕緣故障，過熱故障等，多數(shù)絕緣故障由機械故障引起。關于大型電力變壓器故障的統(tǒng)計報告中大約有60%以上屬于繞組內(nèi)部機械故障，通過統(tǒng)計分析得出因繞組變形、繞組壓緊松動等引起的機械故障是變壓器故障的主要組成部分，因此為了能保證變壓器運行的安全可靠性，開展變壓器繞組運行狀態(tài)的研究顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出了多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測
>J-U ρ?α裝直。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，包括電壓傳感器、電流傳感器、振動加速度傳感器、移相放大電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、DSP、雙口 RAM和MCU (微控制單元)。
[0007]電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端和振動加速度傳感器的輸出端分別連接移相放大電路的輸入端，移相放大電路的輸出端連接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端連接DSP的輸入端，DSP與MCU通過雙口 RAM進行連接。
[0008]電流傳感器和電壓傳感器分別連接變電站的電流互感器二次側(cè)、電壓互感器二次側(cè)。
[0009]振動加速度傳感器安裝于電力變壓器三相繞組在油箱側(cè)壁的對應位置。
[0010]所述的移相放大電路，包括運算放大器、第一電容、第二電容、第三電容、反饋電阻、第一滑動變阻器和第二滑動變阻器，運算放大器的輸入端并聯(lián)兩個反接的二極管，運算放大器的輸出端連接第三電容的一端，第三電容的另一端接地，運算放大器的輸入端還連接第一滑動變阻器的一端，第一滑動變阻器的另一端連接反饋電阻的一端，反饋電阻的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二滑動變阻器的一端，第二滑動變阻器的另一端連接第一電容的一端，第一電容的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二電容的一端，第二電容的另一端連接運算放大器的輸出端。
[0011]所述的信號調(diào)理電路，包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻，第一運算放大器的負輸入端連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端接地，第一運算放大器的正輸入端連接第四電阻的一端，第一運算放大器的負輸入端還連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器的正輸入端還連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的負輸入端與輸出端短接，第一運算放大器的輸出端連接第五電阻的一端，第五電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的輸出端還連接第六電阻的一端，第六電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的正輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端。
[0012]所述的A/D轉(zhuǎn)換控制電路包括兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片，且兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片級聯(lián)。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型建立了多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，采集各相繞組電流、各相繞組電壓及各相繞組機械振動參量綜合信息，并通過變壓器繞組正常及故障不同狀態(tài)特性試驗，建立基于電抗信號和振動信號的變壓器繞組狀態(tài)的雙信號組合采集裝置，用來解決當今變壓器繞組故障診斷存在的診斷信號單一化及無法實時在線監(jiān)測繞組運行狀況等問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實施方式中多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本實施方式中多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置中移相放大電路的電路圖；
[0016]圖3為本實施方式中多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置中信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路及DSP的電路連接圖；
[0017]圖4為本實施方式中多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置中DSP、雙口RAM、MCU和OLED液晶顯示電路的電路連接圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型【具體實施方式】加以詳細的說明。
[0019]多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，如圖1所示，包括電壓傳感器、電流傳感器、振動加速度傳感器、移相放大電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、DSP、雙口RAM 和 MCU。
[0020]電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端和振動加速度傳感器的輸出端分別連接移相放大電路的輸入端，移相放大電路的輸出端連接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端連接DSP的輸入端，DSP與MCU通過雙口 RAM進行連接。
[0021]電流傳感器和電壓傳感器分別連接變電站的電流互感器二次側(cè)、電壓互感器二次側(cè)。
[0022]本實施方式中，選用型號為SCT254FK的電流傳感器，選用星格公司的型號為SPT204A的電壓傳感器。
[0023]振動加速度傳感器安裝于電力變壓器三相繞組在油箱側(cè)壁的對應位置。
[0024]本實施方式中，選用朗斯公司型號為LC0154的振動加速度傳感器。
[0025]如圖2所示，移相放大電路用于將采集的信號進行去耦和濾波處理，包括運算放大器、第一電容、第二電容C2、第三電容C3、反饋電阻R、第一滑動變阻器r和第二滑動變阻器r'，運算放大器的輸入端并聯(lián)兩個反接的二極管，運算放大器的輸出端連接第三電容C3的一端，第三電容C3的另一端接地，運算放大器的輸入端還連接第一滑動變阻器r的一端，第一滑動變阻器r的另一端連接反饋電阻R的一端，反饋電阻R的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二滑動變阻器r'的一端，第二滑動變阻器r'的另一端連接第一電容C1的一端，第一電容C1的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二電容C2的一端，第二電容C2的另一端連接運算放大器的輸出端。電容C2和C3選用400至100pF的小電容，用來去耦和濾波。運算放大器精度使用0P07系列，可以較容易達到較高的精度和較好的穩(wěn)定性。
[0026]如圖3所示，信號調(diào)理電路用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成全差分輸入信號，包括第一運算放大器、第二運算放大器、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和第六電阻R6，第一運算放大器的負輸入端連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端接地，第一運算放大器的正輸入端連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接雙極性輸入端，第一運算放大器的負輸入端還連接第一電阻R1的一端，第一電阻R1的另一端連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器的正輸入端還連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的負輸入端與輸出端短接，第一運算放大器的輸出端連接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的+IN端，第二運算放大器的輸出端還連接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的-1N端,第二運算放大器的正輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的+15V電壓端。
[0027]所選用的第三電阻R3為4k Ω，第四電阻R4為20k Ω，第五電阻R5為1.2k Ω，第六電阻R6為1.2kQ，
[0028]信號調(diào)理電路的第一運算放大器和第二運算放大器采用運算放大芯片0ΡΑ227，并通過電阻札、R2使雙極性輸入范圍為±2.5V，±5V，± 1V之間。
[0029]R1為Ik Ω R2為5k Ω時，雙極性輸入為土 10V，R1為2k Ω R2為1k Ω時，雙極性輸入為±5V，R1為4kQR2為20kΩ時，雙極性輸入為±2.5V。
[0030]A/D轉(zhuǎn)換控制電路包括兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片，且兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片級聯(lián)，選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片的型號為ADS8365，
[0031]ADS8364的數(shù)據(jù)讀出方式主要包括直接地址讀方式、循環(huán)讀方式、FIFO讀方式三種，本實施方式中選擇直接地址讀方式。
[0032]每片ADS8364芯片可以實現(xiàn)六路信號的同步采集，兩片ADS8364可實現(xiàn)十二路信號的同步采集，實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的功能。
[0033]DSP 的型號為 TMS320F28335。
[0034]ADS8365 的 A0、Al、A2、CS、RD、EOC、CLK 端分別連接 TMS320F28335 的 XAO、XAl、XA2、CS、RE、XINTl、RWM5 端，ADS8365 的 DO ?D15 端連接 TMS320F28335 的 DO ?D15 端，ADS8365的BYTE和ADD端接地。
[0035]了]\^32(^2833505?通過控制42，41，40端口的電平使其為001，010?101，來控制轉(zhuǎn)換通道CHAO，CHAl?CHCl。當六通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后會產(chǎn)生一個EOC信號來通知DSP轉(zhuǎn)換結(jié)束，DSP檢測到此信號后將讀信號RD置低，從而將轉(zhuǎn)換后的信號依次讀入DSP中，完成一組數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0036]如圖4所示，DSP、雙口 RAM、MCU和OLED液晶顯示電路的電路連接圖，TMS320F28335DSP 的 R/W、DS、RD、READY 端分別連接雙口 RAM 的 R/W、CEl、OEl、BUSYl 端，TMS320F28335DSP 的 DO ?D7 連接雙口 RAM 的 DO ?D7L，TMS320F28335DSP 的 AO ?AlO 連接雙口 RAM 的 AO ?A1l，雙口 RAM 的 R/WK、CEe, OEe, BUSYe 端分別連接 MCU 的 WR、ALE、RD、RDY 端，TMS320F28335DSP 的 DO ?D7K 端連接雙口 RAM 的 PBO ?PB7 端，TMS320F28335DSP與雙口 RAM的連接時需要對單片機進行總線擴展，利用鎖存器的鎖存功能，通過使能控制，采用I/O 口分時復用的方式來實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)的讀寫，TMS320F28335DSP的AO?A7K端通過鎖存器連接雙口 RAM的PBO?PB7，TMS320F28335DSP的A8?A1k端連接雙口 RAM的PB8 ?PBlO 端。
[0037]DSP與MCU進行數(shù)據(jù)交換時，為避免對同一地址進行寫操作而產(chǎn)生沖突，設計中將CY7C026地址空間分為兩個區(qū)域，分別分配給DSP和單片機使用，二者只能在分配給自己的空間內(nèi)進行寫操作，在對方區(qū)域內(nèi)進行讀操作，這樣就可以避免沖突產(chǎn)生，提高了數(shù)據(jù)交換可靠性。
[0038]本實施方式中，選用OLED液晶顯示器作為人機交互界面，選用集成SSD13050LED驅(qū)動器的VGY12864C顯示模塊，利用OLED顯示模塊提升了監(jiān)測系統(tǒng)的就地顯示能力，也擴展了其應用環(huán)境范圍。MCU可以通過連接OLED液晶顯示器來顯示，MCU的PC8、PC9、PClO端分別連接OLED的DC、WR、RD端，MCU的PCO?PC7端連接OLED的DBO?DB7端，MCU的PCll端連接OLED的CS端，MCU的PC12端連接OLED的RST端。
[0039]本實施方式中，選用工業(yè)級的芯片和元件，采用合理PCB布局和制造工藝，以切斷各種電磁耦合的干擾，盡可能保證整個系統(tǒng)的高度可靠性，采取了以下措施:
[0040]本實施方式中，選用工業(yè)級的芯片和元件，采用合理PCB布局和制造工藝，以切斷各種電磁耦合的干擾，盡可能保證整個系統(tǒng)的高度可靠性，采取了以下措施:
[0041](I)隔離和屏蔽措施。輸入、輸出電路通過光耦合器進行有效隔離。二次回路布線時將強、弱電信號線分開，實現(xiàn)隔離，避免了回路間相互感應和互擾影響，印刷電路板的布線將信號線與電源線分開、數(shù)字線路與模擬電路分開，起到很好的電路隔離效果。
[0042](2)電源電路的處理。在電源正、負極間并接大容量的電容，且所有插件和芯片的電源和地之間都有退耦電容，電源零線采取浮空的方式，可以盡量減少電源線與機殼之間的分布電容，避免干擾。
【權(quán)利要求】
1.多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，包括電壓傳感器、電流傳感器、振動加速度傳感器、移相放大電路、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、DSP、雙口 RAM和 MCU ； 電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端和振動加速度傳感器的輸出端分別連接移相放大電路的輸入端，移相放大電路的輸出端連接信號調(diào)理電路的輸入端，信號調(diào)理電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端連接DSP的輸入端，DSP與MCU通過雙口 RAM進行連接； 電流傳感器和電壓傳感器分別連接變電站的電流互感器二次側(cè)、電壓互感器二次側(cè)； 振動加速度傳感器安裝于電力變壓器三相繞組在油箱側(cè)壁的對應位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的移相放大電路，包括運算放大器、第一電容、第二電容、第三電容、反饋電阻、第一滑動變阻器和第二滑動變阻器，運算放大器的輸入端并聯(lián)兩個反接的二極管，運算放大器的輸出端連接第三電容的一端，第三電容的另一端接地，運算放大器的輸入端還連接第一滑動變阻器的一端，第一滑動變阻器的另一端連接反饋電阻的一端，反饋電阻的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二滑動變阻器的一端，第二滑動變阻器的另一端連接第一電容的一端，第一電容的另一端連接運算放大器的輸出端，運算放大器的輸入端還連接第二電容的一端，第二電容的另一端連接運算放大器的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的信號調(diào)理電路，包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻和第六電阻，第一運算放大器的負輸入端連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端接地，第一運算放大器的正輸入端連接第四電阻的一端，第一運算放大器的負輸入端還連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器的正輸入端還連接第二電阻的一端，第二電阻的另一端連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器的負輸入端與輸出端短接，第一運算放大器的輸出端連接第五電阻的一端，第五電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的輸出端還連接第六電阻的一端，第六電阻的另一端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，第二運算放大器的正輸入端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多信息融合的電力變壓器繞組在線監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的A/D轉(zhuǎn)換控制電路包括兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片，且兩個A/D轉(zhuǎn)換芯片級聯(lián)。
【文檔編號】G01R31/00GK204129139SQ201420575489
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】張彬, 徐建源, 林莘, 王奕飛 申請人:沈陽工業(yè)大學