專(zhuān)利名稱(chēng)：基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于電力設(shè)備監(jiān)
測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行，需要對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)， 并對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)報(bào)和診斷，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠完成電力設(shè)備的狀態(tài)跟蹤，是實(shí)施狀態(tài) 維修的必由之路。然而，現(xiàn)在大部分的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采集信號(hào)的方式大多是采用電線(xiàn)電 纜長(zhǎng)距離傳輸模擬信號(hào)，即傳感器將測(cè)得的電力設(shè)備運(yùn)行信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和處理后通過(guò) 電線(xiàn)電纜長(zhǎng)距離傳輸給工控機(jī)，這種結(jié)構(gòu)存在以下弊端 1、由于一般電站或電廠，被測(cè)設(shè)備(如電流互感器、電壓互感器、耦合電容器、變 壓器套管、鐵芯、避雷器等)相距很遠(yuǎn)，幾乎遍布整個(gè)電站，所以這種結(jié)構(gòu)中每個(gè)被測(cè)設(shè)備 對(duì)應(yīng)的傳感器(主要用于采集信號(hào))可以安裝在設(shè)備旁邊，但傳感器的輸出到數(shù)據(jù)處理單 元的距離是很遠(yuǎn)的，可能達(dá)到五六十米，這樣勢(shì)必造成信號(hào)的衰減和失真，同時(shí)由于電站內(nèi) 惡劣的電磁環(huán)境，更加給模擬信號(hào)的傳輸造成嚴(yán)重干擾，使數(shù)據(jù)處理單元接收到的數(shù)據(jù)不 準(zhǔn)確。 2、系統(tǒng)工作時(shí)，為了監(jiān)測(cè)被測(cè)設(shè)備(容性設(shè)備)的介質(zhì)損耗，即在某時(shí)刻，流經(jīng)容
性設(shè)備接地線(xiàn)的泄漏電流和母線(xiàn)上電流的相角差，一般取PT的信號(hào)代替母線(xiàn)上的信號(hào)作
為參考；嚴(yán)格上要求采集到的被測(cè)設(shè)備的信號(hào)和參考信號(hào)為同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，然后二者才
有可比性，才能真正反映出設(shè)備的運(yùn)行情況，但以上結(jié)構(gòu)受數(shù)據(jù)處理單元中程序的制約，不
能同時(shí)轉(zhuǎn)換兩個(gè)端口的模擬數(shù)據(jù)，故沒(méi)能使兩個(gè)信號(hào)完全達(dá)到真正意義的同步。 3、有些結(jié)構(gòu)考慮將A/D轉(zhuǎn)換部分提前到被測(cè)設(shè)備附近，也就是傳感器輸出模擬信
號(hào)后馬上進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)電線(xiàn)電纜傳給數(shù)據(jù)處理單元；這
樣的結(jié)構(gòu)中，干擾是非常嚴(yán)重的，A/D轉(zhuǎn)換單元是數(shù)據(jù)采集和處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，太靠近干擾
源，勢(shì)必造成嚴(yán)重的電磁干擾，使采集的數(shù)據(jù)大大失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、抗干擾能力強(qiáng)、被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào) 真正的同步、避免信號(hào)衰減和失真的基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其技 術(shù)方案為 包括工控機(jī)、兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器和安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備上的傳感器，其特征在 于增設(shè)數(shù)據(jù)處理單元、兩個(gè)激光泵、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊和3個(gè)無(wú)源穿芯式電流傳感器，其 中ABC三相末屏接地線(xiàn)穿過(guò)3個(gè)電流傳感器，安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備上的傳感器的輸出端接 一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器，3個(gè)電流傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)接另一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器，且兩個(gè)多路 A/D轉(zhuǎn)換器及與其連接的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊均靠近各自連接的傳感器或電流傳感器安裝， 兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端對(duì)應(yīng)經(jīng)兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊，由光纖接兩個(gè)激光泵，兩個(gè)激光泵均經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元接工控機(jī)。 所述的基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理單元采用標(biāo)準(zhǔn)的 PC104工控板，帶有以太網(wǎng)接口 ，與激光泵之間用以太網(wǎng)連接，工控機(jī)經(jīng)RS485接口接數(shù)據(jù) 處理單元。 所述的基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊均包括 充電二極管D、放大器F、電阻Rl-3、二極管DTl-2、電容Cl-2和運(yùn)算放大器U，其中充電二極 管D的輸入端經(jīng)光纖接激光泵，輸出端經(jīng)放大器F分別接運(yùn)算放大器U的輸入端和二極管 DT1-2的一端，二極管DT1-2的一端的另一端分別經(jīng)電容Cl-2接地、并對(duì)應(yīng)接電阻R2-3的 一端，電阻R2-3的另一端相接后接運(yùn)算放大器U的另一輸入端，兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊中的兩 個(gè)運(yùn)算放大器U的輸出端均對(duì)應(yīng)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器2接傳感器3、電流傳感器，電阻Rl與放大器 F并接。 其工作原理為兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器及與其連接的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊均靠近各自 連接的傳感器或電流傳感器安裝，避免受到長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的信號(hào)衰減和失真，電流傳感 器為無(wú)源穿芯式電流傳感器，所以A/D轉(zhuǎn)換不會(huì)收到被測(cè)設(shè)備的惡劣的電磁干擾。多個(gè)傳 感器將測(cè)得的被測(cè)設(shè)備信號(hào)及電流傳感器將測(cè)得的ABC三相末屏接地線(xiàn)信號(hào)對(duì)應(yīng)的輸出 到兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，由兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器分別將兩路信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后輸出到對(duì)應(yīng)的光 電轉(zhuǎn)換模塊，激光泵經(jīng)光纖提供給光電轉(zhuǎn)換和多路A/D轉(zhuǎn)換單元能量的同時(shí)，也受控于數(shù) 據(jù)處理單元，輸出對(duì)該單元的控制信息，數(shù)據(jù)處理單元采用標(biāo)準(zhǔn)的PC104工控板，帶有以太 網(wǎng)接口 ，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，當(dāng)需要采集數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)廣播形式控制兩 個(gè)激光泵同時(shí)發(fā)出開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換的控制命令，這樣兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊和兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換 器同時(shí)工作，保證了采集到的被測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)和參考信號(hào)的數(shù)據(jù)為同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，同時(shí)激 光泵具有保存數(shù)據(jù)的能力，最后數(shù)據(jù)處理單元收到的數(shù)據(jù)即為被測(cè)設(shè)備和參考信號(hào)同一時(shí) 刻的數(shù)據(jù)，二者才真正達(dá)到同步，更具有可比性，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，工控機(jī)主要作為人機(jī) 接口 ，裝有本系統(tǒng)的專(zhuān)用軟件及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)等，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽、參數(shù)設(shè)置、采集控制等 相關(guān)操作，需要進(jìn)行的命令控制和操作，系統(tǒng)軟件將通過(guò)RS485或其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳送給數(shù) 據(jù)處理單元，同樣數(shù)據(jù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)及一些系統(tǒng)相關(guān)信息也通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳送給 工控機(jī)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn) 1、光電轉(zhuǎn)換模塊及多路A/D轉(zhuǎn)換器靠近傳感器安裝，大大減少了傳感器輸出的模 擬信號(hào)的傳輸距離，避免受到長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的信號(hào)衰減和失真； 2、A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，通過(guò)百米光纖傳送給數(shù)據(jù)處理單元，而傳感器為無(wú)源穿芯式電 流傳感器，即光電轉(zhuǎn)換及多路A/D轉(zhuǎn)換單元與其它部分是用光隔離的，所以A/D轉(zhuǎn)換不會(huì)收 到被測(cè)設(shè)備的惡劣的電磁干擾； 3、被測(cè)信號(hào)和參考信號(hào)真正的同步，二者更加具有可比性； 4、用光來(lái)代替電線(xiàn)電纜傳輸信號(hào)和能量，避免遠(yuǎn)距離傳輸模擬信號(hào)，信號(hào)衰減和 失真。


圖1是本發(fā)明的工作原理框4
圖2是一路光電轉(zhuǎn)換模塊及與多路A/D轉(zhuǎn)換器連接的電路圖。 圖中1、工控機(jī)2、多路A/D轉(zhuǎn)換器3、傳感器4、數(shù)據(jù)處理單元 5、激光泵
6、光電轉(zhuǎn)換模塊7、電流傳感器8、被測(cè)設(shè)備9、末屏接地線(xiàn)
具體實(shí)施例方式
在圖l-2所示的實(shí)施例中數(shù)據(jù)處理單元4采用標(biāo)準(zhǔn)的PC104工控板，帶有以太網(wǎng) 接口 ，工控機(jī)1經(jīng)RS485接口接數(shù)據(jù)處理單元4，數(shù)據(jù)處理單元4與激光泵5之間用以太網(wǎng) 連接。ABC三相末屏接地線(xiàn)9穿過(guò)3個(gè)電流傳感器7，安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備8上的傳感器3 的輸出端接一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器2， 3個(gè)電流傳感器7的輸出端對(duì)應(yīng)接另一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換 器2，且兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器2及與其連接的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊6均靠近各自連接的傳感器 3或電流傳感器7安裝，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊6均包括充電二極管D、放大器F、電阻Rl-3、二 極管DTl-2、電容Cl-2和運(yùn)算放大器U，其中充電二極管D的輸入端經(jīng)光纖接激光泵5，輸出 端經(jīng)放大器F分別接運(yùn)算放大器U的輸入端和二極管DT1-2的一端，二極管DT1-2的一端 的另一端分別經(jīng)電容Cl-2接地、并對(duì)應(yīng)接電阻R2-3的一端，電阻R2-3的另一端相接后接 運(yùn)算放大器U的另一輸入端，兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊6中的兩個(gè)運(yùn)算放大器U的輸出端均對(duì)應(yīng) 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器2接傳感器3、電流傳感器7，電阻Rl與放大器F并接。
權(quán)利要求
一種基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括工控機(jī)(1)、兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器(2)和安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備(8)上的傳感器(3)，其特征在于增設(shè)數(shù)據(jù)處理單元(4)、兩個(gè)激光泵(5)、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)和3個(gè)無(wú)源穿芯式電流傳感器(7)，其中ABC三相末屏接地線(xiàn)(9)穿過(guò)3個(gè)電流傳感器(7)，安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備(8)上的傳感器(3)的輸出端接一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器(2)，3個(gè)電流傳感器(7)的輸出端對(duì)應(yīng)接另一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器(2)，且兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器(2)及與其連接的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)均靠近各自連接的傳感器(3)或電流傳感器(7)安裝，兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器(2)的輸出端對(duì)應(yīng)經(jīng)兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)，由光纖接兩個(gè)激光泵(5)，兩個(gè)激光泵(5)均經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元(4)接工控機(jī)(1)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 數(shù)據(jù)處理單元(4)采用標(biāo)準(zhǔn)的PC104工控板，帶有以太網(wǎng)接口，與激光泵(5)之間用以太網(wǎng) 連接，工控機(jī)(1)經(jīng)RS485接口接數(shù)據(jù)處理單元(4)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 每個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)均包括充電二極管D、放大器F、電阻Rl-3、二極管DTl-2、電容Cl-2 和運(yùn)算放大器U，其中充電二極管D的輸入端經(jīng)光纖接激光泵(5)，輸出端經(jīng)放大器F分別 接運(yùn)算放大器U的輸入端和二極管DT1-2的一端，二極管DTl-2的一端的另一端分別經(jīng)電 容Cl-2接地、并對(duì)應(yīng)接電阻R2-3的一端，電阻R2-3的另一端相接后接運(yùn)算放大器U的另 一輸入端，兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊(6)中的兩個(gè)運(yùn)算放大器U的輸出端均對(duì)應(yīng)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器(2) 接傳感器(3)、電流傳感器(7)，電阻Rl與放大器F并接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于激光泵的電力設(shè)備運(yùn)行狀況在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括工控機(jī)、兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器和安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備上的傳感器，其特征在于增設(shè)數(shù)據(jù)處理單元、兩個(gè)激光泵、兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊和3個(gè)無(wú)源穿芯式電流傳感器，其中ABC三相末屏接地線(xiàn)穿過(guò)3個(gè)電流傳感器，安裝在多個(gè)被測(cè)設(shè)備上的傳感器的輸出端接一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器，3個(gè)電流傳感器的輸出端對(duì)應(yīng)接另一個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器，且兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器及與其連接的兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊均靠近各自連接的傳感器或電流傳感器安裝，兩個(gè)多路A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端對(duì)應(yīng)經(jīng)兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊，由光纖接兩個(gè)激光泵，兩個(gè)激光泵均經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元接工控機(jī)。本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，避免信號(hào)衰減和失真，工作性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101762756SQ200910018090
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者孫曉龍, 王會(huì)海, 王祥瑞 申請(qǐng)人:山東中瑞電氣有限公司