一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括信號(hào)采集部分、信號(hào)傳輸部分、信號(hào)處理部分，所述信號(hào)采集部分將獲取到的變電站的磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)所述信號(hào)傳輸部分提供給所述信號(hào)處理部分。
【專利說(shuō)明】一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]研究變電站尤其是智能化、數(shù)字化變電站內(nèi)瞬態(tài)電磁干擾問(wèn)題，掌握干擾源的分布情況和變化規(guī)律，是進(jìn)行變電站電磁兼容防護(hù)的前提，是保證變電站內(nèi)一次和二次設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。瞬態(tài)電磁干擾的特殊性決定了普通的電磁場(chǎng)測(cè)量手段難以勝任對(duì)瞬態(tài)電磁場(chǎng)的測(cè)量和記錄。
[0003]有必要開(kāi)發(fā)一種新型的瞬態(tài)電磁場(chǎng)測(cè)量工具，這種工具不僅能夠測(cè)量瞬態(tài)電磁場(chǎng)的幅值和方向，還能夠記錄電磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的波形，并且能夠適應(yīng)變電站特殊的工作環(huán)境。通過(guò)這種工具對(duì)變電站瞬態(tài)電磁干擾進(jìn)行測(cè)量和分析，能夠?yàn)樽冸娬舅矐B(tài)電磁干擾問(wèn)題的研究提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為變電站電磁兼容設(shè)計(jì)提供依據(jù)，為目前已出現(xiàn)過(guò)的故障現(xiàn)象的產(chǎn)生原因提供依據(jù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其能夠測(cè)量三維空間磁場(chǎng)的變化情況，并且實(shí)現(xiàn)了電磁隔離和光電隔離。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:本實(shí)用新型涉及本實(shí)用新型涉及一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括信號(hào)采集部分、信號(hào)傳輸部分、信號(hào)處理部分，所述信號(hào)采集部分將獲取到的變電站的磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)所述信號(hào)傳輸部分提供給所述信號(hào)處理部分，特征在于:
[0006]所述信號(hào)采集部分由磁場(chǎng)探頭、放大電路構(gòu)成，所述磁場(chǎng)探頭為三維磁阻傳感器，具有在三維結(jié)構(gòu)上相互垂直的X軸電橋、Y軸電橋以及Z軸電橋，每個(gè)軸的電橋包括4個(gè)環(huán)形連接的等值電阻，所述等值電阻的4個(gè)連接點(diǎn)依次分別連接5V直流電源端、正輸出端、地線端、負(fù)輸出端，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端輸出差分電壓信號(hào)；所述放大電路對(duì)應(yīng)所述三維磁阻傳感器的三組所述正輸出端和所述負(fù)輸出端，其具有3組電壓跟隨器和3個(gè)差分放大器，其中每組電壓跟隨器的數(shù)量為2，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端分別連接每組所述電壓跟隨器的同相輸入端，每組所述電壓跟隨器的輸出端分別連接所述差分放大器的同相輸入端和異相輸入端，所述差分放大器的輸出端依次連接壓控增益器和后置放大器；
[0007]所述信號(hào)傳輸部分與三組所述放大電路對(duì)應(yīng)，其包括三組對(duì)應(yīng)的部分，每組包括發(fā)光二極管、光纖、光電二極管、跨阻放大器、比較器、濾波器，所述放大電路輸出的電信號(hào)接入所述紅外發(fā)光二極管的兩個(gè)電極，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光信號(hào)在所述光纖內(nèi)傳輸提供給所述光電二極管，并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；所述跨阻放大器接收電流信號(hào)并轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號(hào)；所述比較器對(duì)所述電壓信號(hào)與閾值電壓進(jìn)行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過(guò)所述電壓信號(hào)和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號(hào)；所述濾波器對(duì)邏輯電平信號(hào)進(jìn)行整形，并輸出濾波信號(hào)；
[0008]所述信號(hào)處理部分接收來(lái)自所述信號(hào)傳輸部分的濾波信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后提供給用戶進(jìn)行交互操作，并與上位機(jī)進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)，其包括數(shù)字信號(hào)處理器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、電源模塊、時(shí)鐘模塊、以太網(wǎng)接口、復(fù)位電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的接收端接收來(lái)所述濾波信號(hào)，根據(jù)所述內(nèi)部存儲(chǔ)器中預(yù)先設(shè)定的功能進(jìn)行信號(hào)處理，所述時(shí)鐘模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供參考時(shí)鐘信號(hào)，所述電源模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供所需的電壓電源，所述以太網(wǎng)接口將所述數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)連接，所述復(fù)位電路與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接實(shí)現(xiàn)復(fù)位。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果:能夠測(cè)量磁場(chǎng)在三維空間上的變化情況，并且實(shí)現(xiàn)了電磁隔離，信號(hào)隔離和電氣絕緣，很好的抑制尖峰脈沖及各種噪聲，具有很強(qiáng)的抗干擾或信號(hào)隔離作用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的信號(hào)采集部分中的三維磁阻傳感器電路原理圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型的信號(hào)采集部分中的放大電路圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)傳輸部分的電路原理圖；
[0014]圖5為本實(shí)用新型的信號(hào)處理部分的電路原理圖；
[0015]圖1中，1:信號(hào)米集部分,2:信號(hào)傳輸部分，3:信號(hào)處理部分；
[0016]圖3中，1.1:電壓跟隨器，1.2:電壓跟隨器，1.3:差分放大器，1.4:壓控增益器，1.5:后置放大器；
[0017]圖4中，2.1:發(fā)光二極管，2.2:光電二極管，2.3:跨阻放大器，2.4:電阻，2.5:比較器，,2.6:濾波器,2.7:光纖；
[0018]圖5中，3.1:數(shù)字信號(hào)處理器，3.2:電源模塊，3.3:復(fù)位電路，3.4:以太網(wǎng)接口，
3.5:內(nèi)部存儲(chǔ)器，3.6:時(shí)鐘模塊；

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]本實(shí)用新型的實(shí)施例參考圖1-5所示。
[0021]本實(shí)用新型涉及一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括信號(hào)采集部分、信號(hào)傳輸部分、信號(hào)處理部分，所述信號(hào)采集部分將獲取到的變電站的磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)所述信號(hào)傳輸部分提供給所述信號(hào)處理部分，進(jìn)而得到變電站的磁場(chǎng)參數(shù)情況；
[0022]所述信號(hào)采集部分由磁場(chǎng)探頭、放大電路構(gòu)成，所述磁場(chǎng)探頭為三維磁阻傳感器，其具有在三維結(jié)構(gòu)上相互垂直的X軸電橋、Y軸電橋以及Z軸電橋共三組電橋，每組所述電橋感應(yīng)磁場(chǎng)變化，產(chǎn)生相應(yīng)的差分電壓信號(hào)，每組所述電橋包括4個(gè)環(huán)形連接的等值電阻，所述等值電阻的4個(gè)連接點(diǎn)依次分別連接5V直流電源端、正輸出端、地線端、負(fù)輸出端，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端輸出所述差分電壓信號(hào)；所述放大電路對(duì)應(yīng)所述三維磁阻傳感器的三組所述正輸出端和所述負(fù)輸出端，其具有3組電壓跟隨器和3個(gè)差分放大器，其中每組電壓跟隨器的數(shù)量為2，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端分別連接每組所述電壓跟隨器的同相輸入端，每組所述電壓跟隨器的輸出端分別連接所述差分放大器的同相輸入端和異相輸入端，所述差分放大器的輸出端依次連接壓控增益器和后置放大器；
[0023]所述信號(hào)傳輸部分與三組所述放大電路對(duì)應(yīng)，其包括三組對(duì)應(yīng)的部分，每組包括發(fā)光二極管、光纖、光電二極管、跨阻放大器、比較器、濾波器，所述放大電路輸出的電信號(hào)接入所述紅外發(fā)光二極管的兩個(gè)電極，將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光信號(hào)在所述光纖內(nèi)傳輸提供給所述光電二極管，并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；所述跨阻放大器接收所述電流信號(hào)并轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號(hào)；所述比較器對(duì)所述電壓信號(hào)與閾值電壓進(jìn)行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過(guò)所述電壓信號(hào)和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號(hào)，這種比較功能消除了工作在反向偏置條件下的所述光電二極管自身反向飽和電流對(duì)光電流的影響；所述濾波器對(duì)邏輯電平信號(hào)進(jìn)行整形，并輸出濾波信號(hào)；
[0024]上述光耦合結(jié)構(gòu)的作用主要有兩個(gè):信號(hào)隔離和電氣絕緣。很好的抑制尖峰脈沖及各種噪聲，具有很強(qiáng)的抗干擾或信號(hào)隔離作用，信號(hào)隔離是通過(guò)消除組環(huán)路電流，阻塞噪聲信號(hào)和共模瞬變，改善信號(hào)質(zhì)量；電氣絕緣是防止光電耦合器和靈敏電路因高壓電勢(shì)而引起損壞，使用戶能夠安全地使用元器件。
[0025]所述光纖采用復(fù)合光纜，由里向外依次為加強(qiáng)筋、阻水填料層、光纖、聚氨酯層、芳綸紗層、阻燃層；所述光纖共有3組，每組4芯，每組光纖外部套有PBT套管并被所述聚氨酯層包裹，與所述加強(qiáng)筋構(gòu)成中心管式的結(jié)構(gòu)；
[0026]所述信號(hào)處理部分接收來(lái)自所述信號(hào)傳輸部分的濾波信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后提供給用戶進(jìn)行交互操作，并與上位機(jī)進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)，其包括數(shù)字信號(hào)處理器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、電源模塊、時(shí)鐘模塊、以太網(wǎng)接口、復(fù)位電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的接收端接收來(lái)所述濾波信號(hào)，根據(jù)所述內(nèi)部存儲(chǔ)器中預(yù)先設(shè)定的功能進(jìn)行信號(hào)處理，所述時(shí)鐘模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供參考時(shí)鐘信號(hào)，所述電源模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供所需的電壓電源，所述以太網(wǎng)接口將所述數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，所述復(fù)位電路與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接實(shí)現(xiàn)復(fù)位。
[0027]以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其包括信號(hào)采集部分、信號(hào)傳輸部分、信號(hào)處理部分，所述信號(hào)采集部分將獲取到的變電站的磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)所述信號(hào)傳輸部分提供給所述信號(hào)處理部分，特征在于: 所述信號(hào)采集部分由磁場(chǎng)探頭、放大電路構(gòu)成，所述磁場(chǎng)探頭為三維磁阻傳感器，具有在三維結(jié)構(gòu)上相互垂直的X軸電橋、Y軸電橋以及Z軸電橋，每個(gè)軸的電橋包括4個(gè)環(huán)形連接的等值電阻，所述等值電阻的4個(gè)連接點(diǎn)依次分別連接5V直流電源端、正輸出端、地線端、負(fù)輸出端，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端輸出差分電壓信號(hào)；所述放大電路對(duì)應(yīng)所述三維磁阻傳感器的三組所述正輸出端和所述負(fù)輸出端，其具有3組電壓跟隨器和3個(gè)差分放大器，其中每組電壓跟隨器的數(shù)量為2，所述正輸出端和所述負(fù)輸出端分別連接每組所述電壓跟隨器的同相輸入端，每組所述電壓跟隨器的輸出端分別連接所述差分放大器的同相輸入端和異相輸入端，所述差分放大器的輸出端依次連接壓控增益器和后置放大器； 所述信號(hào)傳輸部分與三組所述放大電路對(duì)應(yīng)，其包括三組對(duì)應(yīng)的部分，每組包括發(fā)光二極管、光纖、光電二極管、跨阻放大器、比較器、濾波器，所述放大電路輸出的電信號(hào)接入所述發(fā)光二極管的兩個(gè)電極，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光信號(hào)在所述光纖內(nèi)傳輸提供給所述光電二極管，并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)；所述跨阻放大器接收電流信號(hào)并轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號(hào)；所述比較器對(duì)所述電壓信號(hào)與閾值電壓進(jìn)行比較，所述閾值電壓由邏輯高電平所需的最小輸入電流確定，通過(guò)所述電壓信號(hào)和閾值電壓的比較輸出邏輯電平信號(hào)；所述濾波器對(duì)邏輯電平信號(hào)進(jìn)行整形，并輸出濾波信號(hào)； 所述信號(hào)處理部分接收來(lái)自所述信號(hào)傳輸部分的濾波信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后提供給用戶進(jìn)行交互操作，并與上位機(jī)進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)，其包括數(shù)字信號(hào)處理器、內(nèi)部存儲(chǔ)器、電源模塊、時(shí)鐘模塊、以太網(wǎng)接口、復(fù)位電路，所述數(shù)字信號(hào)處理器的接收端接收來(lái)所述濾波信號(hào)，根據(jù)所述內(nèi)部存儲(chǔ)器中預(yù)先設(shè)定的功能進(jìn)行信號(hào)處理，所述時(shí)鐘模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供參考時(shí)鐘信號(hào)，所述電源模塊向所述數(shù)字信號(hào)處理器提供所需的電壓電源，所述以太網(wǎng)接口將所述數(shù)字信號(hào)處理器與上位機(jī)連接，所述復(fù)位電路與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接實(shí)現(xiàn)復(fù)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站的磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖采用復(fù)合光纜，由里向外依次為加強(qiáng)筋、阻水填料層、光纖、聚氨酯層、芳綸紗層、阻燃層；所述光纖共有3組，每組4芯，每組光纖外部套有PBT套管并被所述聚氨酯層包裹，與所述加強(qiáng)筋構(gòu)成中心管式的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01R33/09GK204086508SQ201420542763
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】萬(wàn)紅軍, 柳慶杰, 李鑫, 陳成財(cái), 邵鵬, 王翔, 杜艷, 任濤 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司, 國(guó)網(wǎng)山東墾利縣供電公司