CN110542782A - 一种用于cvt二次侧的电压实时采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于CVT二次侧的电压实时采集装置，包括微处理芯片、低通滤波电路、变压模块、模数转换模块、电平转换电路，低通滤波电路的输入端与CVT二次侧的接线端子电连接；低通滤波电路的输出端与变压模块的输入端电连接；变压模块的输出端与电平转换电路的输入端电连接；电平转换电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；模数转换模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接。本发明在不影响电网运作的前提下，实时检测和分析CVT二次侧的电压状况，同步保存电压信息和分析结果，保障了CVT设备的安全同时，通过设置电平转换电路，有效降低了硬件成本和处理数据的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及CVT监控领域，更具体地，涉及一种用于CVT二次侧的电压实时采集装置。
背景技术
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer, CVT）广泛地应用于电力***中，是供电压测量、功率测控、自动控制、继电保护并兼作电力线载波电容之用的电力设备，其冲击强度小、体积小、重量轻，能可靠阻尼铁磁谐振，具备优良的瞬变响应特性。电力设备预防性试验是一种周期性的停电试验，是电力设备运行和维护工作中一个重要的环节。
当前，CVT预试主要是通过测量电容和介损可以诊断CVT的介质绝缘性能、电容击穿、缺油等情况。而实际上通过对二次电压实时监控也能达到这个目的，甚至通过分析CVT二次电压的变化趋势，还能找到传统预试无法找出的问题。当前CVT在线监测***一般是直接从EMS能量管理***后台获取CVT二次电压的数据，在EMS***处会将原始的电压实时数据处理为平均有效值，15分钟一次的存入数据库。所以从EMS数据库中能取到的数也是15分钟一次。这个频次的数据对于CVT的稳态分析是足够的，也满足试验的基本需要，但是如果CVT发生了暂态或者瞬态事件，是无法通过在线监测***捕捉到的。
发明内容
本发明克服了现有CVT检测的缺陷，提供了一种新的用于CVT二次侧的电压实时采集装置。本发明在不影响电网运作的前提下，有效检测CVT二次侧的电压状况，保障了CVT设备的安全。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于CVT二次侧的电压实时采集装置，包括微处理芯片、低通滤波电路、变压模块、模数转换模块、电平转换电路，其中，
所述的低通滤波电路的输入端与CVT二次侧的接线端子电连接；
所述的低通滤波电路的输出端与变压模块的输入端电连接；
所述的变压模块的输出端与电平转换电路的输入端电连接；
所述的电平转换电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；
所述的模数转换模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接。
本发明工作过程如下：
首先从CVT的二次侧采集电压信号，通过低通滤波电路进行滤波后，通过变压模块将电压信号（0~57V）降压到-1.25V~1.25V左右，然后经过电平转换电路转化为单电平信号，再经过模数转换模块进行转换，得到数字信号。数字信号经过微处理芯片进行模数转换和数据分析。
本技术方案中，CVT二次侧采集到的正弦信号是双极性信号，瞬时值有正负，因此AD模块必须选择双极性输入型号，增加了硬件成本。另外，微处理芯片承担了数据的实时处理，存储，传输工作，双极性数值在进入微处理芯片进行数据处理时，增加了计算的复杂度。
在一种优选的方案中，所述的电平转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，其中，
所述的第一电阻的一端作为电平转换电路的输入端，第一电阻的另一端与第二运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第二运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；
所述的第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第一运算放大器的同相输入端连接偏置电压；
所述的第二运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；
所述的第四电阻的另一端接地；
所述的第二运算放大器的同相输入端与第二电阻的一端电连接；
所述的第二电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接；
所述的第二运算放大器的输出端与第五电阻的一端电连接，第五电阻的另一端作为电平转换电路的输出端。
在一种优选的方案中，所述的第一电阻、第二电阻和第四电阻的电阻值相等，第三电阻的电阻值是第一电阻的电阻值的3倍，偏置电压的电压值是变压模块输出电压的峰值电压的2倍。
本优选方案中实现了（Vin-1/2偏置电压）/R=(1/2偏置电压-Vout)/R，R为第一电阻的电阻值，只需要选择合适的偏置电压，就可以实现将双极性信号转化为单极性信号。
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括移动电源、充电电路和LDO电源芯片，其中，
所述的充电电路受到微处理芯片的控制，充电电路的输出端与移动电源的输入端电连接；
所述的LDO电源芯片的输入端与移动电源的输出端电连接；
所述的LDO电源芯片的输出端与微处理芯片的第二输入端电连接。
本优选方案中，由于移动电源的电量和它的输出电压存在一定的关系，在有限范围内可近似认为是线性关系，所以此处可根据这点通过微处理芯片对移动电源的电压进行测试，从而来判断电池电量的多少。当移动电源电量不足时，微处理芯片输出高电平信号，通过电压放大电路进行升压，带动继电器闭合开关侧，实现对移动电源的充电。
在一种优选的方案中，所述的充电电路包括电压放大电路、继电器、电源适配单元，其中，
所述的电压放大电路的输入端作为充电电路的控制端，电压放大电路的输入端与微处理芯片的第一输出端电连接；
所述的电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接；
所述的继电器的开关侧设置在电源适配单元与移动电源之间；
所述的电源适配单元的输入端接入到市电插座；
所述的电源适配单元的输出端与继电器的开关侧的一端；
所述的继电器的开关侧的另一端作为充电电路的输出端
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括显示模块，所述的显示模块的输入端与微处理芯片的第二输出端电连接。
本优选方案中，显示模块用于显示监测数据。
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括无线通信模块，所述的无线通信模块与微处理芯片电连接。
在一种优选的方案中，所述的无线通信模块包括4G通信模块，所述的4G通信模块的输入端与微处理芯片的第四输出端。
本优选方案中，4G通信模块可以将监测数据发送到远方的工作人员手中。
在一种优选的方案中，所述的无线通信模块包括WIFI模块，所述的WIFI模块的输入端与微处理芯片的第五输出端；若干个CVT二次侧远程实时监测装置通过WIFI模块组成局域网。
本优选方案中，通过WIFI模块组成局域网，CVT二次侧远程实时监测装置的监测数据可以在局域网内流通。
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括保险管，其中，
所述的保险管的一端与低通滤波电路的输入端电连接；
所述的保险管的另一端与变压模块的输入端电连接。
本优选方案中，保险管确保CVT二次侧不会直接烧毁损坏设备。
在一种优选的方案中，所述的保险管是0.1A保险管。
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括GPS模块，所述的GPS模块的输出端与微处理芯片的第三输入端电连接。
在一种优选的方案中，所述的电压实时采集装置还包括外壳，所述的外壳包括底座，所述的底座设置有螺栓孔，所述的电压实时采集装置通过螺栓，螺母和螺栓孔固定设置在CVT设备上。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明在不影响电网运作的前提下，实时检测和分析CVT二次侧的电压状况，同步保存电压信息和分析结果，保障了CVT设备的安全。同时，通过设置电平转换电路，有效降低了硬件成本和处理数据的复杂度。
附图说明
图1为实施例的模块安装图。
图2为实施例中的低通滤波电路图。
标号说明：1.输入端；2.输出端；3.第一运算放大器；。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，一种用于CVT二次侧的电压实时采集装置，包括低通滤波电路、保险管、电压变送器、增强型STM32芯片、WIFI模块、4G通信模块、8873130锂电池、继电器、电源适配单元、电压放大电路、LDO电源芯片、第一TF卡、模数转换模块、电平转换电路、第二TF卡、外壳和LCD显示屏，其中，
低通滤波电路的输入端与CVT二次侧的接线端子电连接；
低通滤波电路的输出端与保险管的一端电连接；
保险管的另一端与电压变送器的输入端电连接；
电压变送器的输出端与电平转换电路的输入端电连接；
电平转换电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；
模数转换模块的输出端与增强型STM32芯片的第一输入端电连接；
增强型STM32芯片的第一输出端与WIFI模块的输入端电连接；
增强型STM32芯片的第二输出端与4G通信模块的输入端电连接；
增强型STM32芯片的第三输出端与第一TF卡的输入端电连接；
增强型STM32芯片的第四输出端与LCD显示屏的输入端电连接；
增强型STM32芯片的第五输出端与第二TF卡的输入端电连接；
电压放大电路的输入端与增强型STM32芯片的第六输出端电连接；
电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接；
继电器的开关侧设置在电源适配单元与8873130锂电池之间；
电源适配单元的输入端接入到市电插座；
电源适配单元的输出端与继电器的开关侧的一端；
继电器的开关侧的另一端与8873130锂电池的输入端电连接；
8873130锂电池的输出端与LDO电源芯片的输入端电连接；
LDO电源芯片的输出端与增强型STM32芯片的第二输入端电连接。
其中，如图2所示，低通滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第一运算放大器，其中，
第一电阻的一端作为低通滤波电路的输入端1，第一电阻的另一端与第二电阻的一端电连接；
第一电阻的另一端与第一电容的一端电连接；
第一电容的另一端与第一运算放大器3的输出端电连接；
第二电阻的另一端与第一运算放大器3的同相输入端电连接；
第二电阻的另一端与第二电容的一端电连接；
第二电容的另一端接地；
运算放大器3的输出端与第一运算放大器3的输出端反相输入端电连接；
运算放大器3的输出端与第三电阻的一端电连接，第三电阻的另一端作为低通滤波电路的输出端2。
其中，低通滤波电路、保险管、采集单元、电压变送器、增强型STM32芯片、WIFI模块、4G通信模块、第一TF卡、第二TF卡都设置在外壳的内侧，低通滤波电路的输入端口设置在外壳的外侧；摄像头和LCD显示屏设置在在外壳的外侧。外壳包括底座，底座设置有螺栓孔，实施例通过螺栓，螺母和螺栓孔固定设置在CVT设备上。
其中，电平转换电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻，其中，
第四电阻的一端作为电平转换电路的输入端，第四电阻的另一端与第三运算放大器的同相输入端电连接；
第三运算放大器的反相输入端与第六电阻的一端电连接；
第六电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接；
第二运算放大器的输出端与第二运算放大器的反相输入端电连接；
第二运算放大器的同相输入端连接偏置电压；
第三运算放大器的反相输入端与第七电阻的一端电连接；
第七电阻的另一端接地；
第三运算放大器的同相输入端与第五电阻的一端电连接；
第五电阻的另一端与第三运算放大器的输出端电连接；
第三运算放大器的输出端与第五电阻的一端电连接，第八电阻的另一端作为电平转换电路的输出端。
本实施例工作过程：
首先从CVT的二次侧采集到电压信号（0~57V），首先经过低通滤波电路进行滤波，然后在经过电压变送器进行降压处理，然后经过电平转换电路转化为单电平信号，再经过模数转换模块进行转换，得到数字信号。数字信号经过增强型STM32芯片进行模数转换和数据分析。同时，将增强型STM32芯片的分析结果通过4G通信模块发送到工作人员手中，LCD显示屏用于显示分析结果。WIFI模块用于在CVT组成的局域网内进行数据传输。摄像头采集LCD显示屏的波形图像和CVT二次侧的图像数据，通过4G通信模块发送到远方的工作人员手中。若CVT二次侧的电流超过保险管的限制时，保险管自动断开，保护设备。对于采集数据中的异常数据，每次存储在第一TF卡；对于采集数据中的正常数据，间断存储在第二TF卡。其次，当8873130锂电池电量不足时，增强型STM32芯片输出高电平信号，通过电压放大电路进行升压，带动继电器闭合开关侧，实现对8873130锂电池的充电。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于CVT二次侧的电压实时采集装置，其特征在于，包括微处理芯片、低通滤波电路、变压模块、模数转换模块、电平转换电路，其中，
所述的低通滤波电路的输入端与CVT二次侧的接线端子电连接；
所述的低通滤波电路的输出端与变压模块的输入端电连接；
所述的变压模块的输出端与电平转换电路的输入端电连接；
所述的电平转换电路的输出端与模数转换模块的输入端电连接；
所述的模数转换模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的电平转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，其中，
所述的第一电阻的一端作为电平转换电路的输入端，第一电阻的另一端与第二运算放大器的同相输入端电连接；
所述的第二运算放大器的反相输入端与第三电阻的一端电连接；
所述的第三电阻的另一端与第一运算放大器的输出端电连接；
所述的第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反相输入端电连接；
所述的第一运算放大器的同相输入端连接偏置电压；
所述的第二运算放大器的反相输入端与第四电阻的一端电连接；
所述的第四电阻的另一端接地；
所述的第二运算放大器的同相输入端与第二电阻的一端电连接；
所述的第二电阻的另一端与第二运算放大器的输出端电连接；
所述的第二运算放大器的输出端与第五电阻的一端电连接，第五电阻的另一端作为电平转换电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的第一电阻、第二电阻和第四电阻的电阻值相等，第三电阻的电阻值是第一电阻的电阻值的3倍，偏置电压的电压值是变压模块输出电压的峰值电压的2倍。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的电压实时采集装置还包括移动电源、充电电路和LDO电源芯片，其中，
所述的充电电路受到微处理芯片的控制，充电电路的输出端与移动电源的输入端电连接；
所述的LDO电源芯片的输入端与移动电源的输出端电连接；
所述的LDO电源芯片的输出端与微处理芯片的第二输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的充电电路包括电压放大电路、继电器、电源适配单元，其中，
所述的电压放大电路的输入端作为充电电路的控制端，电压放大电路的输入端与微处理芯片的第一输出端电连接；
所述的电压放大电路的输出端与继电器的控制端电连接；
所述的继电器的开关侧设置在电源适配单元与移动电源之间；
所述的电源适配单元的输入端接入到市电插座；
所述的电源适配单元的输出端与继电器的开关侧的一端；
所述的继电器的开关侧的另一端作为充电电路的输出端。
6.根据权利要求1、2、3或5所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的CVT电压带电监测装置还包括显示模块，所述的显示模块的输入端与微处理芯片的第二输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的CVT电压带电监测装置还包括无线通信模块，所述的无线通信模块与微处理芯片电连接。
8.根据权利要求7所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的无线通信模块包括4G通信模块，所述的4G通信模块的输入端与微处理芯片的第三输出端。
9.根据权利要求8所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的无线通信模块包括WIFI模块，所述的WIFI模块的输入端与微处理芯片的第四输出端；若干个CVT二次侧远程实时监测装置通过WIFI模块组成局域网。
10.根据权利要求1、2、3、5、7、8或9所述的电压实时采集装置，其特征在于，所述的CVT二次侧远程监测装置还包括保险管，其中，
所述的保险管的一端与低通滤波电路的输入端电连接；
所述的保险管的另一端与变压模块的输入端电连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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