CN210514479U - 一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，在电压采集电路中设置顺次电性连接的电压提取电路、低通滤波器、极性转换电路，可以通过电压提取电路采取到精确的电压值，并在电压提取电路中设置限流电阻、起保护作用的二极管和抗干扰电容，可以在前端滤除幅度较大的干扰信号和噪声；通过低通滤波器滤除高频干扰和大部分高次谐波，提高其信噪比；通过极性转换电路可以将交流电转换成峰值为0～5V的方波信号，便于处理器的A/D转换口可以接收。

Description

一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置

技术领域

本实用新型涉及避雷器检测领域，尤其涉及一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置。

背景技术

氧化锌避雷器是电力行业电力生产中的重要一次设备，是供电线路和供电设备的重要保护设施，它在变电站(升降压站)及线路中的主要作用是保护其它设备免遭雷电过电压和***浪涌过电压的伤害。如果电力***中氧化锌避雷器老化、受潮或失效，可能会造成电力设备损坏，甚至引起大型故障，而氧化锌避雷器的运行状况可以通过其阻性电流谐波分量的大小来分析判断，在硬件设计上，一般采用电流互感器和电压互感器分别提取氧化锌避雷器的电流和电压，把提取的信号在通过信号调理进行处理，因此，电流信号和电压信号的采集直接关系到最后分析的结果，中国电力科学研究院在1998年通过对变电站中的一些在线监测***的运行状况进行调查表明，有35％的是由于监测不准确造成，监测不准确的原因是采集信号容易受到外界环境影响，监测装置性能低，抗干扰效果差等，因此，为提高采集信号的抗干扰性，本实用新型提供一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其采集信号的抗干扰性强，采集信号准确。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其采集信号的抗干扰性强，采集信号准确。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其包括电压采集电路、电流采集电路、无线通信电路和内置A/D转换器的处理器，电压采集电路包括顺次电性连接的电压提取电路、低通滤波器、极性转换电路；

极性转换电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，电压提取电路包括电压互感器T1、二极管D2、二极管D3、电阻R18-R20、电容C9、电容C10和第一AD8079双路高速放大器；

电阻R18的一端与氧化锌避雷器所在的电缆线电性连接，电阻R18的另一端与电压互感器T1一次侧的一端电性连接，电压互感器T1一次侧的另一端接地，电压互感器T1二次侧的一端分别与二极管D2的负极、二极管D3的正极和第一AD8079双路高速放大器的2引脚电性连接，电压互感器T1二次侧的另一端分别与二极管D2的正极、二极管D3的负极电性连接、第一AD8079双路高速放大器的1引脚、电阻R19的一端和电阻R20的一端电性连接，电阻R19 的另一端通过电容C9与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻 R20的另一端与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，第一AD8079 双路高速放大器的8引脚通过电容C10接地，第一AD8079双路高速放大器的8 引脚与低通滤波器的输入端电性连接。

进一步优选的，低通滤波器包括电阻R21、电阻R22、电容C11和电容C12；

第一AD8079双路高速放大器的3引脚和4引脚均与电阻R21的一端、电容C12的一端电性连接，电容C12的另一端接地，电阻R21的另一端通过电阻 R22与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻R21的另一端通过电容C11分别与第一AD8079双路高速放大器的5引脚和3引脚电性连接，第一AD8079双路高速放大器的5引脚与极性转换电路的输入端电性连接。

进一步优选的，极性转换电路包括第二AD8079双路高速放大器、电阻 R23-R25和二极管D4；

第一AD8079双路高速放大器的5引脚通过电阻R23与第二AD8079双路高速放大器的1引脚电性连接，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过顺次电性连接的电阻R24和电阻R25接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过反向导通的二极管D4接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚与处理器的A/D转换口电性连接。

进一步优选的，处理器采用dsPIC30F6015处理器；

dsPIC30F6015处理器的AN1引脚与第二AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，电流采集电路包括顺次电性连接的电流互感器、I/V转换电路、滤波电路和放大电路；

电流互感器与氧化锌避雷器所在的电缆电性连接，放大电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括与处理器I/O口电性连接的温湿度传感器。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括分别与处理器电性连接的显示器和打印机。

本实用新型的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)在电压采集电路中设置顺次电性连接的电压提取电路、低通滤波器、极性转换电路，可以通过电压提取电路采取到精确的电压值，并在电压提取电路中设置限流电阻、起保护作用的二极管和抗干扰电容，可以在前端滤除幅度较大的干扰信号和噪声；通过低通滤波器滤除高频干扰和大部分高次谐波，提高其信噪比；通过极性转换电路可以将交流电转换成峰值为0～5V的方波信号，便于处理器的A/D转换口可以接收。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置的结构图；

图2为本实用新型一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置中电压采集电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其包括电压采集电路、电流采集电路、无线通信电路和内置A/D转换器的处理器。其中，电压采集电路、电流采集电路分别与处理器的A/D转换口电性连接，无线通信电路与处理器的通信口电性连接。

在本实施例中，电压采集电路采集，氧化锌避雷器运行时的相电压，相电压可以通过电压互感器的方式提取，但是由于提取的电压对后续电路并不能适用，需要进行处理。在本实施例中，电压采集电路包括顺次电性连接的电压提取电路、低通滤波器、极性转换电路；其中，极性转换电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。

在本实施例中，如图2所示，电压提取电路包括电压互感器T1、二极管D2、二极管D3、电阻R18-R20、电容C9、电容C10和第一AD8079双路高速放大器；具体的，电阻R18的一端与氧化锌避雷器所在的电缆线电性连接，电阻R18的另一端与电压互感器T1一次侧的一端电性连接，电压互感器T1一次侧的另一端接地，电压互感器T1二次侧的一端分别与二极管D2的负极、二极管D3的正极和第一AD8079双路高速放大器的2引脚电性连接，电压互感器T1二次侧的另一端分别与二极管D2的正极、二极管D3的负极电性连接、第一AD8079 双路高速放大器的1引脚、电阻R19的一端和电阻R20的一端电性连接，电阻 R19的另一端通过电容C9与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻R20的另一端与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，第一 AD8079双路高速放大器的8引脚通过电容C10接地，第一AD8079双路高速放大器的8引脚与低通滤波器的输入端电性连接。其中，电压互感器T1需要具有较高的精度，在本实施例中，选用精密微型电压互感器HPT304，HPT304的最大输入电流为10mA，而HPT304一次侧输入电压最大为1000V，可以通过输入电压和限流电阻R18进行设置输入HPT304的电压大小，在本实施例中，电阻 R18的阻值为1K，使得通过HPT304的电流在0～2mA，相应的互感器输出电流也在0～2mA，可以通过对反馈电阻R19和电阻R20进行调节在输出端得到所需的电压值，本实施例中，电阻R19和电阻R20的阻值均为10K，其中二极管D2 和二极管D3起保护作用，电容C9为抗干扰电容，其容值为1000P。

在本实施例中，由于通过电压互感器T1采集到的电压信号会受到来自外界的电磁干扰和高次谐波的影响，而一些噪声信号可能会由电压互感器T1或者第一AD8079双路高速放大器自身产生，如果这种噪声信号太大，严重时可能会湮没待测信号，因此，设置低通滤波器滤除高频干扰和大部分高次谐波，提高其信噪比。如图2所示，低通滤波器包括电阻R21、电阻R22、电容C11和电容C12；具体的，第一AD8079双路高速放大器的3引脚和4引脚均与电阻R21 的一端、电容C12的一端电性连接，电容C12的另一端接地，电阻R21的另一端通过电阻R22与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻R21 的另一端通过电容C11分别与第一AD8079双路高速放大器的5引脚和3引脚电性连接，第一AD8079双路高速放大器的5引脚与极性转换电路的输入端电性连接。由于本实施例需要滤除5次及5次以上的谐波，因此，以250Kz为低通滤波器的截止频率，因此，电阻R21、电阻R22的阻值均为2K，电容C11和电容C12的容值均为0.33uF。由于低通滤波器的性能与选用的运放性能有关，因此，在本实施例中，选用AD8079双路高速放大器，由于电压提取电路中的第一AD8079双路高速放大器只是使用了其中一路放大器，因此，为节约成本和空间，低通滤波器中选用第一AD8079双路高速放大器的另一端放大器。 AD8079双路高速放大器具有低温漂、低失调电压、高精度、增益高、低功耗等特点。

由于，电压互感器T1采集到的电压信号是一个交流信号，有正负之分，而处理器内置的A/D转换口的电压输入范围为0～5V，所以在对电压信号进行A/D 转换时需要进行极性转换，使其电压在0～5V。在本实施例中，极性转换电路包括第二AD8079双路高速放大器、电阻R23-R25和二极管D4；具体的，第一 AD8079双路高速放大器的5引脚通过电阻R23与第二AD8079双路高速放大器的1引脚电性连接，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过顺次电性连接的电阻R24和电阻R25接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过反向导通的二极管D4接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚与处理器的A/D 转换口电性连接。其中，由于第二AD8079双路高速放大器的1引脚有电流而其2引脚悬空，没有电流流过，两个输入端的电流失控实现极性反转，这是标准的反馈失控现象，二极管D4起稳压作用。

在本实施例中，处理器采用dsPIC30F6015处理器；dsPIC30F6015处理器的 AN1引脚与第二AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接。

电流采集电路，采集泄漏电流。在本实施例中，电流采集电路包括顺次电性连接的电流互感器、I/V转换电路、滤波电路和放大电路；电流互感器与氧化锌避雷器所在的电缆电性连接，放大电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。由于，电流采集电路的结构属于本领域的常用手段，并且本实施例并不涉及对电流采集电路的改进，因此，在此不再累述。

进一步优选的，还包括与处理器I/O口电性连接的温湿度传感器。

进一步优选的，还包括分别与处理器电性连接的显示器和打印机。

本实施例的电压采集的工作原理是：变压器T1的一次侧采集氧化锌避雷器所在电缆上的电压，并输出0～2mA电流，0～2mA电流输出到第一AD8079双路高速放大器中进行放大，放大后的信号再输出到第一AD8079双路高速放大器的第二路输入端，由第一AD8079双路高速放大器的第二路输入端和***电路组成的低通滤波器滤除高次谐波后，再经过极性装换电路将电压转换为0～5V的单极性电压，最后输出到dsPIC30F6015处理器的A/D转换口进行A/D转换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其包括电压采集电路、电流采集电路、无线通信电路和内置A/D转换器的处理器，其特征在于：所述电压采集电路包括顺次电性连接的电压提取电路、低通滤波器、极性转换电路；

所述极性转换电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。

2.如权利要求1所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：所述电压提取电路包括电压互感器T1、二极管D2、二极管D3、电阻R18-R20、电容C9、电容C10和第一AD8079双路高速放大器；

所述电阻R18的一端与氧化锌避雷器所在的电缆线电性连接，电阻R18的另一端与电压互感器T1一次侧的一端电性连接，电压互感器T1一次侧的另一端接地，电压互感器T1二次侧的一端分别与二极管D2的负极、二极管D3的正极和第一AD8079双路高速放大器的2引脚电性连接，电压互感器T1二次侧的另一端分别与二极管D2的正极、二极管D3的负极电性连接、第一AD8079双路高速放大器的1引脚、电阻R19的一端和电阻R20的一端电性连接，电阻R19的另一端通过电容C9与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻R20的另一端与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，第一AD8079双路高速放大器的8引脚通过电容C10接地，第一AD8079双路高速放大器的8引脚与低通滤波器的输入端电性连接。

3.如权利要求2所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：所述低通滤波器包括电阻R21、电阻R22、电容C11和电容C12；

所述第一AD8079双路高速放大器的3引脚和4引脚均与电阻R21的一端、电容C12的一端电性连接，电容C12的另一端接地，电阻R21的另一端通过电阻R22与第一AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接，电阻R21的另一端通过电容C11分别与第一AD8079双路高速放大器的5引脚和3引脚电性连接，第一AD8079双路高速放大器的5引脚与极性转换电路的输入端电性连接。

4.如权利要求3所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：所述极性转换电路包括第二AD8079双路高速放大器、电阻R23-R25和二极管D4；

所述第一AD8079双路高速放大器的5引脚通过电阻R23与第二AD8079双路高速放大器的1引脚电性连接，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过顺次电性连接的电阻R24和电阻R25接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚通过反向导通的二极管D4接地，第二AD8079双路高速放大器的8引脚与处理器的A/D转换口电性连接。

5.如权利要求4所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：所述处理器采用dsPIC30F6015处理器；

所述dsPIC30F6015处理器的AN1引脚与第二AD8079双路高速放大器的8引脚电性连接。

6.如权利要求1所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：所述电流采集电路包括顺次电性连接的电流互感器、I/V转换电路、滤波电路和放大电路；

所述电流互感器与氧化锌避雷器所在的电缆电性连接，放大电路的输出端与处理器的A/D转换口电性连接。

7.如权利要求1所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：还包括与处理器I/O口电性连接的温湿度传感器。

8.如权利要求1所述的一种抗干扰性氧化锌避雷器监测装置，其特征在于：还包括分别与处理器电性连接的显示器和打印机。

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