CN105259397A - 电子式电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、励磁检测仪和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述励磁检测仪用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行励磁检测，所述飞思卡尔IMX6处理芯片接收所述励磁检测结果并基于所述励磁检测结果确定所述电子式电压互感器主体的外壳的缺陷种类。通过本发明，能够在优化电子式电压互感器结构的同时，实现对电子式电压互感器的多项参数的自我检测。

Description

电子式电压互感器

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种电子式电压互感器。

背景技术

互感器工作原理如下：在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏。线路中电流电压都比较高，如直接测量是非常危险的。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5等)。随着时代发展，电量测量大多已经达到数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。微型电流互感器称之为“仪用电流互感器”。

随着光电子技术的迅速发展，许多科技发达国家已把目光转向利用光学传感技术和电子学方法来发展新型的电子式电流互感器，简称光电电流互感器。国际电工协会已发布电子式电压互感器的标准。电子式互感器的含义，除了包括光电式的互感器，还包括其它各种利用电子测试原理的电压、电流传感器。

然而，现有技术中的电子式电压互感器的结构冗余度高，造价昂贵，对于大批量使用电压互感器的供电管理部门来说性价比太高，同时，现有技术中的电子式电压互感器缺乏一些必要的现场参数检测设备，导致现场数据传输实时性差，容易耽误现场故障的处理时间。

为此，本发明提出了一种电子式电压互感器，首先优化现有技术中的电子式电压互感器的结构，提高其性价比，另外增加一些现场参数检测设备，并增加自检机制，提高电子式电压互感器的智能化水准。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种电子式电压互感器，一方面，对现有技术中的电子式电压互感器的结构进行去冗余化，在保障产品质量的同时，简化设备的结构；另一方面，将红外成像仪和励磁成像仪集成到电子式电压互感器，提升电子式电压互感器的自检性能。

根据本发明的一方面，提供了一种电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、励磁检测仪和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述励磁检测仪用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行励磁检测，所述飞思卡尔IMX6处理芯片接收所述励磁检测结果并基于所述励磁检测结果确定所述电子式电压互感器主体的外壳的缺陷种类。

更具体地，在所述电子式电压互感器中，包括：红外成像仪，设置在第一外壳的对立面，用于实时检测第一外壳的温度，并在检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常信号；励磁检测仪，对第一外壳进行励磁以得到反馈的励磁数据，根据励磁数据得到拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类；电子式电压互感器主体，包括第一外壳、第二外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、液晶显示屏和蓝牙通信设备；第一外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；第二外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备；高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈；空心线圈，用作保护通道的传感头；铁心线圈，用作测量通道的传感头；信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；模数转换电路与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换；数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据；CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据；飞思卡尔IMX6处理芯片，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接蓝牙通信设备；通过蓝牙通信设备与红外成像仪连接以接收第一外壳的温度和外壳温度异常信号，通过蓝牙通信设备与励磁检测仪连接以接收拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，并基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类；蓝牙通信设备，用于将第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类无线发送到远端的测量服务器处，还用于将多路串行的校验后的数据无线发送到远端的测量服务器处；一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备提供电力供应；液晶显示屏，与飞思卡尔IMX6处理芯片连接，用于实时显示第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据；其中，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；其中，第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。

更具体地，在所述电子式电压互感器中：当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个。

更具体地，在所述电子式电压互感器中：当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量。

更具体地，在所述电子式电压互感器中：红外成像仪和励磁检测仪都内嵌有蓝牙通信接口。

更具体地，在所述电子式电压互感器中：飞思卡尔IMX6处理芯片与CPLD芯片集成在一块集成电路板上。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为本发明的电子式电压互感器的结构方框图。

图2为本发明的电子式电压互感器的蓝牙通信设备的结构方框图。

附图标记：1电子式电压互感器主体；2励磁检测仪；3飞思卡尔IMX6处理芯片4第一搜索子设备；5第二搜索子设备；6匹配连接子设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的电子式电压互感器的实施方案进行详细说明。

随着很多新材料的不断应用，互感器也出现了很多新的种类，电磁式互感器得到了比较充分的发展，其中铁心式电流互感器以干式、油浸式和气体绝缘式多种结构适应了电力建设的发展需求。然而随着电力传输容量的不断增长，电网电压等级的不断提高及保护要求的不断完善，一般的铁心式电流互感器结构已逐渐暴露出与之不相适应的弱点，其固有的体积大、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小，使用频带窄等弱点，难以满难以满足新一代电力系统自动化、电力数字网等的发展需要。因此，出现了电子式的电压、电流互感器。

电子式互感器，通过对输入的电压、电流信号进行交流采样，再将采样值通过电缆、光纤等传输系统与数字量输入二次仪表相连，数字量输入二次仪表对电压、电流的采样值进行运算，可以获取电压有效值、电流有效值、基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、有功功率、基波功率、谐波功率等参数。

但是，现有技术中的电子式电压互感器存在结构不合理，性价比不高，无法被普遍使用，而且，还无法实现对一次设备外壳的温度和缺陷类型的自检。

为此，本发明搭建了一种电子式电压互感器，优化现有技术中的电子式电压互感器，提高电子式电压互感器的性价比，更关键的是，将与一次设备外壳的温度和缺陷类型相关的检测设备集成到电子式电压互感器中，并进一步改造无线传输设备以提高无线数据传输效率，从而提高故障检测速度。

图1为本发明的电子式电压互感器的结构方框图，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、励磁检测仪和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述励磁检测仪用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行励磁检测，所述飞思卡尔IMX6处理芯片接收所述励磁检测结果并基于所述励磁检测结果确定所述电子式电压互感器主体的外壳的缺陷种类。

接着，对本发明的电子式电压互感器的结构进行具体说明。

所述电压互感器包括：红外成像仪，设置在第一外壳的对立面，用于实时检测第一外壳的温度，并在检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常信号。

所述电压互感器包括：励磁检测仪，对第一外壳进行励磁以得到反馈的励磁数据，根据励磁数据得到拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类。

所述电压互感器包括：电子式电压互感器主体，包括第一外壳、第二外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、液晶显示屏和蓝牙通信设备；第一外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；第二外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备；高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈。

所述电压互感器包括：空心线圈，用作保护通道的传感头；铁心线圈，用作测量通道的传感头。

所述电压互感器包括：信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；模数转换电路与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换。

所述电压互感器包括：数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据。

所述电压互感器包括：CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据。

所述电压互感器包括：飞思卡尔IMX6处理芯片，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接蓝牙通信设备；通过蓝牙通信设备与红外成像仪连接以接收第一外壳的温度和外壳温度异常信号，通过蓝牙通信设备与励磁检测仪连接以接收拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，并基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类。

所述电压互感器包括：蓝牙通信设备，用于将第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类无线发送到远端的测量服务器处，还用于将多路串行的校验后的数据无线发送到远端的测量服务器处；一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备提供电力供应；液晶显示屏，与飞思卡尔IMX6处理芯片连接，用于实时显示第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据。

参照图2，其中，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；其中，第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。

可选地，在所述电子式电压互感器中：当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个；当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量；红外成像仪和励磁检测仪都内嵌有蓝牙通信接口；以及，飞思卡尔IMX6处理芯片与CPLD芯片可被集成在一块集成电路板上。

另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。

随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。

采用本发明的电子式电压互感器，针对现有技术中电子式电压互感器代价昂贵、缺乏相关自检设备以及无线传输设备工作效率低下的技术问题，通过对电子式电压互感器的结构改造，简化原有电子式电压互感器的内部结构，同时，集成一系列参数检测设备对一次设备进行检测，而且改善无线传输设备的通信处理机制，从而提高电子式电压互感器的自动化水平。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电子式电压互感器，所述电压互感器包括电子式电压互感器主体、励磁检测仪和飞思卡尔IMX6处理芯片，所述励磁检测仪用于对所述电子式电压互感器主体的外壳进行励磁检测，所述飞思卡尔IMX6处理芯片接收所述励磁检测结果并基于所述励磁检测结果确定所述电子式电压互感器主体的外壳的缺陷种类。

2.如权利要求1所述的电子式电压互感器，其特征在于，所述电压互感器包括：

红外成像仪，设置在第一外壳的对立面，用于实时检测第一外壳的温度，并在检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常信号；

励磁检测仪，对第一外壳进行励磁以得到反馈的励磁数据，根据励磁数据得到拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类；

电子式电压互感器主体，包括第一外壳、第二外壳、高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备、下行光纤、一次电源、二次电源、上行光纤、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、液晶显示屏和蓝牙通信设备；

第一外壳，用于容纳高压母线、空心线圈、铁心线圈、信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备、电光转换设备和一次电源；

第二外壳，用于容纳二次电源、光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备；

高压母线，穿过空心线圈和铁心线圈；

空心线圈，用作保护通道的传感头；

铁心线圈，用作测量通道的传感头；

信号调理电路，接收铁心线圈输出的信号，包括滤波处理子电路、移相处理子电路和放大处理子电路，用于对铁心线圈输出的信号依次进行滤波、移相和放大处理，并输出处理后的信号；

模数转换电路与信号调理电路连接，用于将信号调理电路输出的信号进行8位的模数转换；

数据接收设备，通过SPI接口与模数转换电路连接，对接收到的数据进行组合以及CRC校验；

数据发送设备，通过SPI接口将校验后的数据发送到电光转换设备，所述校验后的数据为并行方式；

电光转换设备，将校验后的数据通过下行光纤进行传输；

光电转换设备，通过上行光纤接收所述校验后的数据；

CPLD芯片，实现同时接收多路并行的校验后的数据，并进行并串转换，以获得多路串行的校验后的数据；

飞思卡尔IMX6处理芯片，实现与CPLD芯片的总线接口连接并挂接蓝牙通信设备；通过蓝牙通信设备与红外成像仪连接以接收第一外壳的温度和外壳温度异常信号，通过蓝牙通信设备与励磁检测仪连接以接收拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值，并基于拐点电压、拐点电流、第一外壳在25度时的电阻换算值以及第一外壳在75度时的电阻换算值确定第一外壳的缺陷种类；

蓝牙通信设备，用于将第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类无线发送到远端的测量服务器处，还用于将多路串行的校验后的数据无线发送到远端的测量服务器处；

一次电源，为信号调理电路、模数转换电路、数据接收设备、数据发送设备和电光转换设备提供电力供应；

二次电源，为光电转换设备、CPLD芯片、飞思卡尔IMX6处理芯片、显示设备和蓝牙通信设备提供电力供应；

液晶显示屏，与飞思卡尔IMX6处理芯片连接，用于实时显示第一外壳的温度、外壳温度异常信号和第一外壳的缺陷种类，还用于实时显示多路串行的校验后的数据；

其中，所述蓝牙通信设备包括第一搜索子设备、第二搜索子设备和匹配连接子设备；其中，第一搜索子设备，根据蓝牙散射网中MAC地址浓度确定蓝牙MAC地址浓度最高的蓝牙微微网作为目标微微网，一个蓝牙散射网由多个蓝牙微微网组成；第二搜索子设备，与所述第一搜索子设备连接，在所述目标微微网中，寻找按信号强度排名在前的、数量不大于7的一个或多个蓝牙通信设备作为一个或多个目标蓝牙设备；匹配连接子设备，与所述第二搜索子设备连接，启动与所述一个或多个目标蓝牙设备的蓝牙通信连接；

其中，发送到远端的测量服务器处的数据正比于模数转换电路模数转换后的相应的数据。

3.如权利要求2所述的电子式电压互感器，其特征在于：

当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为大于等于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为7个。

4.如权利要求2所述的电子式电压互感器，其特征在于：

当所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量为小于7时，所述一个或多个目标蓝牙设备的数量为所述目标微微网中有信号的蓝牙通信设备的数量。

5.如权利要求2所述的电子式电压互感器，其特征在于：

红外成像仪和励磁检测仪都内嵌有蓝牙通信接口。

6.如权利要求2所述的电子式电压互感器，其特征在于：

飞思卡尔IMX6处理芯片与CPLD芯片集成在一块集成电路板上。