一种宽频带电磁暂态过电压采样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种宽频带电磁暂态过电压采样装置，其特征在于，包括三个单相检测模块，每个单相检测模块均通过独立就近电容式分压器安装，三个单相检测模块之间的录波触发光纤串行总线使用多模尾纤进行环形连接。在运用本实用新型专利技术时，在对电网实施在线监测时，实现低频10kHz全程录波，及高频10MHz触发录波。触发录波依据10kHz采集信号的频率或电压扰动等触发10MHz的波形记录，波形记录时长0～5s，同时记录触发时刻、主触发相、从触发相、触发方式及参数。同时使用软件处理系统根据其提供的监测数据，提供分析、报警和历史查询等功能，并采取相关快速响应抑制措施，以实现保证电网的安全运行。

A wide-band electromagnetic transient overvoltage sampling device

The utility model relates to a wideband electromagnetic transient overvoltage sampling device, which includes three single-phase detection modules, each single-phase detection module is installed by an independent near capacitive voltage divider, and the recording wave triggered by the three single-phase detection modules is connected by a multi mode tail fiber loop. When the utility model is used, the low-frequency 10 kHz full-range recording and the high-frequency 10 MHz trigger recording are realized when the power grid is monitored on-line. The trigger recording wave records the waveform of the 10MHz based on the frequency or voltage disturbance of the 10kHz acquisition signal. The waveform record is 0 to 5S long, and the trigger time, the main trigger phase, the trigger phase, the trigger mode and the parameters are recorded. At the same time, the software processing system provides the functions of analysis, alarm and historical inquiry according to the monitoring data provided by the system, and adopts the related rapid response restraining measures to ensure the safe operation of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种宽频带电磁暂态过电压采样装置
本技术涉及一种宽频带电磁暂态过电压采样装置，用于特高压交直流混联电网的在线监测，实现低频10kHz全程录波，及高频10MHz触发录波。
技术介绍
我国特高压交直流混联电网已经在逐步形成，在国外也未见先例。2013年皖电东送交流特高压输电工程调试期间，发生了特高压主变压器投入电网时，电压发生暂态波动，引起复奉特高压直流和林枫直流换流阀换向失败，导致直流输送大幅度降负荷的事件，对电网的安全稳定运行产生不良影响。表明特高压交流系统的运行方式变化可能对特高压直流输电系统的稳定性产生不利影响。因此开展特高压交直流混联电网中交流系统电压波动对直流系统影响的研究十分迫切。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够适用于特高压交直流混联电网的在线监测，实现低频10kHz全程录波，及高频10MHz触发录波。为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种宽频带电磁暂态过电压采样装置，其特征在于，包括三个单相检测模块，每个单相检测模块均通过独立就近电容式分压器安装，三个单相检测模块之间的录波触发光纤串行总线使用多模尾纤进行环形连接，其中，每个单相检测模块包括低频信号调理单元及高频信号调理单元，低频信号调理单元及高频信号调理单元分别与低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连，低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连连接内部带有双口RAM的FPGA，FPGA向外引出光纤录波触发端及光纤B码输入端，FPGA还与存储单元相连及CPU处理单元相连，CPU处理单元连接通信单元。优选地，每一相的电网运行电压信号经过电容分压器、信号衰减器降压变换阻抗后，接入所述单相检测模块。优选地，所述单相检测模块的数据通讯光纤网口通过多模尾纤汇集到数据交换机。优选地，所述CPU处理单元还与静态存储单元、参数存储/设置接口、信号指示单元相连。在运用本技术时，在对电网实施在线监测时，实现低频10kHz全程录波，及高频10MHz触发录波。全程录波以10kHz的采集速度记录全部波形及相应时间。触发录波依据10kHz采集信号的频率或电压扰动等触发10MHz的波形记录，波形记录时长0～5s，同时记录触发时刻、主触发相、从触发相、触发方式及参数。同时使用软件处理系统根据其提供的监测数据，提供分析、报警和历史查询等功能，并采取相关快速响应抑制措施，以实现保证电网的安全运行。附图说明图1为单相检测模块的电路框图。具体实施方式为使本技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本技术提供的一种宽频带电磁暂态过电压采样装置由三个单相检测模块组成，每个单相检测模块均通过独立就近电容式分压器安装，避免三相间的相互干扰。三个单相检测模块之间的录波触发光纤串行总线使用多模尾纤进行环形连接，实现某一相检测到过电压数据时同步触发其他两相的录波记录。每个单相检测模块的数据通讯光纤网口通过多模尾纤汇集到数据交换机，实现检测模块录波数据的上送。单相检测模块的电源输入为AC220V/50Hz交流电，输入通过线性变压器隔离后送开关电源输入端，开关电源输出端供给检测电路。装置采用两级电源滤波方式，尽可能的降低每相检测模块之间的相互干扰。如图1所示，为单相检测模块的电路框图，检测模块的所有工作过程均通过FPGA及CPU处理核心协调完成，选用ARM7系列STM32F103处理器作为CPU处理核心，利用FPGA(XILINX-XC6SLX45T)进行快速数据采集、分析处理。通过对时输入回路完成1μs高精度的卫星时间同步，通过数据通讯回路完成与外部的100MTCP/IP网络数据交换，通过参数调试设置接口进行检测模块的具体参数设置(正常运行时利用光纤数据通讯口进行参数设置)。电网运行电压信号经过电容分压器、信号衰减器降压变换阻抗后，接入检测模块，检测模块输入端采用高阻抗，并对输入回路进行完全对称设计以提高抗共模干扰能力。输入信号分为2路信号分别输入10ksps低频通道及10Msps高频通道。输入信号通过低频通道信号调理电路，接入低速A/D采集芯片。低速A/D采集芯片采用TI公司的ADS8329(16-Bit，1MSPS，ADS，SerialSPIInterface)。低频采集A/D芯片转换输出的电压数据，经过FPGA缓冲到内部双口RAM。双口RAM分2块区域，第1块写满时，再写第2块，形成1-2循环存储确保录波数据的完整性；CPU通过判断写满标记，读取对应区域的双口RAM数据。然后采集数据分析并通过以太网实时发出波形数据。输入信号通过高频通道信号调理电路，接入高速A/D采集芯片。高速A/D采集芯片采用ADS5560(16-Bit，40MSPS，ADC，DDRLVDSOutputs)。高频采集A/D芯片转换输出的电压数据，经过FPGA缓冲到内部双口RAM，再通过内部逻辑读取双口RAM数据保存到DDR3的实时波形存储区域，当有录波触发信号时，提取相应实时波形数据、触发时刻、触发相(A/B/C相)、触发方式等至DDR3录波存储区域；CPU通过FPGA中的双口RAM访问DDR3获取录波数据。有效值计算，FPGA对采集到的10ksps数据，进行单周期均方根计算有效值。频率计算，FPGA对采集到的10ksps数据，进行单周期频率计算(低通滤波-＞波形转换为方波-＞采集方波周期)谐波计算，FPGA对采集到的10ksps数据，进行1024点FFT换算，获得各频点的幅值。频率扰动启动：当电压的频率值大于等于设定上限值，产生录波触发信号；当电压的频率值小于等于设定下限值时，产生录波触发信号。谐波扰动启动：当电压的谐波分量大于等于设定上限值，产生录波触发信号。电压突变启动：当电压的当前周波有效值大于等于设定上限值，产生录波触发信号；当电压的当前周波有效值小于等于设定下限值时，产生录波触发信号。过电压启动：当电压的瞬时值大于设定的限值时，产生录波触发信号。手动启动：通过遥信输入触发或远端控制信号触发，产生录波触发信号。主动录波触发，本相触发，并发出1个光纤录波触发信号。从动录波触发，接收到光纤录波触发信号，则本相触发，并发出1个光纤录波触发信号传输到另一相(比如A相到B相，B相到C相，C相到A相)。模块检测电路部分安装完全屏蔽外壳，输入采用Q9/BNC接口，输入负端与屏蔽外壳可靠连通。屏蔽罩设计为双层材料，能够对高频及低频干扰均起到良好的屏蔽作用，屏蔽罩外形设计成圆柱D型结构，一方面能够减小与相邻模块间的平板电容效应，而且能够最大程度屏蔽干扰信号。线路板背面相应布置屏蔽罩，屏蔽罩距离印板的边缘距离不少于10mm，以减小与装置外壳的电磁信号感应。检测模块与外部数据通讯发送接收均采用光纤方式，光纤传输带宽大、衰减小，即使处于电磁波很强的环境中也不受干扰。数据通讯中对时同步采用B码光纤，多模820nm(50/125μm)ST接头。数据通讯采用TCP/IP光纤网口，多模1300nm(50/125μm)SC接头。录波触发采用光纤串行总线，多模820nm(50/125μm)ST接头。检测模块供电输入采用工频变压器输入，输入为交流220V，电源输出为12V，并为电源设计低通滤波、共模差模干扰抑制回路。采用R型变压器线性电源，具有效率高、外形尺寸小、电磁干扰小、噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽频带电磁暂态过电压采样装置，其特征在于，包括三个单相检测模块，每个单相检测模块均通过独立就近电容式分压器安装，三个单相检测模块之间的录波触发光纤串行总线使用多模尾纤进行环形连接，其中，每个单相检测模块包括低频信号调理单元及高频信号调理单元，低频信号调理单元及高频信号调理单元分别与低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连，低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连连接内部带有双口RAM的FPGA，FPGA向外引出光纤录波触发端及光纤B码输入端，FPGA还与存储单元相连及CPU处理单元相连，CPU处理单元连接通信单元。

【技术特征摘要】
1.一种宽频带电磁暂态过电压采样装置，其特征在于，包括三个单相检测模块，每个单相检测模块均通过独立就近电容式分压器安装，三个单相检测模块之间的录波触发光纤串行总线使用多模尾纤进行环形连接，其中，每个单相检测模块包括低频信号调理单元及高频信号调理单元，低频信号调理单元及高频信号调理单元分别与低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连，低速A/D转换单元及高速A/D转换单元相连连接内部带有双口RAM的FPGA，FPGA向外引出光纤录波触发端及光纤B码输入端，FPGA还与存储单元相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹丹，李鸥，赵文彬，金珩，黄华，陈文中，孙岳才，邓晓航，卢龙飞，黄凯，王峭峻，
申请(专利权)人：上海申贝科技发展有限公司，国网上海市电力公司，上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海,31