一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置制造方法及图纸

一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，包括信号调理电路，以输入由特高压套管末屏适配器所采集的高精度零磁通套管末屏接地小电流信号；并行模数转换单元；光电转换模块，负责转换适合光纤传输的基带信号；配置单元，用于将同步数据包打上时标；CPU处理器，根据接接收与发送同步数据包的时标信息，完成对时流程；压控晶体振荡器，对CPU处理器和所述配置单元分别输出相同的控制频率，通过自动频率控制，实时消除压控晶体振荡器的频率偏移，完成高精度同步采集。本实用新型专利技术的高精度同步采集装置提高了配置单元的对时精度，而且为套管介损相对测量法提供了高精度的同步采样数据，从而提高了套管相对介损测量准确性。

A high precision synchronous acquisition device for UHV converter station casing monitoring

【技术实现步骤摘要】
一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置
本技术涉及电力物联网
，具体涉及一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置。
技术介绍
换流站网侧套管易受高介电及热应力影响，且套管故障也很严重，经常由于引起火灾等严重危害而导致被迫停运，因此套管的在线监测是核心电力设备在线监测系统不可或缺的部分。通常一般根据套管介质损耗的正切值、电容、绝缘电阻、套管末屏介损等技术手段来判断套管的绝缘状况，不同的绝缘参数反应了套管不同方面的绝缘状态。而介损值是在交流电压作用下，电介质中的电流有功分量和无功分量的比值，在一定的电压和频率下，它反应电介质内单位体积中能量损耗的大小，它与电介质的体积尺寸、大小都有关系；介损值是评价特高压设备绝缘状况的有效方法之一。然而，影响介损值测量准确性的因素却很多：（1）环境温湿度，绝缘材料的绝缘性能会随着温度的变化而发生变化，空气的相对湿度较大，也会是绝缘表面形成低电阻导电回路，从而使介损值发生明显变化。（2）电网频率的不断变化，在电网的实际运行中，电网频率并不是一成不变的，经常会在一定范围内波动，从而带来采样误差，导致相位计算误差增大。（3）PT角差，PT二次电压相对于一次电压会由于角差的存在而发生相位变化，从而影响介损值的测量。由上可知，影响套管介损测量的因素众多，因此，准确测量套管的绝对介损是很困难的。而相对测量法采用测量多台同相运行下的套管接地电流信号，以它们互为参考信号来测量设备之间的相对正切值，并依据这些相对介质损耗正切角的变化来判断套管的绝缘状况，这种测量方法在计算相对量的过程中，去除了上述影响测量准确性的因数，更具有普遍性。然而，相对测量法的基础要求是高精度同步采样，因此，亟需研究一种高精度同步采集装置以提高特高压套管绝缘状况监测的准确性显然具有特别重要的意义。
技术实现思路
本技术为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置。为实现上述目的，本技术提供了一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，包括：信号调理电路，与特高压换流站套管上的特高压套管末屏适配器连接，以输入由所述特高压套管末屏适配器所采集的高精度零磁通套管末屏接地小电流信号；并行模数转换单元，与所述信号调理电路连接，所述信号调理电路将所述特高压套管末屏适配器所采集的数据信号经过消抖、滤波、保护、放大处理后，输入到所述并行模数转换单元；光电转换模块，用于与外部具备IEEE1588协议的交换机通讯连接，以负责转换适合光纤传输的基带信号；配置单元，其具有基于IEEE1588时钟同步技术的时钟同步模块，所述时钟同步模块与所述光电转换模块连接，以用于将来自于支持IEEE1588交换机的同步数据包打上时标，且发送时钟与接收时钟同步，并保证发送同步数据包的时标与接收同步数据包的时钟相位误差为零；所述配置单元还与所述并行模数转换单元连接，以输出与1PPS边界对齐的周期性采样脉冲，以作为所述并行模数转换单元的采样启动信号；CPU处理器，与所述并行模数转换单元连接，以当所述并行模数转换单元将来自于所述特高压套管末屏适配器的采样数据信号转换完成后，所述并行模数转换单元输出脉冲信号通知所述CPU处理器启动DMA搬移转换完成后的采样数据信号；所述CPU处理器内部具有精确时间协议单元，所述精确时间协议单元与所述配置单元连接，以根据接接收与发送同步数据包的时标信息，完成对时流程；压控晶体振荡器，与所述CPU处理器和所述配置单元连接，以对所述CPU处理器和所述配置单元分别输出相同的控制频率，通过自动频率控制，实时消除压控晶体振荡器的频率偏移，完成高精度同步采集，同步精度可以控制在100纳秒以内。作为本技术的进一步优选技术方案，所述特高压套管末屏适配器的数量为三个，特高压换流站具有分别与电源的A相、B相、C相对应的三个管套，每个所述特高压套管末屏适配器各对应特高压换流站的一个套管，所述信号调理电路具有三个信号调理单元，每个所述信号调理单元对应连接一个所述特高压套管末屏适配器。作为本技术的进一步优选技术方案，所述CPU处理器内部还具有与所述精确时间协议单元连接的频率控制单元，所述频率控制单元连接至所述压控晶体振荡器。作为本技术的进一步优选技术方案，所述压控晶体振荡器上还连接有模拟转换单元，所述压控晶体振荡器通过所述模拟转换单元连接至所述CPU处理器的频率控制单元。作为本技术的进一步优选技术方案，所述CPU处理器上设有12比特的数字接口，所述频率控制单元通过所述数字接口与所述模拟转换单元连接。本技术的用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，通过对具备IEEE1588协议的同步数据包时标记录点的改进，以及保证了发送时钟与接收时钟的同步，使得其提高了配置单元的对时精度，同时，本装置还可通过初同步对时收敛后，再根据连续两次同步数据包对时误差，调节压控晶体振荡器的频率，更进一步提高了对时精度，使得同一交换机下的同步采集装置之间的时间误差在100纳秒以内，从而为套管介损相对测量法提供高精度的同步采样数据，进而提高了套管相对介损测量准确性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置提供的一实例的结构框图；图2为精确时间协议单元运行过程中完成对时流程的示意图；本技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。如图1所示，用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，包括：信号调理电路，与特高压换流站套管上的特高压套管末屏适配器连接，以输入由所述特高压套管末屏适配器所采集的高精度零磁通套管末屏接地小电流信号，其中，特高压套管末屏适配器采用有源零磁通技术，可有效提高小电流传感器检测精度，除了选用起始导磁率较高、损耗较小的特殊合金作铁芯外，还借助电子信号处理技术对铁芯内部的激磁磁势进行全自动的跟踪补偿，保持铁芯工作在接近理想的零磁通状态；并行模数转换单元，与所述信号调理电路连接，所述信号调理电路将所述特高压套管末屏适配器所采集的数据信号经过消抖、滤波、保护、放大处理后，输入到所述并行模数转换单元；光电转换模块，用于与外部具备IEEE1588协议的交换机通讯连接，以负责转换适合光纤传输的基带信号；配置单元，其具有基于IEEE1588时钟同步技术的时钟同步模块，所述时钟同步模块与所述光电转换模块连接，以用于将来自于支持IEEE1588交换机的同步数据包打上时标，且发送时钟与接收时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，其特征在于，包括：/n信号调理电路，与特高压换流站套管上的特高压套管末屏适配器连接，以输入由所述特高压套管末屏适配器所采集的高精度零磁通套管末屏接地小电流信号；/n并行模数转换单元，与所述信号调理电路连接，所述信号调理电路将所述特高压套管末屏适配器所采集的数据信号经过消抖、滤波、保护、放大处理后，输入到所述并行模数转换单元；/n光电转换模块，用于与外部具备IEEE1588协议的交换机通讯连接，以负责转换适合光纤传输的基带信号；/n配置单元，其具有基于IEEE1588时钟同步技术的时钟同步模块，所述时钟同步模块与所述光电转换模块连接，以用于将来自于支持IEEE1588交换机的同步数据包打上时标，且发送时钟与接收时钟同步，并保证发送同步数据包时标与接收同步数据包时钟相位误差为零；所述配置单元还与所述并行模数转换单元连接，以输出与1PPS边界对齐的周期性采样脉冲，以作为所述并行模数转换单元的采样启动信号；/nCPU处理器，与所述并行模数转换单元连接，以当所述并行模数转换单元将来自于所述特高压套管末屏适配器的采样数据信号转换完成后，所述并行模数转换单元输出脉冲信号通知所述CPU处理器启动DMA搬移转换完成后的采样数据信号；所述CPU处理器内部具有精确时间协议单元，所述精确时间协议单元与所述配置单元连接，以根据接接收与发送同步数据包的时标信息，完成对时流程；/n压控晶体振荡器，与所述CPU处理器和所述配置单元连接，以对所述CPU处理器和所述配置单元分别输出相同的控制频率，通过自动频率控制，实时消除压控晶体振荡器的频率偏移，完成高精度同步采集，同步精度可以控制在100纳秒以内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于特高压换流站套管监测的高精度同步采集装置，其特征在于，包括：
信号调理电路，与特高压换流站套管上的特高压套管末屏适配器连接，以输入由所述特高压套管末屏适配器所采集的高精度零磁通套管末屏接地小电流信号；
并行模数转换单元，与所述信号调理电路连接，所述信号调理电路将所述特高压套管末屏适配器所采集的数据信号经过消抖、滤波、保护、放大处理后，输入到所述并行模数转换单元；
光电转换模块，用于与外部具备IEEE1588协议的交换机通讯连接，以负责转换适合光纤传输的基带信号；
配置单元，其具有基于IEEE1588时钟同步技术的时钟同步模块，所述时钟同步模块与所述光电转换模块连接，以用于将来自于支持IEEE1588交换机的同步数据包打上时标，且发送时钟与接收时钟同步，并保证发送同步数据包时标与接收同步数据包时钟相位误差为零；所述配置单元还与所述并行模数转换单元连接，以输出与1PPS边界对齐的周期性采样脉冲，以作为所述并行模数转换单元的采样启动信号；
CPU处理器，与所述并行模数转换单元连接，以当所述并行模数转换单元将来自于所述特高压套管末屏适配器的采样数据信号转换完成后，所述并行模数转换单元输出脉冲信号通知所述CPU处理器启动DMA搬移转换完成后的采样数据信号；所述CPU处理器内部具有精确时间协议单元，所述精确时间协议单元与所述配置单元连接，以根据接接收与发送同步数据包的时标信息，完成对时...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶远，胡劲忠，
申请(专利权)人：上海远观物联网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31