配电网过电压在线监测装置及方法制造方法及图纸

一种配电网过电压在线监测装置及方法，涉及在线监测电力系统过电压的装置和方法，尤其是监测配电网过电压的在线监测装置和方法。该装置包括高压分压器、信号预处理电路、触发电路、数据采集卡、工作电源、工业控制计算机以及连接高压分压器与信号预处理电路、触发电路的同轴电缆、连接信号预处理电路、触发电路与数据采集卡的信号电缆。该方法包括开机进入初始化，设定过电压值，数据采集卡等待触发电路发出的触发信号，判断电网是否出现过电压，将过电压数据存入采集卡缓存，判断采集卡缓存是否存满，将采集卡缓存中的数据读入计算机缓存，查询是否有新的过电压数据；将过电压数据以文件形式存盘，判断存盘是否结束。实现对电力系统外部过电压和内部过电压的在线监测，监测精度高，抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在线监测电力系统过电压的装置及方法，尤其是监测配电网过电压的在线监测装置及方法。
技术介绍
电力系统过电压是发展高压和超高压电网所必须研究的重要课题，它不仅关系到发电机、变压器、输电线路等电力设备绝缘强度的合理设计，而且直接影响到电力系统的安全运行。随着电网的迅速建设与发展，电气设备过电压事故发生更为频繁，给电网和工农业生产带来了巨大的损失。过电压在线监测就是实现实时记录电力系统中发生的各种过电压事故的数据，实现在过电压发生时能完整准确地记录下过电压的实际变化过程，记录保存过电压的波形和各种参数，存储事故发生前后过电压的情况和发生过程中对电网电压的影响，作为运行人员分析事故原因的依据。根据系统电压等级不同，过电压在线监测系统使用相应电压等级的高压分压器。高压分压器采集到过电压信号后，信号传送至数据采集单元，输入的模拟电压信号经过A/D转换，变成计算机所能识别的数字信号，数据处理单元自动对过电压数据进行处理，并以图形形式直观的显示出来，为生产技术人员分析过电压故障提供依据。国内对过电压在线监测装置的研究和开发是20世纪90年代初才开始的。目前国内过电压自动记录装置主要是采用两种采集方式(1)分散式采集方式，但是这种方式结构复杂，技术难度大，实现起来比较困难。(2)集中式采集方式，但是采样的频率不高，数据量小，响应时间慢、不能对电力系统外部过电压进行监测。国外过电压自动记录装置目前一般采用分散式结构，即前置智能化过电压在线采集器，采用完全模块化设计，由各种智能数据采集板构成，主要完成故障记录，事件记录、电气量的计算等功能，主要由单片机或(DSP)芯片来完成。采集完成后通过标准的数据格式由串口传输到主机上，最后由主机完成数据的分析显示等功能。经联机检索查询国内外专利文献，中国专利技术专利申请号为89106209.2，申请日为1989.07.22、专利技术名称《电力系统过电压在线监测装置》。该装置由高压分压器、数据采集器、微机系统、光纤高压隔离传输系统、电源隔离抗干扰系统、UPS电源组成。虽然装置实现了对电力系统内部过电压瞬变过程的监测、录波和分析工作，但该装置也存在不足，不能对电力系统外部过电压进行监测，并且不能指出过电压类型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种长期运行于电力系统的，该装置及方法不仅能监测电力系统内部过电压，而且能对电力系统外部过电压进行监测。本专利技术目的通过以下技术方案实现配电网过电压在线监测装置的技术方案该装置包括高压分压器，信号预处理电路、触发电路、数据采集卡、工作电源、工业控制计算机以及连接高压分压器与信号预处理电路、触发电路的同轴电缆、连接信号预处理电路、触发电路与数据采集卡的信号电缆。高压分压器的高压端与高压母线固定连接；高压分压器的低压端通过同轴电缆分别插入信号预处理电路和触发电路的输入接口端；信号预处理电路、触发电路的输出端分别通过信号电缆与插入工业控制计算的ISA插槽内的数据采集卡连接。信号预处理电路、触发电路、工作电源和工业控制计算机装入箱体内。当电压信号经过信号预处理电路处理后，传送到数据采集卡，该数据采集卡将电压信号转换为计算机能够识别的数字信号，通过工业控制计算机对其进行处理。所述的信号预处理电路包括三个结构相同的、功能独立的电路，每个信号预处理电路电路包括两个运算放大器U1、U2、电阻、电容、稳压管；运算放大器U1的引脚7、4分别接正负电源VCC、VEE，信号输入端Vin接运算放大器U1的同相输入端引脚3，运算放大器U1的反相输入端引脚2与该运算放大器引脚6和电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2、R3的一端连接；电阻R2另一端接地，电阻R3的另一端与电阻R4、电容C1的一端连接；电阻R4的另一端接至电容C2的一端和运算放大器U2的同相输入端引脚3，运算放大器U2的反相输入端引脚2与电阻R5、R6的一端连接；电阻R5的另一端接地，电阻R6的另一端与运算放大器U2的引脚6、电容C1的另一端、该电路输出端Vout连接；运算放大器U2的引脚7、4分别接正负电源VCC、VEE；电容C2的另一端接地；稳压管D1的负极接信号预处理电路的输出端Vout，稳压管D1的正极接稳压管D2的正极，稳压管D2的负极接地；前一级运算放大器U1、电阻R1、R2实现隔离分压，后级运算放大器U2、电阻R3、R4、R5、R6、电容C1、C2实现二阶有源低通滤波；输出端Vout通过信号电缆与数据采集卡的信号输入通道的输入端口AIN连接。所述触发电路包括三个结构相同的、功能独立的电路，每一个触发电路包括运算放大器U3、电压比较器U4、或门U5、电阻、电位器；运算放大器U3的引脚7、4分别接正负电源VCC、VEE，触发电路信号输入端Vin接运算放大器U3的同相输入端引脚3，运算放大器U3的反相输入端引脚2与该运算放大器引脚6、电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与电阻R8的一端、电压比较器U4的引脚5、9连接；电阻R8的另一端接地；电压比较器U4的引脚10与电位器R9的中间抽头连接，该电压比较器的引脚4与电位器R10的中间抽头联接，该电压比较器的引脚12与或门U5的引脚9、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接后接参考电压VDDA；电压比较器U4的引脚7与或门U5的引脚10及电阻R12的另一端连接；或门U5的引脚8接电路输出端Tout；电位器R9的一端接地，另一端接参考电压VDDA；电位器R10的一端接地，另一端接参考电压-VDDA；首先运算放大器U3、R7、R8实现隔离分压，电压比较器U4、电位器R9、R10、电阻R11、R12、或门U5实现比较触发；输出端Tout通过信号电缆与数据采集卡的信号输入通道的输入端口OTRIG连接。所述数据采集卡包括信号输入通道电路、外触发信号输入电路、A/D转换电路、存储单元电路、FPGA配置逻辑电路；每一个信号输入通道电路的输入端口AIN的芯线与电阻R14的一端、跳线JP1的2端连接，输入端口AIN的外端接信号地；电阻R14的另一端与运算放大器U6的同相输入端引脚3、跳线JP2的2端连接；电阻R13的一端与跳线JP1的1端连接，电阻R13、R15的另一端接信号地；电阻R15的一端与跳线JP2的1端连接；运算放大器U6的反相输入端引脚2与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与运算放大器U6的引脚6、电阻R17的一端连接；电阻R17的另一端与运算放大器U7的同相输入端引脚8、电阻R19的一端连接；电阻R19的另一端与运算放大器U7的引脚5、电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端接ADAN、电容C4的一端；电容C4的另一端接信号地；运算放大器U7的引脚2与电容C3的一端连接；电容C3的另一端接信号地；电阻R18的一端与运算放大器U7的反相输入端引脚1、电阻R20连接；电阻R18的另一端接信号地；电阻R20的另一端与电阻R22的一端、运算放大器U7的引脚4连接；电阻R22的另一端接ADAP、电容C5的一端；电容C5的另一端接信号地；外触发信号输入电路包括输入端口和电阻；输入端口OTRIG的芯线与电阻R23、R24的一端连接，电阻R23另一端接地，电阻R24另一端接ORTIGin端；A/D转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网过电压在线监测装置，包括箱体、高压分压器、同轴电缆、信号预处理电路、触发电路、信号电缆、数据采集卡、工作电源和工业控制计算机；其特征在于所述的信号预处理电路为三个相同的信号预处理电路，所述的触发电路为三个相同的触发电路，所述的数据采集卡包括三个相同的信号输入通道电路，三个相同的Ａ／Ｄ转换电路，三个相同的存储单元电路，一个外触发信号输入电路，一个ＦＰＧＡ配置逻辑电路；三个相同的信号预处理电路和三个相同的触发电路的输入接口端分别通过同轴电缆与对应的三个高压分压器的低压端连接；三个相同的信号预处理电路的输出端分别通过信号电缆与三个对应的信号输入通道电路的输入端口连接；三个相同的触发电路的输出端通过信号电缆与外触发信号输入电路的输入端连接；外触发信号输入电路的输出端与ＦＰＧＡ配置逻辑电路的ＯＴＲＩＧｉｎ引脚连接，三个相同的信号输入通道电路的输出端ＡＤＡＰ、ＡＤＡＮ分别与三个相同Ａ／Ｄ转换电路的ＡＤＡＰ、ＡＤＡＮ端对应连接，三个相同的Ａ／Ｄ转换电路的数据总线分别与三个相同的存储单元电路的数据总线对应连接，三个相同的Ａ／Ｄ转换电路的地址总线分别与ＦＰＧＡ配置逻辑电路地址总线对应连接，三个相同的数据总线分别与ＦＰＧＡ配置逻辑电路数据总线对应连接；每个信号预处理电路电路包括两个运算放大器Ｕ↓［１］、Ｕ↓［２］、电阻、电容、稳压管；运算放大器Ｕ↓［１］的引脚７、４分别接正负电源ＶＣＣ、ＶＥＥ，信号输入端Ｖｉｎ接运算放大器Ｕ↓［１］的同相输入端引脚３，运算放大器Ｕ↓［１］的反相输入端引脚２与该运算放大器引脚６和电阻Ｒ↓［１］的一端连接，电阻Ｒ↓［１］的另一端与电阻Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］的一端连接；电阻Ｒ↓［２］另一端接地，电阻Ｒ↓［３］的另一端与电阻Ｒ↓［４］、电容Ｃ↓［１］的一端连接；电阻Ｒ↓［４］的另一端接至电容Ｃ↓［２］的一端和运算放大器Ｕ↓［２］的同相输入端引脚３，运算放大器Ｕ↓［２］的反相输入端引脚２与电阻Ｒ↓［５］、Ｒ↓［６］的一端连接；电阻Ｒ↓［５］的另一端接地，电阻Ｒ↓［６］的另一端与运算放大器Ｕ↓［２］的引脚６、电容Ｃ↓［１］的另一端、该电路输出端Ｖｏｕｔ连接；运算放大器Ｕ↓［２］的引脚７、４分别接正负电源ＶＣＣ、ＶＥＥ；电容Ｃ↓［２］的另一端接地；稳压管Ｄ↓［１］的负极接信号预处理电路的输出端Ｖｏｕｔ，稳压管Ｄ↓［１］的正极接稳压管Ｄ↓［２］的正极，稳压管Ｄ↓［２］的负极接地；每一个触发电路包括运算放...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：司马文霞，姚陈果，米彦，杜林，廖瑞金，李剑，陈伟根，蓝海涛，孙才新，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]