一种电流电压检测一体化传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及电流电压信号的检测和变送技术领域，特别提供了一种电流电压检测一体化传感器，包括信号检测单元、信号采集单元和供电单元，信号采集单元中，电流信号采集单元包括依次连接的罗氏线圈互感器、前置放大电路和第一低通滤波器，电压信号采集单元包括依次连接的电压互感器、分压电路和第二低通滤波器，信号采集单元包括依次连接的ADC模块、处理器、相位补偿模块和通讯模块，第一低通滤波器和第二低通滤波器均与ADC模块连接，供电单元分别与信号检测单元和信号采集单元连接。本新型实现电压电流的实时显示，能够计算出用电器的有功功率、功率因数、相位差，可以根据电信号对用电设备进行故障诊断。对用电设备进行故障诊断。对用电设备进行故障诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种电流电压检测一体化传感器


[0001]本技术涉及电流电压信号的检测和变送
，特别提供了一种电流电压检测一体化传感器。

技术介绍

[0002]目前在工业现场许多设备需要对其电压电流特征进行检测，人们也逐渐不满足于对信号本身的采集，希望能够通过对数据的处理更多的去了解现场设备的运行情况。传统采用的模拟传感器和数据采集器的方式受到的制约越来越大。
[0003]随着传感器技术、通信技术和计算机技术等相关技术的不断发展，仪器仪表也逐步向数字化、网络化方向发展，即不仅各类控制设备是数字化的，而且传感器信号在传送过程中也由模拟化向数字化方向发展，并要求能够通过一定的网络将分散的传感器连接起来，实现集中采集和管理。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电流电压检测一体化传感器，实现电压电流的实时显示，能够计算出用电器的有功功率、功率因数、相位差，可以根据电信号对用电设备进行故障诊断。
[0005]本技术是这样实现的，提供一种电流电压检测一体化传感器，包括信号检测单元、信号采集单元和供电单元，信号采集单元包括电流信号采集单元和电压信号采集单元，电流信号采集单元包括依次连接的罗氏线圈互感器、前置放大电路和第一低通滤波器，电压信号采集单元包括依次连接的电压互感器、分压电路和第二低通滤波器，信号采集单元包括依次连接的ADC模块、处理器、相位补偿模块和通讯模块，第一低通滤波器和第二低通滤波器均与ADC模块连接，供电单元分别与信号检测单元和信号采集单元连接。
[0006]优选的，所述供电单元分别连接所述前置放大电路、所述第一低通滤波器、所述第二低通滤波器、所述ADC模块、所述处理器和所述通讯模块。
[0007]进一步优选，所述信号采集单元还包括存储模块，存储模块与所述处理器双向连接。
[0008]进一步优选，所述信号检测单元和所述信号采集单元一体化设计。
[0009]进一步优选，所述处理器包括电流电压还原模块、有功功率计算模块、设备故障检测模块、设备相位差及功率因数计算模块和传输模块。
[0010]进一步优选，所述处理器为STM32MP157系列异构多核MPU和电能采集芯片。
[0011]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0012]本技术将设备的电流和电压信号的检测和变送进行一体化设计，对信号进行处理和计算得到电压电流瞬时值、电机有功功率、电机运行情况以及功率因数后，将结果以数字信号实时在线传送到上位机系统，其传送过程的抗干扰能力强，实时性好，更有利于检测技术的发展。
附图说明
[0013]下面结合附图及实施方式对本技术作进一步详细的说明：
[0014]图1为本技术结构示意图。
具体实施方式
[0015]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。
[0016]参考图1，本技术提供一种电流电压检测一体化传感器，包括信号检测单元、信号采集单元和供电单元13，信号采集单元包括电流信号采集单元和电压信号采集单元，电流信号采集单元包括依次连接的罗氏线圈互感器2、前置放大电路3和第一低通滤波器4，电压信号采集单元包括依次连接的电压互感器5、分压电路6和第二低通滤波器7，信号采集单元包括依次连接的ADC模块8、处理器9、相位补偿模块10和通讯模块11，第一低通滤波器4和第二低通滤波器7均与ADC模块8连接，供电单元13分别与信号检测单元和信号采集单元连接。
[0017]在利用本新型提供的传感器进行设备电压电流的检测时，将本传感器与供电线路1连接，具体的，供电线路与罗氏线圈互感器2和电压互感器5分别连接，通讯模块11与上位机14建立通讯连接，供电单元13为信号检测单元和信号采集单元供电：通过罗氏线圈互感器2测量供电线路1的电流信号，前置放大电路3将罗氏线圈互感器2检测到的电流信号进行放大抬升，经过第一低通滤波器4去除高频干扰信号，通过ADC模块8将电流信号传送至处理器9中；通过电压互感器5检测电机供电线路1中的电压信号，分压电路6将测量的电压信号转换为处理器9能够接收的电压信号，经过第二低通滤波器7将电压信号中的高频干扰信号去除，通过ADC模块8将电压信号采集到处理器9中；处理器9对电流信号、电压信号进行处理，再通过相位补偿模块10对电压和电流信号进行相位补偿，弥补信号处理阶段的时间差，将信号传递给上位机14，能够保证信号传输的实时性。
[0018]具体的，所述供电单元13分别连接所述前置放大电路3、所述第一低通滤波器4、所述第二低通滤波器7、所述ADC模块8、所述处理器9和所述通讯模块11。
[0019]为了对信息进行存储以及与后续的信息实现对比，作为技术方案的改进，所述信号采集单元还包括存储模块12，存储模块12与所述处理器9双向连接。
[0020]为了传感器设计的整体性，作为改进，所述信号检测单元和所述信号采集单元一体化设计。
[0021]具体的，所述处理器9包括电流电压还原模块、有功功率计算模块、设备故障检测模块、设备相位差及功率因数计算模块和传输模块。
[0022]上述各个模块的功能实现原理如下：
[0023]1、电流电压还原模块：明确信号检测单元对电压电流信号的处理过程，包括电信号的放大或缩小倍数，用于还原供电线路1中实际电压电流值；
[0024]2、有功功率计算模块：通过还原的电压电流信号来进行有功功率的计算。根据有功功率的计算公式：
[0025][0026]其中P表示有功功率，T表示供电线路的周期，u(t)表示瞬时的电压值，i(t)表示电流的瞬时值。
[0027]由于采集到处理器的数据为离散的，因此可将计算公式离散化为：
[0028][0029]其中P表示有功功率，T表示供电线路的周期，f表示处理器的采样频率，Tf为一个周期内采样的数目，k表示第k+1个周期(第1个周期k的取值为0)，u(m)表示采集到的第m个电压信号，i(m)表示采集到的第m个电流信号，将计算得到的有功功率值传输到存储模块。
[0030]3、设备故障检测模块：可对电流信号以及频谱分析，通过一些特征频率来判别电机的故障情况。
[0031](1)断条故障会反映在定子电流谐波中，其表达式为：
[0032]f
b
＝(1
±
2ks)f
1 k＝1,2,3...
[0033]其中s为电机转差率，f1为供电频率或基频。
[0034](2)轴承故障与定子电流特征频率的关系如下：
[0035][0036](3)电机混合偏心故障发生后，定子电流中将含有|f
s
±
f
r
|的谐波分量。
[0037](4)电机偏心故障与轴承故障同时出现时，定子电流特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流电压检测一体化传感器，其特征在于，包括信号检测单元、信号采集单元和供电单元(13)，信号采集单元包括电流信号采集单元和电压信号采集单元，电流信号采集单元包括依次连接的罗氏线圈互感器(2)、前置放大电路(3)和第一低通滤波器(4)，电压信号采集单元包括依次连接的电压互感器(5)、分压电路(6)和第二低通滤波器(7)，信号采集单元包括依次连接的ADC模块(8)、处理器(9)、相位补偿模块(10)和通讯模块(11)，第一低通滤波器(4)和第二低通滤波器(7)均与ADC模块(8)连接，供电单元(13)分别与信号检测单元和信号采集单元连接。2.根据权利要求1所述的电流电压检测一体化传感器，其特征在于，所述供电单元(13)分别连接所述前置放大电路(3)、所述第一低通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李献文，杨树行，谭树彬，郎宁宁，
申请(专利权)人：沈阳科网通信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：