多通道泄露电流相位差检测设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电流相位差检测装置。一种多通道泄露电流相位差检测设备，包括前端信号调理电路、AD采集电路和DSP处理器，参考信号以及采集的多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号输入到前端信号调理电路，前端信号调理电路对信号进行降噪、滤波处理后传送到AD采集电路，对AD采集电路输出的采样信号利用数字滤波技术进行FFT、IFFT、滤波处理，AD采集电路输出采样信号发送到数字滤波器FPGA，数字滤波器FPGA将进行处理后的数据传送到DSP处理器，通过DSP处理器进行相位差计算并输出。本实用新型专利技术结构简单、计算速度快、实时性高，精确实现了对介质损耗进行实时在线监测。有利于电力系统的安全和稳定运行。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电流相位差检测装置，特别是涉及一种多通道泄露电流相位差检测设备。
技术介绍
电力电容器是电力系统中重要的功率补偿设备，电力电容器的稳定性和可靠性直接影响电力系统的安全和稳定。因此，常常需要对电力电容器的运行状态进行实时在线监测。评估电力电容器运行状态的重要参数为介质损耗因数tan ( δ )，该参数可以通过电流传感器监测电力电容器的泄露电流与参考源的相位差得到。目前对泄露电流相位差监测存在如下问题1)相位差检测精度低，传统的相位差检测设备采用简单的谐波分析方法计算精度低；2)相位差测试结果随着工作温度漂移大，传统的相位差检测设备利用阻容器件设计滤波器，器件参数值随温度变化而变化，导致滤波器参数变化，从而引起相位差计算结果的偏差；3)计算时间长，实时性不高。在电力系统中，电容器的介损角是一个很小的数值，一般介于O. 001 O. 02rad之间，在实际的测量过程中，由于电力线上复杂的噪音和干扰，难以得到精确的计算结果。因此，如何准确测量电力电容器的介质损耗因数，是电力系统中的一个难题。
技术实现思路
本技术针对现有技术不足，提出一种快速、精确的电流相位差检测设备，为准确测量电力电容器的介质损耗因数奠定了基础。本技术所采用的技术方案一种多通道泄露电流相位差检测设备，包括前端信号调理电路、AD采集电路和DSP处理器，参考信号以及采集的多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号输入到前端信号调理电路，前端信号`调理电路对信号进行降噪、滤波处理后传送到AD采集电路，对AD采集电路输出的采样信号利用数字滤波技术进行FFT、IFFT、滤波处理，AD采集电路输出采样信号发送到数字滤波器FPGA，数字滤波器FPGA将进行处理后的数据传送到DSP处理器，通过DSP处理器进行相位差计算并输出。所述的多通道泄露电流相位差检测设备，前端信号调理电路用于对信号进行增益调整和简单滤波，采用三级调理电路，参考通路第一级调理电路采用集成运算放大器实现固定增益的放大，泄漏电流的第一级通路采用可调增益模式的集成运算放大器，通过多通路模拟开关MAX308ESE调整一级信号电压输出在合适幅度，MAX308ESE的模拟开关通路选择控制端CS_A10、CS_A11、CS_A12受控连接DSP处理器，第一级调理电路输出信号级联至第二级调理电路，第二级调理电路设计为Sallen-Key低通滤波器，第三级调理电路采样加法器将信号直流电平调整到2. 5V，使得信号满足AD的采样范围，并且将信号的调理与AD采集隔离，以防止输入阻抗变化对信号的影响。所述的多通道泄露电流相位差检测设备，AD采样电路采用AD转换芯片AD8365，DSP处理器采样控制芯片TMS320F28335，数字滤波器FPGA进行处理后的数据传送到TMS320F28335，控制芯片TMS320F28335对前端调理电路的增益系数进行调节，并利用片上定时器输出，作为采样时钟输出给AD8365，进行启动采样和停止采样；FPGA运算、处理的启动停止控制功能由TMS320F28335完成。所述的多通道泄露电流相位差检测设备，含有相位差补偿电路，采用温度传感器获取工作温度，利用已测的温度与相位差的标定数值，对不同温度下的相位差计算结果进行修正，温度传感器采用型号为TMP121的数字温度传感器，TMP121通过SPI总线接口与TMS320F28335连接，实现对工作温度的采集，并进行相位差补偿。本技术的有益效果1、本技术多通道的泄漏电流相位差检测设备，结构简单、计算速度快、实时性高，精确实现了对介质损耗进行实时在线监测。有利于电力系统的安全和稳定运行。2、本技术多通道的泄漏电流相位差检测设备，利用片上温度传感器实时监测系统的工作温度，采用温度补偿方法，利用预设标定值进行相位差补偿，能够对相位差的温度偏移进行有效抑制和补偿，受工作环境影响小，适于实际的电力环境，应用广泛。附图说明图1 :本技术多通道的泄漏电流相位差检测设备系统组成结构图；图2 :参考通道第一级调理电路；图3 :泄流电流通道第一级调理电路；图4:第二级调理电路；图5:第三级调理电路；图6 :AD8365 电路图；图7 :数字滤波器FPGA原理图；图8 TMS320F28335 电路图；图9 :温度传感器电路图.具体实施方式实施例一参见图1，本技术多通道泄露电流相位差检测设备，包括前端信号调理电路、AD采集电路和DSP处理器，参考信号以及采集的多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号输入到前端信号调理电路，前端信号调理电路对信号进行降噪、滤波处理后传送到AD采集电路，对AD采集电路输出的采样信号利用数字滤波技术进行FFT、IFFT、滤波处理，AD采集电路输出采样信号发送到数字滤波器FPGA，数字滤波器FPGA将进行处理后的数据传送到DSP处理器，通过DSP处理器进行相位差计算并输出。实施例二 参见图1、图9，本实施例的多通道泄露电流相位差检测设备，含有相位差补偿电路，采用温度传感器获取工作温度，温度传感器采用型号为TMP121的数字温度传感器，TMP121通过SPI总线接口与DSP处理器连接，实现对工作温度的采集，并进行相位差补偿。实施例三参见图1 图9，本实施例的多通道泄露电流相位差检测设备，AD采集电路采用AD8365、DSP处理器采用专用控制芯片TMS320F28335。并利用温度传感器实时监测系统的工作温度，并利用预设标定值进行相位差补偿，对介质损耗进行实时在线监测，该方案具有结构简单、计算速度快，受工作环境影响小的优点。如图1所示，参考信号以及多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号进入到前端调理电路，前端调理电路对信号进行降噪、滤波处理，并送AD8365进行采样，采样后的数据发送到FPGA，FPGA利用数字滤波技术，进行FFT、IFFT、滤波等处理，处理后的数据传送到DSP处理器TMS320F28335进行相位差计算。TMS320F28335能够对前端调理电路的增益系数进行调节JMS230F28335利用片上定时器输出，作为采样时钟输出给AD8365，并进行启动采样和停止采样；FPGA运算和处理由TMS320F28335完成。温度传感器用于获取工作温度，并进行相位差补偿。图2 图5为前端信号调理电路。参考信号和泄漏电流通过精密电阻将电流信号转换为电压信号输入到前端调理电路中。前端信号调理电路用于对信号进行增益调整和简单滤波，采用三级调理电路，分别如下所示，参考通路第一级调理电路实现固定增益的放大，增益计算公式为Av=R5/R4 ；泄漏电流的第一级通路采用可调增益模式，调整一级信号电压输出在合适幅度，MAX308ESE为多通路模拟开关，CS_A10、CS_A11、CS_A12是模拟开关通路选择控制端，CS_A10、CS_A11、CS_A12是由TMS320F28335控制，采用IO模式实现，该电路实现8种可变增益，分别为1、1. 2、2、3. 8,6. 8,14,25. 6,48. 8 ;经过第一级调理后的信号，级联至第二级调理电路，第二级调理电路设计为Sallen-Key低通滤波器结构，Sallen-Key滤波器具有实现简单，增益和截止频率可调的特点。信号经过Salle本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道泄露电流相位差检测设备，包括前端信号调理电路、AD采集电路和DSP处理器，参考信号以及采集的多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号输入到前端信号调理电路，前端信号调理电路对信号进行降噪、滤波处理后传送到AD采集电路，其特征是：对AD采集电路输出的采样信号利用数字滤波技术进行FFT、IFFT、滤波处理，AD采集电路输出采样信号发送到数字滤波器FPGA，数字滤波器FPGA将进行处理后的数据传送到DSP处理器，通过DSP处理器进行相位差计算并输出。

【技术特征摘要】
1.一种多通道泄露电流相位差检测设备，包括前端信号调理电路、AD采集电路和DSP 处理器，参考信号以及采集的多路泄漏电流信号经过精密电阻转换为电压信号输入到前端信号调理电路，前端信号调理电路对信号进行降噪、滤波处理后传送到AD采集电路，其特征是对AD采集电路输出的采样信号利用数字滤波技术进行FFT、IFFT、滤波处理，AD采集电路输出采样信号发送到数字滤波器FPGA，数字滤波器FPGA将进行处理后的数据传送到 DSP处理器，通过DSP处理器进行相位差计算并输出。2.根据权利要求1所述的多通道泄露电流相位差检测设备，其特征是前端信号调理电路用于对信号进行增益调整和简单滤波，采用三级调理电路，参考通路第一级调理电路采用集成运算放大器实现固定增益的放大，泄漏电流的第一级通路采用可调增益模式的集成运算放大器，通过多通路模拟开关MAX308ESE调整一级信号电压输出在合适幅度， MAX308ESE的模拟开关通路选择控制端CS_A10、CS_A11、CS_A12受控连接DSP处理器，第一级调理电路输出信号级联至第二级调理电路，第二级调理电路设计为Sallen-Key低通滤波器，第三级调理电路采样加法器将信号直流电平调整到2. 5V，使得信号满足AD的采样范围，并且将信号的调理与AD采集隔离，以防止输入阻抗变化对信号的影响。3.根据权利要求1或2所述的多通道泄露电流相位差检测设备，其特征是:AD采样电路采用AD转换芯片AD8365，DSP处理器采样控制芯片TMS320...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天池，李红波，郭长勇，樊鹏杰，李鹏伟，
申请(专利权)人：河南中分仪器股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：