[发明专利]一种用于CVT在线监测的高精度电流采样系统

说明书

本发明公开了一种用于CVT在线监测的高精度电流采样系统。该系统包括信号变换单元、数据采集处理单元和工业计算机；信号变换单元包括多个微型穿心式电流互感器，实现非侵入式采样；数据采集处理单元通过GPS模块授时，采用快速傅里叶变化插值算法对采样数据进行分析处理，并将分析结果上传到工业计算机；工业计算机接收数据采集处理单元发送的数据，承担数据存储和展示的任务。与现有采集系统相比，该系统将数据处理的任务转移至下位机，保证测量精度的同时减小上位机的负担。

技术领域

本发明涉及一种用于CVT在线监测的高精度电流采集系统，属于智能变电站设备实时数据采集和在线监测技术领域。

背景技术

电气设备在长期运行过程中，会逐渐产生绝缘老化、机械疲劳等隐患，导致设备可靠性降低，影响电网可靠稳定运行。长期以来，为了确保电气设备处于良好的工作状态，一般采用周期停电校验方法，可能导致检修不足和过度检修的问题。为了克服停电缺陷，在线监测技术的应用越来越广泛。在线监测有效解决了检修不足和检修过度的问题，节省了大量的人力，还一定程度上提高了设备的可靠性。

目前许多信号采样系统都是将信号采集后，直接发送到上位机进行存储、计算和分析。实践表明，这种方案有一定的局限性：(1)为了进行后续的计算分析，每个采样周期内都需要采集大量的数据，这些数据的传输过程会占用较多上位机和下位机的资源，影响到整个系统的实时性，大量数据的储存和读取对上位机也是一种负担；(2)对采集的数据进行处理所采用的算法本身较为复杂，而上位机的处理能力是固定的，因此采用上位机同时对多通道采集得到的数据进行分析，势必需要增加花销来提高上位机的计算能力，也使得采样通道的数量受到限制。

另一方面，在对智能变电站CVT输出电流进行采样时，通常采用的电流互感器需要串联接入原有线路，侵入式的接线可能会影响CVT的正常运行。考虑到电流互感器饱和特性的影响，要在全量程范围内实现电流的线性检测几乎是不可能的，二次电流往往需要一定的补偿才能较为真实可靠地反映一次电流值。传统的补偿方法分为无源补偿和有源补偿两大类。无源补偿法包括匝数补偿、并联电容补偿等，但这些补偿只能平移误差曲线，不能改变误差曲线的形状。有源补偿则需要增加电子电路，而且结构复杂、调试不便。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于CVT在线监测的高精度电流采样系统，目的在于将模拟量数据采集后，通过DSP对数据进行处理，只将分析结果等极少量数据上传，因此上位机只需承担数据展示的任务，从而提高整个系统的运行效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于CVT在线监测的高精度电流采样系统，其结构特点在于其特征在于包括信号变换单元、数据采集处理单元和工业计算机；所述信号变换单元，包含多个穿心式电流互感器，多个穿心式电流互感器分别与多个CVT的输出端对应连接，实现非侵入式采样，通过有理式拟合在软件上对电流互感器的输出进行误差补偿；所述数据采集处理单元，包括同步触发模块、采集处理模块和总线组包通信模块；所述同步触发模块基于FPGA和卫星导航定位器开发，用于向所述控制转发模块发送秒脉冲以作为同步信号，保证多个采集处理模块同步采样；所述采集处理模块分别与多个穿心式电流互感器的输出端对应连接，多个采集处理模块用于采集多个CVT的三相电流信号；所述采集处理模块包括信号调理模块、A/D转换模块、控制转发模块和数据处理模块；所述信号调理模块包括采样电阻和两级差分放大电路；所述A/D转换模块基于A/D采样芯片开发，根据信号调理模块输出的模拟信号大小，输出对应大小的数字信号；所述控制转发模块基于FPGA开发，接收同步触发模块发出的秒脉冲，控制AD芯片采样，获取采样数据并发送给数据处理模块；所述数据处理模块基于DSP开发，接收控制转发模块的采样数据，采用快速傅里叶变换插值算法进行谐波分析，求取基波、3次谐波和5次谐波特征量并发送给总线组包通信模块；所述总线组包通信模块基于FPGA开发，接收多个数据处理模块发送的数据并组包，通过以太网将数据包发送给工业计算机；所述工业计算机，与所述总线组包通信模块连接，以接收采集信号并分析，显示CVT的运行状态结果。