[发明专利]一种自适应的键相信号预处理电路及其工作方法

说明书

本发明提出一种自适应的键相信号预处理电路，包含高通滤波模块、幅值衰减模块、低通滤波模块、峰谷检波模块、比较整形模块和CPLD模块。所述幅值衰减模块、低通滤波模块、峰谷检波模块、比较整形模块和CPLD模块形成闭环控制系统。所述幅值衰减模块可以程控设置衰减系数档位对输入信号的幅值进行衰减。所述CPLD模块根据捕获的整形后的键相信号特征进行分析处理，设置所述幅值衰减模块合适的衰减系数档位。本发明同时提出了相应的工作方法。本发明的电路具备结构简单、成本低、可靠性高、不需人为操作和自适应的的优点。

技术领域

本发明涉及电力系统发电机测量技术领域,尤其涉及一种自适应的键相信号预处理电路及其工作方法。

背景技术

汽轮发电机组是火电厂的重要发电设备，随着科技的发展，汽轮发电机长期处于高速运行状态，其振动信息的在线监测尤为重要。汽轮发电机转子键相测量是发电机振动在线监测的重要信号，通过键相信号与其他振动电气信号的综合比较分析，可以获得振动的相位角，用于设备的故障分析、诊断和定位。

由于键相传感器的规格参数和现场运行环境不统一，键相传感器输出的键相信号的幅值、占空比、直流偏置等参数存在较大差异，对于采集设备准确获取键相信号存在一定难度。

一般键相信号的幅值在-48～+48V之间，动态范围远高于普通运放及数字电路的输入范围。键相信号预处理电路常规的做法是通过跳线或拨码开关，设置衰减系数，将输入的键相脉冲信号进行衰减，使其幅值衰减到运放非饱和状态的电平范围内。然后再通过跳线或拨码开关，设置比较器的门槛电压，通过比较器将键相信号整形为标准的脉冲信号。此方法操作过程复杂，工程现场往往不具有示波器等波形实时观测设备，工程人员只能通过摸索试验，找到合理的衰减系数和门槛电压。

现有改进技术中，键相采集电路需要A/D模拟量采样单元对键相信号采样，根据采样值的幅值设置衰减系数，再利用D/A模拟量输出单元来设置比较器的门槛电压。此种技术的键相的精度，受到A/D模拟量采样单元的采样率和D/A模拟量输出单元的输出精度的影响，且电路结构复杂，实现成本高，占用印制板面积大。

发明内容

本发明所要解决的的技术问题是：克服现有技术中存在的电路结构复杂、成本高、需要人为操作等问题和缺陷，提供了一种电路结构简单、可靠性高、自适应的的键相信号预处理电路及其工作方法。

为了达成上述目的，本发明提出了一种自适应的键相信号预处理电路，包含高通滤波模块、幅值衰减模块、低通滤波模块、峰谷检波模块、比较整形模块和CPLD模块；所述高通滤波模块的输入为键相传感器采集到的键相信号，输出端连接幅值衰减模块的第一输入端；幅值衰减模块的第二输入端连接CPLD模块的输出端，幅值衰减模块的输出端连接低通滤波模块的输入端；低通滤波模块的输出端连接峰谷检波模块的输入端和比较整形模块的第一输入端；峰谷检波模块的输出端连接比较整形模块的第二输入端；比较整形模块的输出端连接CPLD模块的输入端。

所述高通滤波模块用于将输入的键相信号进行滤波，滤除直流电平分量。

所述幅值衰减模块设置多个衰减系数档位，根据第二输入端所接收的CPLD模块的输出指令选择对应的衰减系数档位对第一输入端接收的输入信号进行衰减。

所述低通滤波模块用于滤除输入信号的高频干扰分量，提高电路的抗干扰能力。

所述峰谷检波模块用于动态捕获输入信号的峰谷值并据此计算门槛电压并输出。

所述比较整形模块用于将第一输入端接收的信号与第二输入端接收的门槛电压进行比较，输出整形后的键相信号。

所述CPLD模块用于根据输入端接收的整形后的键相信号特征进行分析处理，设置所述幅值衰减模块合适的衰减系数档位。

进一步的，所述高通滤波模块为无源滤波电路，采用高压瓷片电容，不受-48～+48V电压幅值和极性限制。