基于fpga的电力变压器绕组在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，主要由数据采集装置、数据处理装置、数据存储装置、人机交互装置和通讯装置构成，数据采集装置采集电压电流数据并将电压电流信号转变为小幅电流信号发送到数据处理装置，数据处理装置将处理后的信息发送到数据存储装置和通讯装置，并由人机交互装置进行显示。本实用新型的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，可以很好的在线测量变压器绕组上的电压、电流、谐波、负荷电流水平和功率等因素，以及判断变压器的运行状态并实现实时监控。
【专利说明】基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力变压器绕组监测【技术领域】，具体涉及一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统。
【背景技术】
[0002]变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有:电压变换；阻抗变换；隔离；稳压(磁饱和变压器)等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯。
[0003]变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
[0004]一般指连接交流电源的线圈为一次线圈；而跨于此线圈的电压称之为一次电压。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的匝数比所决定的，变压器区分为升压与降压变压器两种。
[0005]现有技术中仍没有很好的在线测量变压器绕组上的电压、电流、谐波、负荷电流水平和功率等因素实现实时监控的系统。
实用新型内容
[0006]本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，便于对电力变压器绕组的监测。
[0007]考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型公开的一个方面，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，包括:
[0009]数据采集装置，用于采集电力变压器绕组的数据并将相应数据转变为信号发送到
[0010]数据处理装置，该数据处理装置与所述数据采集装置连接，数据处理装置中包括FPGA，数据处理装置用于接收数据采集装置发送的信号，再通过FPGA处理后将信息发送到用于存储的
[0011]数据存储装置、以及发送到用于显示的人机交互装置。
[0012]为了更好地实现本实用新型，进一步的技术方案是:
[0013]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据采集装置包括用于采集电力变压器绕组电压数据的电压互感器，该电压互感器将获取的电压信息转换为电流信号并传递给数据处理装置。
[0014]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据处理装置中包括用于接收电压互感器传递的电流信号的第一信号调理装置。
[0015]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据处理装置中还包括A/D转换器，所述第一信号调理装置将电压互感器的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器进行采样，经A/D转换器处理后的数据传递给FPGA。
[0016]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据处理装置中还包括电压电流过零处理装置，所述电压电流过零处理装置分别与第一信号调理装置和FPGA连接。
[0017]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据采集装置还包括用于采集电力变压器绕组电压数据的电流互感器，该电流互感器将获取的数据传递给数据处理装置。
[0018]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据处理装置中包括用于接收电流互感器传递的电流信号的第二信号调理装置。
[0019]根据本实用新型其中的一个实施例，所述第二信号调理装置将电流互感器的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器进行采样，经A/D转换器处理后的数据传递给FPGA。
[0020]根据本实用新型其中的一个实施例，所述第二信号调理装置还与电压电流过零处理装置连接。
[0021]本实用新型还可以是:
[0022]根据本实用新型其中的一个实施例，所述数据处理装置还与通讯装置连接，所述通讯装置再与监测站连接。
[0023]与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是:
[0024]本实用新型的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，以FPGA103为平台，可以很好的在线测量变压器绕组上的电压、电流、谐波、负荷电流水平和功率等因素，以及判断变压器的运行状态并实现实时监控。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
[0026]图1示出了根据本实用新型一个实施例的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统。
[0027]其中，附图中的附图标记所对应的名称为:
[0028]101 一数据采集装置，102 一数据处理装置，103 一 FPGA, 104 一同步动态随机存储，
105—铁电储存器，106 一人机交互装置，107 -电压互感器，108 一电流互感器，109 —第一
信号调理装置，110 一第二信号调理装置，111 一 A/D转换器，112 一电压电流过零处理装置。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0030]图1示出了根据本实用新型一个实施例的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统。如图1所示的一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，包括数据采集装置101，该数据采集装置101用于采集电力变压器绕组的数据并将相应数据转变为信号发送到数据处理装置102，该数据处理装置102与所述数据采集装置101连接，数据处理装置102中包括FPGA，数据处理装置102用于接收数据采集装置101发送的信号，再通过FPGA103处理后将信息发送到用于存储的数据存储装置，数据存储装置可以是同步动态随机存储104、铁电储存器105等，以及发送到用于显示的人机交互装置106，人机交互装置
106可由液晶显示器和键盘构成，键盘可采用5X4普通按钮，可包括系统复位按钮、功能按钮等。
[0031]本实施例的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统以FPGA103为平台，在线测量变压器绕组上的电压、电流、谐波、负荷电流水平和功率等因素，计算并判断变压器的运行状态并实现实时监控。
[0032]其中，所述数据采集装置101在另一个实施例中可包括用于采集电力变压器绕组电压数据的电压互感器107和用于采集电力变压器绕组电压数据的电流互感器108，当然根据采集数据的要求，也可包含一些其它器件。电压互感器107、电流互感器108分别将获取的电压信息和电流信息转换为电流信号(一般为小幅电流信号)并传递给数据处理装置102。在一个实施例中，电压互感器107与高压3Φ O?750V连接，电流互感器108与高压3Φ O?50V连接。
[0033]数据处理装置102中包含有用于接收电压互感器107传递的电流信号的第一信号调理装置109，以及用于接收电流互感器108传递的电流信号的第二信号调理装置110。
[0034]如图1所示另一实施例的数据处理装置102中设置有第三信号调理装置114，第三信号调理装置114可与高压3Φν 3ΦΑ连接后，再与FPGA103连接。
[0035]数据处理装置102中还包括A/D转换器111，所述第一信号调理装置109将电压互感器107的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器111进行采样，经A/D转换器111处理后的数据传递给FPGA103 ;同样的，第二信号调理装置109将电流互感器107的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器111进行采样，经A/D转换器111处理后的数据传递给FPGA103。
[0036]本实用新型还可以是，信号调理装置分别接收电压互感器107和电流互感器108的小幅电流信号并将其转换为一 4.5V?4.5V的电压信号发送到A/D转换器111进行采样，采样结果输送到FPGA103中。
[0037]其中，A/D转换器111可采用采用6通道、16位高精度A/D转换芯片，但并不局限于此。
[0038]所述数据处理装置102中还可包括电压电流过零处理装置112，所述电压电流过零处理装置112分别与第一信号调理装置109、第二信号调理装置110和FPGA连接。
[0039]参见图1所示的电力变压器绕组在线监测系统的另一实施例，所述数据处理装置102还与通讯装置113连接，所述通讯装置113再与监测站(图1中未示出)连接，系统通过通讯装113与监测站进行通讯。
[0040]所述通讯装置113可选用RS485，用于系统与监测主站进行通讯，接收主站下达的各种命令，传送主站所需的各种参数，达到实时监控的目的。
[0041]综上所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，主要由数据采集装置101、数据处理装置102、数据存储装置、人机交互装置106和通讯装置113构成，数据采集装置101采集电压电流数据并将电压电流信号转变为小幅电流信号发送到数据处理装置102，数据处理装置102将处理后的信息发送到数据存储装置和通讯装置113，并由人机交互装置106进行显示。
[0042]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
[0043]在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。
[0044]尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，包括: 数据采集装置，用于采集电力变压器绕组的数据并将相应数据转变为信号发送到 数据处理装置，该数据处理装置与所述数据采集装置连接，数据处理装置中包括FPGA，数据处理装置用于接收数据采集装置发送的信号，再通过FPGA处理后将信息发送到用于存储的 数据存储装置、以及发送到用于显示的人机交互装置。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据采集装置包括用于采集电力变压器绕组电压数据的电压互感器，该电压互感器将获取的电压信息转换为电流信号并传递给数据处理装置。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置中包括用于接收电压互感器传递的电流信号的第一信号调理装置。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置中还包括A/D转换器，所述第一信号调理装置将电压互感器的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器进行采样，经A/D转换器处理后的数据传递给FPGA。
5.根据权利要求3所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置中还包括电压电流过零处理装置，所述电压电流过零处理装置分别与第一信号调理装置和FPGA连接。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括用于采集电力变压器绕组电压数据的电流互感器，该电流互感器将获取的数据传递给数据处理装置。
7.根据权利要求6所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置中包括用于接收电流互感器传递的电流信号的第二信号调理装置。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述第二信号调理装置将电流互感器的电流信号转换为电压信号并发送到A/D转换器进行采样，经A/D转换器处理后的数据传递给FPGA。
9.根据权利要求7所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述第二信号调理装置还与电压电流过零处理装置连接。
10.根据权利要求7所述的基于FPGA的电力变压器绕组在线监测系统，其特征在于，所述数据处理装置还与通讯装置连接，所述通讯装置再与监测站连接。
【文档编号】G01R31/00GK203433056SQ201320462677
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】李毅, 严鸿, 罗军川, 简逊, 代树春, 余韬 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司广元供电公司