专利名称：带有在线状态监测的电子式互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有在线状态监测的信号处理单元，尤其涉及一种应用于电力系统电流或电压测量的电子式互感器，属于电力领域。
背景技术：
智能电网是以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础、以电网设备间的信息交互为手段、以实现电网安全、可靠、经济、节能为目的的先进的现代化电力系统。从以上智能电网的概念可知，通过各种传感器对电力系统发电、输电、配电、供电等各个环节的关键设备运行状况进行实时监控和数据整合，获取实时数据，并提供各种信息交互，这是实现电网智能化的最重要的手段。电子式互感器是智能电网建设中的核心关键一次设备。目前，在电力系统中，具有批量应用的电子式互感器均为有源电子式互感器，但有源电子式互感器的信号处理单元是由许多电子元器件组成，且一般置于环境较为恶劣的室外高压侧端，因此信号处理单元的寿命受到整个环境的温度、湿度因素制约，失效率较高，但目前国内可提供电子式互感器的相关厂家均没有对其信号处理单元电路转换电路关键状态及所处环境的温湿度的进行监控，更没有进行有效的失效后评估，也无法取证，而只是采用在制作过程中对电路元器件进行严格的筛选进行控制，这样缺乏对核心设备关键部位的实时在线状态监测，不利于智能电网的可视化建设。
实用新型内容为了克服以上所述现有电子式互感器的不足，本实用新型提供一种能够对互感器进行状态监测的电子式互感器。本实用新型的技术方案如下一种带有在线状态监测的电子式互感器，包括互感器和信号处理单元，模拟信号调理电路、模数转换电路、控制器和光口，由互感器采集的模拟信号依次经过模拟信号调理电路、模数转换电路转换成数字信号后被送入控制器，控制器输出的信号经过光口被转换成光信号，所述的电子式互感器还包括温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路，所述的温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路输出的数字信号被送入控制器，由所述控制器对模数转换电路和温湿度传感器进行控制并将接收的数字信号打包后输出。优选地，本实用新型的带有在线状态监测的电子式互感器，所述控制器为一个复杂可编程逻辑器件或者一个现场可编程门阵列。本实用新型将电子式互感器输入的模拟信号转换为数字信号，同时探测芯片对关键电平及光器件(光口)状态进行检测，采集装置周围的温湿度，将信号和温湿度数据打包通过光纤发送给二次设备；整个装置的最大功耗不超过100mW。本实用新型在完成电流或电压信号采集和传输的同时，还进行了自身状态监测，为故障预警和故障检测提供了一种途径。
图1为本实用新型在电子式互感器及信号处理单元的位置示意图。其中1为电子式电流互感器中信号处理单元放置位置，2为电子式电压互感器中信号处理单元放置位置， 3为与二次设备相连的光纤输出端口。图2为本实用新型的功能原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。参见图1，信号处理单元安装在电子式互感器的适当位置。若为电流互感器，则安装在1所示的互感器柱体顶端，通过感应线圈和激光器复合取能，光纤通过柱体从下端引出；若为电压互感器，则安装在2所示的互感器柱体底端，通过220V工频电压取能；若为组合式电子式互感器，则分别安装在1和2所示位置，分别供能。3为二次侧设备，与互感器通过光纤通信。其高压侧信号处理单元包含模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路，温湿度传感器，可对信号处理单元的关键电平、关键器件及所处的环境温湿度进行实时状态监测，为信号处理单元后续的失效故障原因进行分析和评估提供合理的有效的证据。电子式互感器信号处理单元将输入模拟信号经过模拟调理电路，使之符合模数转换芯片的转换范围；通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)或者现场可编程门阵列(FPGA)来控制模数转换芯片的工作并接收转换后的数字信号；处理单元包含超低功耗电平探测芯片对关键电平及光器件状态进行检测，同时也通过CPLD或FPGA控制一个温湿度传感芯片的工作，并接收采集的温湿度数据；CPLD或FPGA将此两路数据打包成一路数据，并进行CRC校验，然后将数据包以FT3协议格式或者串行通信协议发送。二次设备在接收到数据后将基准电平、光口状态、温湿度等信息还原为实际值即可判断当前信号处理单元的工作环境。信号处理单元全部采用超低功耗电子器件，并合理控制电路的工作状态，保证信号处理单元的低功耗工作。在如图2所示实施例中，电子式互感器传感头部分输入模拟小信号，本实用新型的模拟信号调理部分将输入信号的峰值范围调整至模数转换芯片的转换范围以内，然后与基准电压复合，将信号电平抬高至正电压输入到模数转换芯片中。通过对复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)进行编程，控制模数转换芯片的正常工作，并接收模数转换芯片输出的数字信号并存储在CPLD或FPGA的寄存器中，处理单元包含超低功耗电平探测芯片对关键电平及光器件状态进行检测，同时通过对CPLD或FPGA编程以控制温湿度传感芯片，并接收芯片输出的数字信号。模数转换芯片、关键电平及光器件状态检测电路和温湿度传感芯片的采集频率通过CPLD或FPGA编程可调。在CPLD或FPGA中将两路数字信号合并成一个数据，进行CRC校验后合并为一个数据包，并通过光纤发送至二次设备。
权利要求1.一种带有在线状态监测的电子式互感器，包括互感器和信号处理单元，模拟信号调理电路、模数转换电路、控制器和光口，由互感器采集的模拟信号依次经过模拟信号调理电路、模数转换电路转换成数字信号后被送入控制器，控制器输出的信号经过光口被转换成光信号，其特征在于，所述的电子式互感器还包括温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路，所述的温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路输出的数字信号被送入控制器，由所述控制器对模数转换电路和温湿度传感器进行控制并将接收的数字信号打包后输出。
2.根据权利要求1所述的带有在线状态监测的电子式互感器，其特征是所述控制器为一个复杂可编程逻辑器件或者一个现场可编程门阵列。
专利摘要本实用新型属于电力系统电流或电压测量技术领域，涉及一种带有在线状态监测的电子式互感器，包括互感器和信号处理单元，模拟信号调理电路、模数转换电路、控制器和光口，由互感器采集的模拟信号依次经过模拟信号调理电路、模数转换电路转换成数字信号后被送入控制器，控制器输出的信号经过光口被转换成光信号，所述的电子式互感器还包括温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路，所述的温湿度传感器、模数转换基准电平探测电路、光口状态探测电路输出的数字信号被送入控制器，由所述控制器对模数转换电路和温湿度传感器进行控制并将接收的数字信号打包后输出。本实用新型在完成电流或电压信号采集和传输的同时，还进行了自身状态监测，为故障检测提供了一种途径。
文档编号G01D21/02GK202025032SQ20102069001
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者刘立斌, 崔新友, 文涛, 方兵, 魏忠诚 申请人:武汉烽火富华电气有限责任公司