基于dds的变压器振动监测校验平台的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DDS的变压器振动监测校验平台，包括标准源模块、传感器、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块；标准源模块与传感器的输出端连接数据采集模块，数据采集模块输出端连接上位机控制与数据处理模块，上位机控制与数据处理模块输出端连接标准源模块；标准源模块包括直接数字式频率合成器DDS和信号放大电路；直接数字式频率合成器DDS包括相位累加器、波形存储器、数模转换器及低通滤波器。本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台，具有可通过校验振动传感器的振动信号判断变压器振动监测的有效与否、结构简单可靠、易实现、可拓展性强等优点。
【专利说明】基于DDS的变压器振动监测校验平台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于DDS的变压器振动监测校验平台。
【背景技术】
[0002]随着电力行业的飞速发展，电网的规模不断扩大，电网的安全运行也越来越重要。作为电力系统中最重要的设备之一的变压器的安全运行非常重要。通过监测变压器振动可以及时发现变压器内部的故障，及时维修以免发生变压器事故造成重大损伤。
[0003]由变压器理论知识可以知道，变压器内部铁心和绕组的振动都是以两倍电源频率为基频的，因此可以测量其两倍频率的振动信号幅值来监测变压器振动情况。但是变压器在长期运行过程中，会受到环境的干扰，所以需要对振动传感器输出的振动信号进行监测校验。目前对变压器振动监测校验比较缺乏，因此，能否弥补此缺陷是一个技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于DDS的变压器振动监测校验平台，以便于工作人员能够判断变压器振动监测的有效性。
[0005]本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。
[0006]基于DDS的变压器振动监测校验平台，其结构特点是，包括标准源模块、传感器、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块；标准源模块与传感器的输出端连接数据采集模块，数据采集模块输出端连接上位机控制与数据处理模块，上位机控制与数据处理模块输出端连接标准源申吴块；
[0007]所述标准源模块包括直接数字式频率合成器DDS和信号放大电路；直接数字式频率合成器DDS包括相位累加器、波形存储器、数模转换器及低通滤波器；所述相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器和信号放大电路依次相连接；信号放大电路的输出信号传输给数据采集模块；
[0008]所述的传感器检测变压器的振动信号，信号传输给数据采集模块；
[0009]所述数据采集模块包括数据采集卡，所述数据采集卡与所述信号放大电路、传感器相连接，并接收所述信号放大电路发送的信号和采集传感器的信号；所述数据采集卡与所述上位机控制与数据处理模块相连接，并将信号传输给上位机控制与数据处理模块相连接;
[0010]所述上位机控制与数据处理模块与相位累加器、波形存储器、数据采集卡相连接。本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台的结构特点也在于:
[0011]所述信号放大电路包括电阻Rl?电阻R5、电阻R7?电阻R9、电容Cl?电容C3、电容耦合模拟隔离芯片U1、运算放大器U2、自恢复保险丝PTC1、自恢复保险丝PTC2和二极管Dl?二极管D3 ;所述二极管Dl通过所述电阻Rl与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接，所述二极管D2和二极管D3均与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接；所述电阻R2的一端与所述电阻R3的划片相连接，所述电阻R2另一端通过所述电阻R4连接在所述自恢复保险丝PTC1、自恢复保险丝PTC2之间；所述电容C1与所述电阻R4相并联连接；
[0012]所述电阻R7的两端分别与所述电容耦合模拟隔离芯片U1和运算放大器U2相连接;
[0013]所述电阻R8与所述运算放大器U2相连接；所述电容C2的两端分别与所述运算放大器U2、电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端与所述运算放大器U2相连接；所述自恢复保险丝PTC2通过所述自恢复保险丝PTC1与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的一端与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的另一端连接在所述运算放大器U2和自恢复保险丝PTC1之间；所述电容C3的一端接地，另一端与所述自恢复保险丝PTC2相连接。
[0014]所述电容耦合模拟隔离芯片U1为IS0124。
[0015]所述运算放大器U2为PA85。
[0016]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0017]本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台，包括标准源模块、传感器、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块。标准源模块与传感器的输出端连接数据采集模块，数据采集模块输出端连接上位机控制与数据处理模块，上位机控制与数据处理模块输出端连接标准源模块；标准源模块包括直接数字式频率合成器DDS以及信号放大电路。DDS由相位累加器、波形存储器(ROM或RAM)、数模转换器(DAC)及低通滤波器(LPF)组成。数据采集模块包括数据采集卡；上位机控制与数据处理模块包括控制及数据处理软件，控制调试进程，对振动信号进行校验并给出评价。本实用新型通过校验振动传感器的振动信号判断变压器振动监测的有效与否，结构简单，易实现，可拓展性强。
[0018]本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台，具有以下几个特点:
[0019]1、通过校验振动传感器的振动信号判断变压器振动监测的有效与否。
[0020]2、结构简单、可靠、易实现，可拓展性强。
[0021]3、应用具有相对带宽更宽、分辨率更高的DDS技术，提高了测量精度。
[0022]本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台，具有可通过校验振动传感器的振动信号判断变压器振动监测的有效与否、结构简单、可靠、易实现、可拓展性强等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台的流程框图
[0024]图2为本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台的结构框图。
[0025]图3为本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台的信号放大电路的电路图。
[0026]以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0027]参见附图1-3，本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台，包括标准源模块、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块；标准源模块与传感器的输出端接数据采集模块，数据采集模块输出端接上位机控制与数据处理模块，上位机控制与数据处理模块输出端接标准源申吴块；
[0028]所述标准源模块包括直接数字式频率合成器DDS和信号放大电路；直接数字式频率合成器DDS包括相位累加器、波形存储器、数模转换器及低通滤波器；所述相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器和信号放大电路依次相连接；信号放大电路的输出信号传输给数据采集模块；
[0029]所述的传感器检测变压器(前后、左右、上下)的振动信号，信号传输给数据采集丰吴块；
[0030]所述数据采集模块包括数据采集卡，所述数据采集卡与所述信号放大电路、传感器相连接，并接收所述信号放大电路发送的信号和采集传感器的信号；所述数据采集卡与所述上位机控制与数据处理模块相连接，并将信号传输给上位机控制与数据处理模块相连接;
[0031]所述上位机控制与数据处理模块与相位累加器、波形存储器、数据采集卡相连接。
[0032]上位机控制与数据处理模块内部包含控制及数据处理软件，用于控制调试进程，对振动信号进行校验并给出评价。上位机控制与数据处理模块依靠现场可编程门阵列(FPGA)芯片中32位软核处理器N1s II作为CPU。数据采集模块内置的数据采集卡为标准数据采集单元，提供4通道16位同步采样模拟输入。
[0033]如图3，所述信号放大电路包括电阻Rl?电阻R5、电阻R7?电阻R9、电容Cl?电容C3、电容耦合模拟隔离芯片U1、运算放大器U2、自恢复保险丝PTC1、自恢复保险丝PTC2和二极管Dl?二极管D3 ;所述二极管Dl通过所述电阻Rl与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接，所述二极管D2和二极管D3均与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接；所述电阻R2的一端与所述电阻R3的划片相连接，所述电阻R2另一端通过所述电阻R4连接在所述自恢复保险丝PTC1、自恢复保险丝PTC2之间；所述电容Cl与所述电阻R4相并联连接；
[0034]所述电阻R7的两端分别与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul和运算放大器U2相连接;
[0035]所述电阻R8与所述运算放大器U2相连接；所述电容C2的两端分别与所述运算放大器U2、电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端与所述运算放大器U2相连接；所述自恢复保险丝PTC2通过所述自恢复保险丝PTCl与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的一端与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的另一端连接在所述运算放大器U2和自恢复保险丝PTCl之间；所述电容C3的一端接地，另一端与所述自恢复保险丝PTC2相连接。
[0036]所述电容耦合模拟隔离芯片Ul为IS0124。
[0037]所述运算放大器U2为PA85。
[0038]如图1和2所示，本实用新型的基于DDS的变压器振动监测校验平台包括标准源模块、传感器、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块；
[0039]标准源模块应用DDS技术以及放大电路实现任意信号(特定频率正弦基波叠加高次谐波)的输出，依靠现场可编程门阵列(FPGA)芯片中32位软核处理器N1s II作为CPU控制整个测试流程，DDS频率变动、相位累加等功能，片内RAM则作为DDS的波形存储器。现场可编程门阵列芯片输出数字信号，数模转换将其变为模拟信号，再经放大电路产生参考信号。选择16位高速DA芯片AD5547作为数模转换芯片，放大电路如附图2所示。
[0040]DDS由相位累加器、波形存储器(ROM或RAM)、数模转换器(DAC)及低通滤波器(LPF)组成。在参考频率源发出的时钟脉冲控制下，频率控制字K由累加器累加得到相应的相码，相码寻址波形存储器中的幅值信息，进行相码-幅码变换输出不同的幅度编码，再经过数模变换器得到相应的阶梯波，最后经低通波器对阶梯波进行平滑，即得到连续变化的输出波形。作为一个无反馈的开环系统，DDS合成频率的转换时间主要由低通滤波器的延迟时间来决定，这大大缩短了所需的调谐时间。
[0041]传感器检测变压器在三个方向(上下、左右、前后)的振动信号，并将振动信号传输给数据采集模块。
[0042]数据采集模块包括数据采集卡，内置标准数据采集单元，可提供4通道16位同步米样模拟输入。
[0043]上位机控制与数据处理模块包括控制及数据处理软件，控制调试进程，对振动信号进行校验并给出评价。
[0044]通过频率变动和波形生成控制测试流程，对数据采集模块采集的数据进行离散傅里叶变换进行分析、对比、校验，并给出评价，显示校验结果。
[0045]以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.基于DDS的变压器振动监测校验平台，其特征是，包括标准源模块、传感器、数据采集模块和上位机控制与数据处理模块；标准源模块与传感器的输出端连接数据采集模块，数据采集模块输出端连接上位机控制与数据处理模块，上位机控制与数据处理模块输出端连接标准源t吴块； 所述标准源模块包括直接数字式频率合成器DDS和信号放大电路；直接数字式频率合成器DDS包括相位累加器、波形存储器、数模转换器及低通滤波器；所述相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器和信号放大电路依次相连接；信号放大电路的输出信号传输给数据采集模块； 所述传感器采集的信号传输给数据采集模块； 所述数据采集模块包括数据采集卡，所述数据采集卡与所述信号放大电路、传感器相连接，并接收所述信号放大电路发送的信号和采集传感器的信号；所述数据采集卡与所述上位机控制与数据处理模块相连接，并将信号传输给上位机控制与数据处理模块相连接； 所述上位机控制与数据处理模块与相位累加器、波形存储器、数据采集卡相连接。
2.根据权利要求1所述的基于DDS的变压器振动监测校验平台，其特征是，所述信号放大电路包括电阻Rl?电阻R5、电阻R7?电阻R9、电容Cl?电容C3、电容耦合模拟隔离芯片Ul、运算放大器U2、自恢复保险丝PTCl、自恢复保险丝PTC2和二极管Dl?二极管D3 ;所述二极管Dl通过所述电阻Rl与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接，所述二极管D2和二极管D3均与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul相连接；所述电阻R2的一端与所述电阻R3的划片相连接，所述电阻R2另一端通过所述电阻R4连接在所述自恢复保险丝PTCl、自恢复保险丝PTC2之间；所述电容Cl与所述电阻R4相并联连接； 所述电阻R7的两端分别与所述电容耦合模拟隔离芯片Ul和运算放大器U2相连接； 所述电阻R8与所述运算放大器U2相连接；所述电容C2的两端分别与所述运算放大器U2、电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端与所述运算放大器U2相连接；所述自恢复保险丝PTC2通过所述自恢复保险丝PTCl与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的一端与所述运算放大器U2相连接，所述电阻R9的另一端连接在所述运算放大器U2和自恢复保险丝PTCl之间；所述电容C3的一端接地，另一端与所述自恢复保险丝PTC2相连接。
3.根据权利要求2所述的基于DDS的变压器振动监测校验平台，其特征是，所述电容耦合模拟隔离芯片Ul为IS0124。
4.根据权利要求2所述的基于DDS的变压器振动监测校验平台，其特征是，所述运算放大器U2为PA85。
【文档编号】G01H1/00GK204241102SQ201420764049
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】郑浩, 汪俊斌, 刘厚康, 乔冬升, 陈坚, 刘亚坤, 傅正财, 陈锋, 汪胜和, 朱胜龙 申请人:国家电网公司, 国网安徽省电力公司淮南供电公司, 上海交通大学, 国网安徽省电力公司, 国网安徽省电力公司电力科学研究院