一种电容无缆测量中信号同步采样装置的制作方法

1.本发明涉及电力信息技术领域，尤其涉及一种电容器组的电容测量领域。


背景技术：

2.按电力相关规程要求，需定期对无功补偿电容组的电容器进行测量，无功补偿电容组通常由多个电容器并联而成，如采用拆线的方法进行测量，则现场工作量很大，不拆线测量则大大的提高劳动工作效率，减轻劳动强度。目前供电局普遍使用通过电缆连着主机的电流钳进行测量，这种测量方式需要电流钳操作人员和加压主控测试人员紧密配合、来回传唱，使得测量作业比较烦锁，工作效率不高。同时，电流钳操作人员需要拉着电缆在紧密排布的几层高的电容阵列上穿梭，逐个测量电流，容易造成测试人员因拉线失稳跌落、拉线过程电流钳滑落、拉断磨损电流钳电缆等突出问题。这种穿梭拉线、来回传唱的测量方法使得任务量本来就很大的电容测量的劳动量很大，耗费时间长，工作效率不高。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种电容无缆测量中信号同步采样装置，实现了无缆测量电容器。
4.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种电容无缆测量中信号同步采样装置，包括主机、电压测量模块和电流测量模块；所述主机主要由第一dsp系统控制电路、同步信号发生电路、第一蓝牙无线传输模块和主机恒压输出端组成；所述电压测量模块主要由第二dsp系统控制电路、第一采样芯片、电压测量输入端、第二蓝牙无线传输模块和第一锁相环电路组成；所述电流测量模块主要由第三dsp系统控制电路、第二采样芯片、钳形电流传感器、第三蓝牙无线传输模块和第二锁相环电路组成；所述第一dsp系统控制电路与同步信号发生电路、第一蓝牙无线传输模块和主机恒压输出端连接；所述第二dsp系统控制电路与第二蓝牙无线传输模块和第一锁相环电路连接，所述第一采样芯片与第一锁相环电路和电压测量输入端连接；所述第三dsp系统控制电路与第三蓝牙无线传输模块和第二锁相环电路连接，所述第二采样芯片与第二锁相环电路和钳形电流传感器连接。
6.所述同步信号发生电路，产生同步信号；所述第一蓝牙无线传输模块发送端发送同步信号，所述第二或第三蓝牙无线传输模块接收端接收同步信号，所述第二蓝牙无线传输模块发送电压测量信号，所述第三蓝牙无线传输模块发送电流测量信号，所述第一蓝牙无线传输模块接收端接收电压测量信号和电流测量信号。
7.所述第一锁相环电路调整电压测量模块的相位与同步信号的相位同步，驱动所述第一采样芯片进行电压测量信号采样，电压测量信号从电压测量输入端流入到第一采样芯片，所述第一采样芯片将电压测量信号输出至第二dsp系统控制电路，所述第二dsp系统控制电路再将电压测量信号输出至第二蓝牙无线传输模块。
8.所述第二锁相环电路调整电流测量模块的相位与同步信号的相位同步，驱动所述
第二采样芯片进行电流测量信号采样，电流测量信号从钳形电流传感器流入到第二采样芯片，所述第二采样芯片将电流测量信号输出至第三dsp系统控制电路，所述第三dsp系统控制电路再将电流测量信号输出至第三蓝牙无线传输模块。
9.进一步的，所述主机恒压输出端输出的电压，通过档位选择控制电压输出，可根据测量不同的电容器改变输出电压。
10.进一步的，所述电压测量模块所测量的电压取值点靠近电容器两端的电压，主要是为了减少主机恒压输出端的输出电压在传输导线上的压降的误差，以提高电压测量精度。
11.进一步的，为了不让电流太小会影响测量精度，一般至少要保证流经电容器的电流在ma级以上。
12.进一步的，第二dsp系统控制电路对电压测量信号进行傅里叶变换，减少第二蓝牙无线传输模块的数据传输量；所述第三dsp系统控制电路对电流测量信号进行傅里叶变换，减少第三蓝牙无线传输模块的数据传输量。
13.进一步的，所述第一dsp系统控制电路对电压信号和电流信号进行计算得出电容器的电容值。
14.本发明的有益效果：一种电容无缆测量中信号同步采样装置，主机发出同步信号，锁相环电路通过调整电压测量模块或电流测量模块的相位与同步信号的相位同步，从而达到信号实时同步，蓝牙无线传输模块对电压测量信号和电流测量信号进行发送和接收，主机对接收的电压测量信号和电流测量信号进行计算，实现了信号实时同步无缆测量电容器的电容值。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1是本发明一种电容无缆测量中信号同步采样装置的示意图；
17.图2是本发明主机的结构示意图；
18.图3是本发明电压测量模块的结构示意图；
19.图4是本发明电流测量模块的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
21.一种电容无缆测量中信号同步采样装置，包括主机、电压测量模块和电流测量模块；所述主机主要由第一dsp系统控制电路、同步信号发生电路、第一蓝牙无线传输模块和主机恒压输出端组成；所述电压测量模块主要由第二dsp系统控制电路、第一采样芯片、电压测量输入端、第二蓝牙无线传输模块和第一锁相环电路组成；所述电流测量模块主要由第三dsp系统控制电路、第二采样芯片、钳形电流传感器、第三蓝牙无线传输模块和第二锁相环电路组成；所述第一dsp系统控制电路与同步信号发生电路、第一蓝牙无线传输模块和
主机恒压输出端连接；所述第二dsp系统控制电路与第二蓝牙无线传输模块和第一锁相环电路连接，所述第一采样芯片与第一锁相环电路和电压测量输入端连接；所述第三dsp系统控制电路与第三蓝牙无线传输模块和第二锁相环电路连接，所述第二采样芯片与第二锁相环电路和钳形电流传感器连接。
22.所述第一锁相环电路调整电压测量模块的相位与同步信号的相位同步，驱动所述第一采样芯片进行电压测量信号采样，电压测量信号从电压测量输入端流入到第一采样芯片，所述第一采样芯片将电压测量信号输出至第二dsp系统控制电路，所述第二dsp系统控制电路再将电压测量信号输出至第二蓝牙无线传输模块。
23.所述第二锁相环电路调整电流测量模块的相位与同步信号的相位同步，驱动所述第二采样芯片进行电流测量信号采样，电流测量信号从钳形电流传感器流入到第二采样芯片，所述第二采样芯片将电流测量信号输出至第三dsp系统控制电路，所述第三dsp系统控制电路再将电流测量信号输出至第三蓝牙无线传输模块。
24.所述主机恒压输出端输出的电压，通过档位选择控制电压输出，可根据测量不同的电容器改变输出电压。所述电压测量模块所测量的电压取值点靠近电容器两端的电压，主要是为了减少主机恒压输出端的输出电压在传输导线上的压降的误差，以提高电压测量精度。为了不让电流太小会影响测量精度，一般至少要保证流经电容器的电流在ma级以上。
25.所述主机恒压输出端和电压测量模块输入端与待测电容器的两端连接，将电流测量模块的钳形电流互感器的钳口打开，将待测电容器的导线置于钳形电流互感器的中间。
26.所述主机恒压输出端输出的电压，通过档位选择控制电压输出，可根据负载的不同改变输出电压，具体档位为2、4、8、16v。电压测量值的大小对电容精度影响主要表现在电压的不同，导致流经电容负载的电流大小是不同的，电流太小会影响测量精度，一般至少要保证流经电容的电流在ma级以上，如1uf的电容，阻抗相当于3kω,如果用16v档，电流为3.2ma,而2v档时，电流将不足1ma,在钳表的测量精度就比较差。
27.所述第二蓝牙无线传输模块接收端接收主机发出的同步信号，通过所述电压测量模块测量待测电容器的电压,并将电压测量信号通过第二蓝牙无线传输模块发送端发送。
28.所述第三蓝牙无线传输模块接收端接收主机发出的同步信号，通过所述电流测量模块的钳型电流传器测量每个电容器支路的电流,并将电流测量信号通过第三蓝牙无线传输模块发送端发送。
29.所述第二dsp系统控制电路对电压测量信号进行傅里叶变换，减少第二蓝牙无线传输模块的数据传输量；所述第三的dsp系统控制电路对电流测量信号进行傅里叶变换，减少第三蓝牙无线传输模块的数据传输量。
30.所述同步信号发生电路产生50hz方波同步信号，由第一蓝牙无线传输模块的发送端发送，第二或第三蓝牙无线传输模块接收端接收50hz方波同步信号，第一或第二锁相环电路不断调整电压测量模块或电流测量模块的相位，使12.8khz的相位与50hz方波同步信号的相位同步，从而实现信号实时同步。
31.所述电压测量输出端与第一采样芯片ad7680的引脚端in+相连，第一采样芯片ad7680的引脚端convst为12.8khz的采样脉冲信号输入，第二蓝牙无线传输模块接收端接收主机发出的同步信号，第一锁相环电路根据同步信号的相位进行不断的相位调整，使电压测量模块的相位与同步信号的相位同步，第一采样芯片ad7680的引脚端sdo将测量数据
输出至第一dsp系统控制电路，第一采样芯片ad7680的引脚端sclk为时钟电路输入。
32.所述第三蓝牙无线传输模块接收端接收主机发出的同步信号的相位并调整电流测量模块的相位与同步信号的相位同步，电流测量模块所测量待测电容器的电压信号通过第三蓝牙无线传输模块的发送端发送出去。
33.所述钳形电流传感器与第二采样芯片ad7680的引脚端in
‑
相连，第二采样芯片ad7680的引脚端convst为12.8khz的采样脉冲信号输入，第三蓝牙无线传输模块接收端接收主机发出的同步信号，第二锁相环电路根据同步信号的相位进行不断的相位调整，使电流测量模块的相位与同步信号的相位同步，第二采样芯片ad7680的引脚端sdo将测量数据输出至dsp系统控制电路，第二采样芯片ad7680的引脚端sclk为时钟电路输入。
34.所述主机通过第一蓝牙无线传输模块的发送端发送同步信号，电压测量模块接收到同步信号后进行电压测量信号采样，电压测量模块所测量的电压信号输出至第一采样芯片ad7680，第一采样芯片ad6780将电压信号传输至第二dsp系统控制电路，通过第二蓝牙无线传输模块发送端发送电压测量信号。
35.所述主机通过蓝牙无线传输模块的发送端发送同步信号，电流测量模块接收到同步信号后进行电流测量信号采样，电流测量模块所测量的电流信号输出至第二采样芯片ad7680，第二采样芯片ad6780将电流测量信号传输至第三dsp系统控制电路，通过第三蓝牙无线传输模块的发送端发送电流测量信号。
36.所述第一蓝牙无线传输模块接收端接收电压测量模块发送的电压测量信号和电流测量模块发送的电流测量信号，第一dsp系统控制电路对接收的电压测量信号和电流测量信号进行计算，得出测量电容器的电容值，计算方式如下所示：
37.定义电流信号：real_i(实部)和image_i(虚部)；
38.定义电压信号：real_u(实部)和image_u(虚部)。
39.tmpf2＝real_i*real_i+image_i*image_i；//计算1
40.tmpf1＝real_u*real_i+image_u*image_i；//计算2
41.r＝tmpf1/tmpf2；//电阻值
42.tmpf3＝image_u*real_i
‑
real_u*image_i；//计算3
43.x＝tmpf3/tmpf2；//电容值或电感值，当x为正值为电感值，当x为负值时为是电容值。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。