本发明属于电力系统信号检测,特别是基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统。
背景技术:
1、电力工业中,根据已有开关事故的统计研究发现,机械故障占断路器总故障的60%以上,由于未装备储能电机、行程无法准确测量、声音诊断技术尚未成熟等因素的存在,断路器机械状态监测技术相对于变压器、发电机等电力设备状态监测技术起步较晚,过去常采用离线检测方式对断路器进行定期检修,此方式存在人力、物力消耗较大、无法实时反映断路器状态等缺点。本公开选择分合闸线圈电流及机械振动信号作为低压直流断路器的采集物理量,设计基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号采集系统,有利于降低设备故障带来的损失,保证系统可靠运行,具有重要现实意义。
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号采集系统,能够在线采集多路传感器的输出,具有采样效率高、误差小的优点。
2、基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统包括:
3、传感器模块,其用于测量断路器分合闸线圈的电流信号及振动信号;
4、信号调理电路模块,其连接所述传感器模块,信号调理电路模块包括分合闸线圈电流信号调理电路及振动信号调理电路,分合闸线圈电流信号调理电路包括用于对所述电流信号进行电压转换生成电压信号的采样电阻、用于放大电压信号的放大电路与用于滤波电压信号的滤波电路,所述振动信号调理电路包括用于滤波振动信号的振动滤波电路;
5、采样电路模块,其连接信号调理电路模块,所述采样电路模块包括将所述电压信号和振动信号同步模数转换的多路采样电路adc和连接多路采样电路adc的用于给数字信号提供隔离通道的数字隔离电路;
6、单片机控制模块,其连接所述采样电路模块以接收采样电路模块的采样信号;
7、数据传输模块,其连接所述单片机控制模块和上位机以向上位机传输采样信号。
8、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,还包括为所述采集系统供电的电源模块,所述电源模块包括开关电源、稳压芯片及若干电容。
9、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,所述电源模块分别提供12v、5v和3.3v三个等级的供电电压。
10、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,数据传输模块包括rs-485接口。
11、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,所述用于滤波电压信号的滤波电路包括两个2阶低通滤波器级联组成的4阶巴特沃斯低通滤波电路。
12、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,4阶巴特沃斯低通滤波电路的滤波截止频率设置为200hz。
13、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,所述传感器模块包括至少三个用于测量断路器分合闸线圈的电流信号的霍尔传感器以及至少三个用于测量断路器振动信号的振动传感器。
14、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,用于滤波振动信号的振动滤波电路包括二阶无源rc滤波电路。
15、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,二阶无源rc滤波电路的滤波截止频率为25khz。
16、所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统中,所述多路采样电路adc的模拟输入信号电压范围为0~5v,转换吞吐速率达到500ksps~1msps,其输出为串行二进制数,支持spi、qspi、microwire和dsp串行接口。
17、和现有技术相比,本发明具有以下优点:
18、基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统至少能够同时采集6路信号,包含3路电流信号采集通道以及3路振动信号采集通道。具有采样效率高、误差小的优点,能够满足不同类型断路器的采样需求,具有广泛的应用范围。
1.一种基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,其包括:
2.根据权利要求1所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,优选的,还包括为所述采集系统供电的电源模块,所述电源模块包括开关电源、稳压芯片及若干电容。
3.根据权利要求2所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,所述电源模块分别提供12v、5v和3.3v三个等级的供电电压。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,数据传输模块包括rs-485接口。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,用于滤波振动信号的振动滤波电路包括二阶无源rc滤波电路。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的断路器线圈电流信号及振动信号的采集系统,其特征在于,所述多路采样电路adc的模拟输入信号电压范围为0~5v,转换吞吐速率达到500ksps~1msps,其输出为串行二进制数,支持spi、qspi、microwire和dsp串行接口。