块6采用H7118GPRSDTU，符合工业级标准，具有 较强的可靠性，并提供串行232数据接口，其内嵌PPP、TCP/IP、DDP等多种协议，可实现用户 设备到数据中心远程透明数据通信。
[0062] 本实施例中优选的，所述GPS模块7可以产生高精度的同步沿，其同步误差最低小 于2ns，方便异地的装置对容性设备的同步采集。
[0063] 本实用新型实施例中其他内容同上述实用新型实施例一中所述，在此不再赘述。
[0064] 图3为本实用新型实施例二的电容型电力设备绝缘性监测装置的人机接口原理 图。人机交互接口硬件设计中共包含2个功能按键（除复位键外），6个LED灯及1个液晶 接口，如图3所示。为了简化操作，所有按键都未设置第二功能，分为自检键和实时采集键。 发光二极管，用于直观显示测控单元的各种状态信息，特别是各终端同步采集时数据的传 输状态信息。此外，为方便现场安装调试，较为完备地了解所述监测终端的运行状况，基于 VGG12864E-S002模块设计了相应的液晶接口。
[0065] 图4为本实用新型实施例二的电容型电力设备绝缘性监测装置的信号调理电路 原理图。考虑到高次谐波的影响，经程控放大器标准化后的末屏电流信号在送入FPGA片内 测频逻辑模块完成信号测频之前，需要对信号进行滤波、方波化，以适应FPGA的逻辑电平 输入。其中，滤波电路选用美国Burr-Brown公司设计与生产的通用有源滤波芯片UAF42，通 过它可方便地设计高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，具体到本实用新型 实施例中，硬件电路如图4中的有源滤波器所示。对于经有源滤波后的信号，针对FPGA引 脚的电平特性，本实用新型实施例设计了如图4所示的放大、方波化电路，由于肖特基势皇 二极管BAT54S的电压箝位作用，信号被转换为幅值约3. 3V的方波。
[0066] 图5为本实用新型实施例二的电容型电力设备绝缘性监测装置的A/D采样电路 原理图。电容型电力设备绝缘在线监测中介损值很小，需要高性能的A/D转换芯片来完成 对信号模拟量的采集。本实用新型实施例选用TI公司的ADS8505作为系统采样芯片，其应 用电路如图5所示，ADS8505由5V单电源供电，为片选信号端，当^为低电平而奶5Y 引脚为高电平时，i?/C引脚的下降沿将触发一次新的采样，这时瓦^引脚电平被拉低； 若瓦涵7为低电平表示正在进行转换，在转换完成之后，^F引脚电平相应变高，内部数 据被更新，此时的上升沿将使能输出更新后的并口数据。
[0067] 图6为本实用新型实施例二的电容型电力设备绝缘性监测装置的RS485网络接口 原理图。考虑到传输的数据量不大，各监测终端之间也没有通信，可选用简单可靠的RS485 进行通讯。RS485总线采用平衡差分方式传输串行电压信号，即总线的状态由一对导线之间 的电压差决定，抗共模干扰的能力较强。图6为监测终端485通信接口电路，发送使能端和 接收使能端接到一起，使收发器工作在半双工态，平时接收使能，接收到服务器实时采集的 命令后再使能发送。
[0068] 图7为本实用新型实施例二的电容型电力设备绝缘性监测装置的RS232接口原理 图。与485通信同理，由于FPGA的TTL电平和GPRSDTU的232电平逻辑不同，需要对其设 计相应的电平转换电路，具体如图7所示。
[0069] 本实用新型可以带来这些有益的技术效果：本实用新型实施例公开的电容型电力 设备绝缘性监测装置，完成现场信号的就地提取、调理、数字化并通过GRRS/RS485与后台 专家软件进行通讯；采用穿心小电流传感器采集电流信号，保证采样值的精度，提高了装置 的可靠性；采用GPRS无线通信技术进行数据传输与控制，避免传统数据传输方式带来的电 缆施工，大大降低了施工的难度和安装成本；采用GPS同步授时技术对各监测终端进行高 精度同步采样，提高了相对介损角的测量精度；就地完成模拟信号的数字化及传输，有效地 避免了传输衰减，提高了数据的可靠性；装置采用可编程逻辑技术，以FPGA为主要硬件载 体，拟定了采样率自动跟踪工频值的采集方案。监测终端以软核为控制核心对设备的工作 过程进行控制，在完成前端电流信号测频和高速同步采样的同时对温湿度进行检测，并完 成与485总线/GPRS网络的通信。
[0070] 本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块并 不一定是实施本实用新型所必须的。
[0071] 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种电容型电力设备绝缘性监测装置，包括按键模块、液晶模块、看门狗模块、A/ D采样电路、信号调理电路、穿心小电流传感器、SRAM存储芯片、Flash存储芯片、LED灯、 RS232接口、GPRS模块、GPS模块和温湿度传感器，其特征在于：采用Cyclone的FPGA芯片 EP4CE15为CPU，外围搭建EPCSl为存储芯片、拨码开关、RS485网络接口。
2. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述CPU包 括消抖逻辑模块、看门狗逻辑模块、采用逻辑模块、测频逻辑模块和内嵌的Nios II处理器， 监测终端以所述Nios II处理器为控制核心对所述监测装置的工作过程进行控制，完成与 所述RS485网络接口和/或所述GPRS模块的通信，获取所述温湿度传感器的湿温度信息， 实现对A/D采样电路的实时采样控制和信号频率的测量，并完成数据的缓冲、处理、传输功 能。
3. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述液晶模 块为VGG12864E、128列*64行点阵的OLED单色、字符、图形显示模块，所述LED灯为6个，通 过所述按键模块复位和手动测频，其中所述按键模块分为硬件自检按键和实时采集按键。
4. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述SRAM存 储芯片为IS61LV6416,所述Flash存储芯片为TC58FVB160AFT。
5. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述监测装 置的采样时间采用所述GPS模块同步触发。
6. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述监测装 置的通信采用所述RS232接口、RS485网络接口或GPRS模块。
7. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述EPCSl 用于存储quartus程序，装置上电时，初始化所述EP4CE15的硬件逻辑。
8. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述监测装 置的地址通过2个8位的所述拨码开关设定。
9. 根据权利要求1所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述穿心小 电流传感器采用BCT-2型电磁式穿心小电流传感器，所述温湿度传感器采用SHTll模块监 测环境的温湿度。
10. 根据权利要求2所述的电容型电力设备绝缘性监测装置，其特征在于：所述485网 络接口为带隔离的型号为ADM2483的增强型RS485收发器，构成所述Nios II处理器的串 口与物理LIN总线之间的通信通道，所述物理LIN总线上并联1个120欧姆的匹配电阻。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电容型电力设备绝缘性监测装置，属于输变电设备状态检测领域。包括按键模块、液晶模块、看门狗模块、A/D采样电路、信号调理电路、穿心小电流传感器、SRAM存储芯片、Flash存储芯片、LED灯、RS232接口、GPRS模块、GPS模块和湿温度传感器，采用Cyclone的FPGA芯片EP4CE15为CPU，外围搭建EPCS1为存储芯片、拨码开关、RS485网络接口。CPU包括消抖逻辑模块、看门狗逻辑模块、采用逻辑模块、测频逻辑模块和内嵌的Nios II处理器。本实用新型实时监测电容型电力设备的绝缘状态，改变了以往人工定期检查的现状，大大提高了电网运行的安全性和稳定性。
【IPC分类】G01R31-12
【公开号】CN204515075
【申请号】CN201520212991
【发明人】方寿贤, 陈栩, 张步林, 李博强, 吴军, 逯海军, 高福春, 姜红斌
【申请人】南京大全自动化科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月9日