一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置的制作方法

本實用新型涉及電壓采集
技術領域：
，特別是涉及一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置。
背景技術：
：變電站除正常工作電壓外，還有可能出現多種不同類型的侵入波過電壓，如雷電、操作(切空線、合空線等)、工頻(空載長線、不對稱短路、甩負荷)、諧振、短路沖擊等，另外，變電站還可能出現故障失壓，因此，變電站內的電壓幅值變化非常大，從而也就對用于檢測變電站電壓的變電站全波電壓綜合測量裝置提出了更高的要求。請參照圖1，圖1為現有技術中提出的一種基于空間耦合電容的變電站全波電壓綜合測量裝置的檢測原理圖，解決了最初的變電站侵入波檢測方法(如在變壓器的電纜上安裝光纖電壓傳感器、變壓器電容套管末屏安裝電壓傳感器等方式)存在的安全性和穩定性的問題，結合圖1，該變電站全波電壓綜合測量裝置的采樣輸出電壓如下式：um=C2C2+C1+CMu]]>變電站全波電壓綜合測量裝置的外殼電容C1和外殼對地電容C2的大小均是基本固定的，因此分壓比主要由裝置入口的入口并聯電容CM決定，對于某一確定的電壓等級的變電站，入口并聯電容CM是確定的，但對于不同電壓等級的變電站，所需要的入口并聯電容CM大小存在差異。現有技術中，變電站全波電壓綜合測量裝置均為某一電壓等級的變電站專用，沒有通用的變電站全波電壓綜合測量裝置。但若采用固定電容值的方式，入口電容CM調整起來比較復雜，電壓采集設備無法實現通用。又由于變電站內的電壓幅值變化非常大，現有技術中的電壓綜合測量裝置如果保障采集精度，則容易導致通道飽和，造成波形信息的缺失；如果保障測量范圍，則難以保障采集精度，造成波形分辨率低，波形質量差。因此，如何提供一種解決上述技術問題的適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置是本領域技術人員目前需要解決的問題。技術實現要素：本實用新型的目的是提供一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置，本實用新型能夠實現量程和精度的兼顧，測量范圍廣的同時精度高。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置，該裝置包括：第一端接地、第二端分別與外殼電容的第一端、入口電容選擇單元的第一端以及量程選擇單元的第一輸入端連接的對地電容；第二端與所述入口電容選擇單元的第二端連接的所述外殼電容；第二端還與所述量程選擇單元的第二輸入端連接、控制端與處理單元連接、用于依據所述處理單元發送的入口電容選擇指令選擇適合當前變電站的入口電容的所述入口電容選擇單元；輸出端與A/D轉換器的輸入端連接、控制端與處理單元連接、用于依據所述處理單元發送的量程選擇指令將所述入口電容選擇單元采集并輸出的第一級電壓放大到適應所述A/D轉換器的量程的第二級電壓的所述量程選擇單元；其中，所述第一級電壓為系統額定電壓或操作工頻過電壓、雷電侵入波過電壓或者故障失壓，所述量程選擇指令為所述處理單元依據所述第一級電壓生成；輸出端與所述處理單元連接的所述A/D轉換器；用于依據所述A/D轉換器輸出的數字采樣電壓得到原始電壓波形的所述處理單元。優選地，所述入口電容選擇單元包括第一多路選擇開關以及N個入口電容，N為不小于2的整數，其中：N個所述入口電容的第一端相連，其公共端作為所述入口電容選擇單元的第一端，N個所述入口電容的第二端分別與所述第一多路選擇開關的N個輸入端對應連接，所述第一多路選擇開關的輸出端作為所述入口電容選擇單元的第二端；所述第一多路選擇開關的控制端作為所述入口電容選擇單元的控制端。優選地，所述入口電容的個數為4個。優選地，所述A/D轉換器包括第一A/D轉換器和第二A/D轉換器；所述量程選擇單元包括差分電路、依次串聯的第一分壓電容、第二分壓電容直至第M分壓電容、M個緩存裝置、第二多路選擇開關以及放大電路，所述量程選擇單元的輸出端包括第一輸出端和第二輸出端，M為不小于2的整數，第i分壓電容的第二端與第i+1分壓電容的第一端連接，1≤i≤M-1，其中：所述差分電路的第一輸入端作為所述量程選擇單元的第一輸入端，所述差分電路的第二輸入端作為所述量程選擇單元的第二輸入端，所述差分電路的輸出端作為所述第一輸出端、分別與第一分壓電容的第一端以及所述第一A/D轉換器的輸入端連接，所述第M分壓電容的第二端與所述差分電路的第一輸入端連接，其公共端接地；所述第i分壓電容的第一端與第i緩存裝置的輸入端連接；M個所述緩存裝置的輸出端與所述第二多路選擇開關的M個輸入端對應連接，所述第二多路選擇開關的輸出端與所述放大電路的輸入端連接，所述放大電路的輸出端作為所述第二輸出端，與所述第二A/D轉換器連接，所述第二多路選擇開關的控制端作為所述量程選擇單元的控制端。優選地，M取4，則所述緩存裝置的個數為4個。優選地，該裝置還包括：輸入端分別與所述第二A/D轉換器的輸出端以及所述處理單元連接、輸出端與所述處理單元連接、用于將所述數字采樣電壓與故障低電壓閾值進行比較，并將得到的第一比較結果輸出至所述處理單元的第一比較模塊；輸入端分別與所述第二A/D轉換器的輸出端以及所述處理單元連接、輸出端與所述處理單元連接、用于將所述數字采樣電壓與正常工作電壓閾值進行比較，并將得到的第二比較結果輸出至所述處理單元的第二比較模塊；輸入端分別與所述第二A/D轉換器的輸出端以及所述處理單元連接、輸出端與所述處理單元連接、用于將所述數字采樣電壓與操作工頻過電壓以及雷電過電壓閾值進行比較，并將得到的第三比較結果輸出至所述處理單元的第三比較模塊；則所述處理單元用于依據所述第一比較結果、所述第二比較結果以及所述第三比較結果并結合預設的真值表生成所述量程選擇指令。優選地，該裝置還包括：輸入端與所述第二A/D轉換器的輸出端連接、輸出端和控制端均與所述處理單元連接的FIFO存儲器。優選地，所述處理單元為DSP。優選地，所述差分電路的型號為LM358。優選地，所述第一多路選擇開關和所述第二多路選擇開關的型號均為CD4052。本實用新型提供了一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置，該裝置包括對地電容、外殼電容、入口電容選擇單元、量程選擇單元、A/D轉換器以及處理單元。本實用新型能夠通過對入口電容選擇單元中的入口電容進行選擇，從而實現對不同電壓等級變電站的入口電容進行調整，另外，本實用新型還能夠依據處理單元發送的量程選擇指令將入口電容選擇單元采集并輸出的第一級電壓放大到適應A/D轉換器的量程，實現了電壓測量范圍的調整，滿足不同類型異常電壓的高精度檢測，可見，本實用新型能夠實現量程和精度的兼顧，測量范圍廣的同時精度高。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中提出的一種基于空間耦合電容的變電站全波電壓綜合測量裝置的檢測原理圖；圖2為本實用新型提供的一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置的結構示意圖；圖3為本實用新型提供的另一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置的結構示意圖。具體實施方式本實用新型的核心是提供一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置，本實用新型能夠實現量程和精度的兼顧，測量范圍廣的同時精度高。為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例一請參照圖2，圖2為本實用新型提供的一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置的結構示意圖，該裝置包括：第一端接地、第二端分別與外殼電容2的第一端、入口電容選擇單元3的第一端以及量程選擇單元4的第一輸入端連接的對地電容1；第二端與入口電容選擇單元3的第二端連接的外殼電容2；第二端還與量程選擇單元4的第二輸入端連接、控制端與處理單元6連接、用于依據處理單元6發送的入口電容選擇指令選擇適合當前變電站的入口電容的入口電容選擇單元3；可以理解的是，由可知，這里的um即為下面將提到的第一級電壓，因為外殼電容2C1和外殼對地電容1C2是固定的，則第一分壓比完全由入口并聯電容CM決定，又因為入口電容選擇單元3可以根據處理單元6發送的入口電容選擇指令選擇適合當前變電站的入口電容，也即調整入口并聯電容CM，從而使得該全波電壓綜合測量裝置能夠適用于多種電壓等級變電站。輸出端與A/D轉換器5的輸入端連接、控制端與處理單元6連接、用于依據處理單元6發送的量程選擇指令將入口電容選擇單元3采集并輸出的第一級電壓放大到適應A/D轉換器5的量程的第二級電壓的量程選擇單元4；其中，第一級電壓為系統額定電壓或操作工頻過電壓、雷電侵入波過電壓或者故障失壓，量程選擇指令為處理單元6依據第一級電壓生成；可以理解的是，量程選擇單元4在接收到第一級電壓后會首先將第一級電壓保存至緩存中，再將第一級電壓直接通過A/D轉換器5傳送至處理單元6，處理單元6依據第一級電壓并結合預設的判斷條件得到量程選擇指令，并將量程選擇指令發送至量程選擇單元4的控制端，量程選擇單元4再依據處理單元6發送的量程選擇指令將保存至緩存中的第一級電壓放大到適應A/D轉換器5的量程的第二級電壓，從而實現電壓的第二次分壓，實現了電壓測量范圍的調整，滿足不同類型侵入波的高精度檢測。輸出端與處理單元6連接的A/D轉換器5；可以理解的是，A/D轉換器5將第一級電壓以及第二級電壓均轉換為處理單元6能夠處理的數字量，具體地，A/D轉換器5將第二級電壓均轉換為數字采樣電壓。用于依據A/D轉換器5輸出的數字采樣電壓得到原始電壓波形的處理單元6。本實用新型提供了一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置，該裝置包括對地電容、外殼電容、入口電容選擇單元、量程選擇單元、A/D轉換器以及處理單元。本實用新型能夠通過對入口電容選擇單元中的入口電容進行選擇，從而實現對不同電壓等級變電站的入口電容進行調整，另外，本實用新型還能夠依據處理單元發送的量程選擇指令將入口電容選擇單元采集并輸出的第一級電壓放大到適應A/D轉換器的量程，實現了電壓測量范圍的調整，滿足不同類型異常電壓的高精度檢測，可見，本實用新型能夠實現量程和精度的兼顧，測量范圍廣的同時精度高。實施例二請參照圖3，圖3為本實用新型提供的另一種適用于多種電壓等級變電站的全波電壓綜合測量裝置的結構示意圖。該裝置在實施例一的基礎上：作為優選地，入口電容選擇單元3包括第一多路選擇開關以及N個入口電容，N為不小于2的整數，其中：N個入口電容的第一端相連，其公共端作為入口電容選擇單元3的第一端，N個入口電容的第二端分別與第一多路選擇開關的N個輸入端對應連接，第一多路選擇開關的輸出端作為入口電容選擇單元3的第二端；第一多路選擇開關的控制端作為入口電容選擇單元3的控制端。可以理解的是，第一多路選擇開關接收來自處理單元6的入口電容選擇指令的控制，來實現入口電容的調整以及多路采集的通道切換，也即，第一多路選擇開關實現入口電容的選擇，以適應不同電壓等級的變電站的入口電容調整。作為優選地，入口電容的個數為4個。可以理解的是，這里N還可以取其他數值，本實用新型在此不做特別的限定。具體地，該全波電壓綜合測量裝置剛開始運行時，系統默認的是第一多路選擇開關會選擇最大電容值，也即對應于選擇圖3中的C11、C12、C13以及C14，另外，量程選擇單元4此時選擇的是正常工作電壓增益(下面有介紹)，待接收到處理單元6發送的入口電容，再依據處理單元6發送的入口電容選擇指令選擇適合當前變電站的入口電容，例如選擇C11、C12。需要說明的是，這里的入口電容C11、C12、C13以及C14的容值可以一樣也可以不一樣，具體根據實際情況來設定，本實用新型在此不做特別的限定。作為優選地，A/D轉換器5包括第一A/D轉換器和第二A/D轉換器；量程選擇單元4包括差分電路、依次串聯的第一分壓電容、第二分壓電容直至第M分壓電容、M個緩存裝置、第二多路選擇開關以及放大電路，量程選擇單元4的輸出端包括第一輸出端和第二輸出端，M為不小于2的整數，第i分壓電容的第二端與第i+1分壓電容的第一端連接，1≤i≤M-1，其中：差分電路的第一輸入端作為量程選擇單元4的第一輸入端，差分電路的第二輸入端作為量程選擇單元4的第二輸入端，差分電路的輸出端作為第一輸出端、分別與第一分壓電容的第一端以及第一A/D轉換器的輸入端連接，第M分壓電容的第二端與差分電路的第一輸入端連接，其公共端接地；第i分壓電容的第一端與第i緩存裝置的輸入端連接；M個緩存裝置的輸出端與第二多路選擇開關的M個輸入端對應連接，第二多路選擇開關的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端作為第二輸出端，與第二A/D轉換器連接，第二多路選擇開關的控制端作為量程選擇單元4的控制端。優選地，M取4，則緩存裝置的個數為4個。當然，這里的M還可以為其他數值，本實用新型在此不做特別的限定，能實現本實用新型的目的即可。下面以M取4為例作介紹：首先，此時該量程選擇單元4包括四個增益通道，其中，1增益通道為故障失壓對應的增益通道，2增益通道為系統額定電壓增益通道，3增益通道為操作工頻過電壓增益通道，4增益通道為雷電侵入波過電壓增益通道。處理單元6會依據第一級電壓并結合預設的判斷條件得到量程選擇指令，量程選擇單元4會根據量程選擇指令來選擇哪個增益通道。可以理解的是，這里的差分電路是獲取入口電容選擇單元3輸出的電壓。在實際應用中，假設全波電壓綜合測量裝置采集到侵入波過電壓時，入口電容選擇單元3會根據輸出電壓公式得到第一級電壓，差分電路的輸出端作為第一輸出端，會將得到的第一級電壓先直接傳輸至第一A/D轉換器，第一A/D轉換器再將第一級電壓轉換為數字量并傳送至處理單元6，處理單元6依據第一級電壓并結合預設的判斷條件得到量程選擇指令，處理單元6再將量程選擇指令傳送至量程選擇單元4的控制端，也即第二多路選擇開關的控制端，第二多路選擇開關會依據量程選擇指令選擇相應的增益通道，從而實現將第一級電壓放大到適應第二A/D轉換器的量程的第二級電壓。優選地，該裝置還包括：輸入端分別與第二A/D轉換器的輸出端以及處理單元6連接、輸出端與處理單元6連接、用于將數字采樣電壓與故障低電壓閾值進行比較，并將得到的第一比較結果輸出至處理單元6的第一比較模塊；輸入端分別與第二A/D轉換器的輸出端以及處理單元6連接、輸出端與處理單元6連接、用于將數字采樣電壓與正常工作電壓閾值進行比較，并將得到的第二比較結果輸出至處理單元6的第二比較模塊；輸入端分別與第二A/D轉換器的輸出端以及處理單元6連接、輸出端與處理單元6連接、用于將數字采樣電壓與操作工頻過電壓以及雷電過電壓閾值進行比較，并將得到的第三比較結果輸出至處理單元6的第三比較模塊；則處理單元6用于依據第一比較結果、第二比較結果以及第三比較結果并結合預設的真值表生成量程選擇指令。可以理解的是，第二A/D轉換器輸出數字采樣電壓時會將數字采樣電壓分別輸出至處理單元6、第一比較模塊、第二比較模塊以及第三比較模塊，處理單元6會控制第一比較模塊、第二比較模塊以及第三比較模塊將各自的閾值與數字采樣電壓進行比較并將比較結果輸出至處理單元6，處理單元6再依據比較結果并結合預設的真值表生成量程選擇指令，請參照表1，表1即為通道選擇表。表1通道選擇表信號幅值比較器1比較器2比較器3通道選擇V<V10001V1<V<V21002V2<V<V31103V>V31114其中，V1為故障低電壓閾值，V2為正常工作電壓閾值，V3為操作工頻過電壓以及雷電過電壓閾值。優選地，該裝置還包括：輸入端與第二A/D轉換器的輸出端連接、輸出端和控制端均與處理單元6連接的FIFO存儲器。處理單元6讀取三個比較模塊的輸出狀態，再根據真值表，一方面生成量程選擇指令控制第二多路選擇開關的通道切換，根據實際輸出調整到合適的增益通道，采集對應的電壓信息；另一方面，控制對FIFO中數據的讀取、存儲，然后對不同增益通道采集到的信號進行拼接，恢復故障失壓波形或侵入波過電壓波形的完整信息。優選地，處理單元6為DSP。優選地，差分電路的型號為LM358。優選地，第一多路選擇開關和第二多路選擇開關的型號均為CD4052。具體地，DSP的型號可以為TMS320C6203B，FIFO存儲器的型號為IDT72V2113。當然，本實用新型對于處理單元6、差分電路以及第一多路選擇開關以及第二多路選擇開關的型號或者類型不作特別的限定，根據實際情況來定。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。當前第1頁1 2 3