[发明专利]基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能电网在线监测设备，特别是涉及一种基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置。 

背景技术

变压器套管是将变压器内部高、低压引线引至油箱外部与电网连接的重要部件，其长期运行中可能因污秽、腐蚀、闪络、发热、机械力等环境条件变化的影响，绝缘性能迅速下降，并可能导致严重缺陷，如未及时发现并采取措施，潜在缺陷逐渐发展，可能引发绝缘击穿及设备损坏。套管是变压器的重要部件之一，据变压器故障数据统计，套管故障占变压器故障的比例高达 14%。 

套管监测 IED 可在线监测套管的介质损耗、末屏电流和电容量，通过监测量的横向和纵向比较可掌握变压器套管的绝缘状态及其变化趋势。传统在线介损测量方法（过零比较法、改进西林电桥法等）的硬件处理环节过多、累计误差较大，在现场各种因素的影响和干扰下，很难达到介损测量要求的准确度。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置，其采用多通道同步采样技术和频率硬跟踪技术确保介质损耗因数测量的准确性和可靠性。 

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置，其特征在于，其包括传感器、A/D转换电路、数字信号处理器、RS-485接口，两个传感器均通过一个信号调理以及一个差分运放电路后与A/D转换电路连接，数字信号处理器的一端与A/D转换电路相连，数字信号处理器的另一端与RS-485接口连接。 

优选地，所述一个传感器传递电压信号，所述另一个传感器传递电流信号。 

优选地，所述数字信号处理器还与一个液晶屏连接。 

优选地，所述数字信号处理器具有DSP事件管理器。 

优选地，所述数字信号处理器与一个锁相倍频电路连接。 

优选地，所述锁相倍频电路由计数器以及锁相环构成。 

本发明的积极进步效果在于：本发明采用多通道同步采样技术和频率硬跟踪技术确保介质损耗因数测量的准确性和可靠性。     

附图说明

图1为本发明基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置的结构示意图。 

图2为本发明的锁相倍频电路电路图。 

图3为经过比较器后的频率测量波形图。 

图4为捕获测频原理波形图。 

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。 

如图1所示，本发明基于频率跟踪技术的便携和在线监测两用式套管监测装置包括传感器、A/D转换电路、数字信号处理器（ Digital Signal Processing，DSP）、RS-485接口，两个传感器均通过一个信号调理电路以及一个差分运放电路后与A/D转换电路连接，数字信号处理器P的一端与A/D转换电路相连，数字信号处理器的另一端与RS-485接口连接。所述一个传感器传递电压信号，所述另一个传感器传递电流信号。数字信号处理器还与一个液晶屏连接。数字信号处理器具有DSP事件管理器（EV）。数字信号处理器与一个锁相倍频电路连接。 

本发明有效利用 DSP 事件管理器（EV）的捕获功能，参考频率信号经过差分运放电路的差分运放缓冲后，转换的结果如图 3所示，得到与工频波形相对应的方波。只要测量相邻两个上升沿间的时间差即可求得系统的实际频率，电路简单，实时性好，完全能够满足要求。如图 4所示，被测信号的有效电平跳变沿，由内部的计数器记录一个周波内标频脉冲个数，并通过相应的运算来得到被测频率的大小。 

在进行介损和 MOA 阻性电流在线监测时，通常认为短时间内测得的电压、电流信号是平稳的周期信号。根据数字信号处理理论可知，只要能够按照信号周期的整数倍长度进行采样（即整周期采样），再利用离散傅立叶变换（DFT）进行频谱分析，频域不会发生泄漏，就可实现对域信号的准确分析，获得信号各次谐波的幅值和相位。系统的频率经常会有波动，但在很短的时间里可以认为是稳定的，即在正常情况下系统的频率不会发生突变。动态设定采样频率技术是在每次采样前先对系统频率进行测量，在根据得到的系统频率，确定采样频率，这样就能很好的保证整周期采样。锁相倍频电路由计数器 74HC4040 以及锁相环 74HC4046 构成。通过连接计数器不同的输出引脚得到不同的倍频倍数，74HC4046 实现锁相功能。锁相倍频电路的电路图如图 2 所示。