一种变电站的磁场测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种变电站的磁场测量系统，其包括信号采集部分、信号传输部分、信号处理部分，所述信号采集部分将获取到的变电站的磁信号转化为电信号通过所述信号传输部分提供给所述信号处理部分。
【专利说明】一种变电站的磁场测量系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于测量【技术领域】，尤其是一种变电站的磁场测量系统。
【背景技术】
[0002]研究变电站尤其是智能化、数字化变电站内瞬态电磁干扰问题，掌握干扰源的分布情况和变化规律，是进行变电站电磁兼容防护的前提，是保证变电站内一次和二次设备安全、稳定运行的必要条件。瞬态电磁干扰的特殊性决定了普通的电磁场测量手段难以胜任对瞬态电磁场的测量和记录。
[0003]有必要开发一种新型的瞬态电磁场测量工具，这种工具不仅能够测量瞬态电磁场的幅值和方向，还能够记录电磁场随时间变化的波形，并且能够适应变电站特殊的工作环境。通过这种工具对变电站瞬态电磁干扰进行测量和分析，能够为变电站瞬态电磁干扰问题的研究提供现场实测数据，为变电站电磁兼容设计提供依据，为目前已出现过的故障现象的产生原因提供依据。
实用新型内容
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种变电站的磁场测量系统，其能够测量三维空间磁场的变化情况，并且实现了电磁隔离和光电隔离。
[0005]本实用新型的技术方案为:本实用新型涉及本实用新型涉及一种变电站的磁场测量系统，其包括信号采集部分、信号传输部分、信号处理部分，所述信号采集部分将获取到的变电站的磁信号转化为电信号通过所述信号传输部分提供给所述信号处理部分，特征在于:
[0006]所述信号采集部分由磁场探头、放大电路构成，所述磁场探头为三维磁阻传感器，具有在三维结构上相互垂直的X轴电桥、Y轴电桥以及Z轴电桥，每个轴的电桥包括4个环形连接的等值电阻，所述等值电阻的4个连接点依次分别连接5V直流电源端、正输出端、地线端、负输出端，所述正输出端和所述负输出端输出差分电压信号；所述放大电路对应所述三维磁阻传感器的三组所述正输出端和所述负输出端，其具有3组电压跟随器和3个差分放大器，其中每组电压跟随器的数量为2，所述正输出端和所述负输出端分别连接每组所述电压跟随器的同相输入端，每组所述电压跟随器的输出端分别连接所述差分放大器的同相输入端和异相输入端，所述差分放大器的输出端依次连接压控增益器和后置放大器；
[0007]所述信号传输部分与三组所述放大电路对应，其包括三组对应的部分，每组包括发光二极管、光纤、光电二极管、跨阻放大器、比较器、滤波器，所述放大电路输出的电信号接入所述红外发光二极管的两个电极，将电信号转换为光信号；光信号在所述光纤内传输提供给所述光电二极管，并转换为电流信号；所述跨阻放大器接收电流信号并转换为放大的电压信号；所述比较器对所述电压信号与阈值电压进行比较，所述阈值电压由逻辑高电平所需的最小输入电流确定，通过所述电压信号和阈值电压的比较输出逻辑电平信号；所述滤波器对逻辑电平信号进行整形，并输出滤波信号；
[0008]所述信号处理部分接收来自所述信号传输部分的滤波信号，经过信号处理后提供给用户进行交互操作，并与上位机进行通信交换数据，其包括数字信号处理器、内部存储器、电源模块、时钟模块、以太网接口、复位电路，所述数字信号处理器的接收端接收来所述滤波信号，根据所述内部存储器中预先设定的功能进行信号处理，所述时钟模块向所述数字信号处理器提供参考时钟信号，所述电源模块向所述数字信号处理器提供所需的电压电源，所述以太网接口将所述数字信号处理器与上位机连接，所述复位电路与所述数字信号处理器连接实现复位。
[0009]本实用新型的有益效果:能够测量磁场在三维空间上的变化情况，并且实现了电磁隔离，信号隔离和电气绝缘，很好的抑制尖峰脉冲及各种噪声，具有很强的抗干扰或信号隔离作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的总体结构示意图；
[0011]图2为本实用新型的信号采集部分中的三维磁阻传感器电路原理图；
[0012]图3为本实用新型的信号采集部分中的放大电路图；
[0013]图4为本实用新型的信号传输部分的电路原理图；
[0014]图5为本实用新型的信号处理部分的电路原理图；
[0015]图1中，1:信号米集部分,2:信号传输部分，3:信号处理部分；
[0016]图3中，1.1:电压跟随器，1.2:电压跟随器，1.3:差分放大器，1.4:压控增益器，1.5:后置放大器；
[0017]图4中，2.1:发光二极管，2.2:光电二极管，2.3:跨阻放大器，2.4:电阻，2.5:比较器，,2.6:滤波器,2.7:光纤；
[0018]图5中，3.1:数字信号处理器，3.2:电源模块，3.3:复位电路，3.4:以太网接口，
3.5:内部存储器，3.6:时钟模块；
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0020]本实用新型的实施例参考图1-5所示。
[0021]本实用新型涉及一种变电站的磁场测量系统，其包括信号采集部分、信号传输部分、信号处理部分，所述信号采集部分将获取到的变电站的磁信号转化为电信号通过所述信号传输部分提供给所述信号处理部分，进而得到变电站的磁场参数情况；
[0022]所述信号采集部分由磁场探头、放大电路构成，所述磁场探头为三维磁阻传感器，其具有在三维结构上相互垂直的X轴电桥、Y轴电桥以及Z轴电桥共三组电桥，每组所述电桥感应磁场变化，产生相应的差分电压信号，每组所述电桥包括4个环形连接的等值电阻，所述等值电阻的4个连接点依次分别连接5V直流电源端、正输出端、地线端、负输出端，所述正输出端和所述负输出端输出所述差分电压信号；所述放大电路对应所述三维磁阻传感器的三组所述正输出端和所述负输出端，其具有3组电压跟随器和3个差分放大器，其中每组电压跟随器的数量为2，所述正输出端和所述负输出端分别连接每组所述电压跟随器的同相输入端，每组所述电压跟随器的输出端分别连接所述差分放大器的同相输入端和异相输入端，所述差分放大器的输出端依次连接压控增益器和后置放大器；
[0023]所述信号传输部分与三组所述放大电路对应，其包括三组对应的部分，每组包括发光二极管、光纤、光电二极管、跨阻放大器、比较器、滤波器，所述放大电路输出的电信号接入所述红外发光二极管的两个电极，将所述电信号转换为光信号；光信号在所述光纤内传输提供给所述光电二极管，并转换为电流信号；所述跨阻放大器接收所述电流信号并转换为放大的电压信号；所述比较器对所述电压信号与阈值电压进行比较，所述阈值电压由逻辑高电平所需的最小输入电流确定，通过所述电压信号和阈值电压的比较输出逻辑电平信号，这种比较功能消除了工作在反向偏置条件下的所述光电二极管自身反向饱和电流对光电流的影响；所述滤波器对逻辑电平信号进行整形，并输出滤波信号；
[0024]上述光耦合结构的作用主要有两个:信号隔离和电气绝缘。很好的抑制尖峰脉冲及各种噪声，具有很强的抗干扰或信号隔离作用，信号隔离是通过消除组环路电流，阻塞噪声信号和共模瞬变，改善信号质量；电气绝缘是防止光电耦合器和灵敏电路因高压电势而引起损坏，使用户能够安全地使用元器件。
[0025]所述光纤采用复合光缆，由里向外依次为加强筋、阻水填料层、光纤、聚氨酯层、芳纶纱层、阻燃层；所述光纤共有3组，每组4芯，每组光纤外部套有PBT套管并被所述聚氨酯层包裹，与所述加强筋构成中心管式的结构；
[0026]所述信号处理部分接收来自所述信号传输部分的滤波信号，经过信号处理后提供给用户进行交互操作，并与上位机进行通信交换数据，其包括数字信号处理器、内部存储器、电源模块、时钟模块、以太网接口、复位电路，所述数字信号处理器的接收端接收来所述滤波信号，根据所述内部存储器中预先设定的功能进行信号处理，所述时钟模块向所述数字信号处理器提供参考时钟信号，所述电源模块向所述数字信号处理器提供所需的电压电源，所述以太网接口将所述数字信号处理器与上位机连接，实现数据通信，所述复位电路与所述数字信号处理器连接实现复位。
[0027]以上所述实施方式仅表达了本实用新型的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种变电站的磁场测量系统，其包括信号采集部分、信号传输部分、信号处理部分，所述信号采集部分将获取到的变电站的磁信号转化为电信号通过所述信号传输部分提供给所述信号处理部分，特征在于: 所述信号采集部分由磁场探头、放大电路构成，所述磁场探头为三维磁阻传感器，具有在三维结构上相互垂直的X轴电桥、Y轴电桥以及Z轴电桥，每个轴的电桥包括4个环形连接的等值电阻，所述等值电阻的4个连接点依次分别连接5V直流电源端、正输出端、地线端、负输出端，所述正输出端和所述负输出端输出差分电压信号；所述放大电路对应所述三维磁阻传感器的三组所述正输出端和所述负输出端，其具有3组电压跟随器和3个差分放大器，其中每组电压跟随器的数量为2，所述正输出端和所述负输出端分别连接每组所述电压跟随器的同相输入端，每组所述电压跟随器的输出端分别连接所述差分放大器的同相输入端和异相输入端，所述差分放大器的输出端依次连接压控增益器和后置放大器； 所述信号传输部分与三组所述放大电路对应，其包括三组对应的部分，每组包括发光二极管、光纤、光电二极管、跨阻放大器、比较器、滤波器，所述放大电路输出的电信号接入所述发光二极管的两个电极，将电信号转换为光信号；光信号在所述光纤内传输提供给所述光电二极管，并转换为电流信号；所述跨阻放大器接收电流信号并转换为放大的电压信号；所述比较器对所述电压信号与阈值电压进行比较，所述阈值电压由逻辑高电平所需的最小输入电流确定，通过所述电压信号和阈值电压的比较输出逻辑电平信号；所述滤波器对逻辑电平信号进行整形，并输出滤波信号； 所述信号处理部分接收来自所述信号传输部分的滤波信号，经过信号处理后提供给用户进行交互操作，并与上位机进行通信交换数据，其包括数字信号处理器、内部存储器、电源模块、时钟模块、以太网接口、复位电路，所述数字信号处理器的接收端接收来所述滤波信号，根据所述内部存储器中预先设定的功能进行信号处理，所述时钟模块向所述数字信号处理器提供参考时钟信号，所述电源模块向所述数字信号处理器提供所需的电压电源，所述以太网接口将所述数字信号处理器与上位机连接，所述复位电路与所述数字信号处理器连接实现复位。
2.根据权利要求1所述的一种变电站的磁场测量系统，其特征在于:所述光纤采用复合光缆，由里向外依次为加强筋、阻水填料层、光纤、聚氨酯层、芳纶纱层、阻燃层；所述光纤共有3组，每组4芯，每组光纤外部套有PBT套管并被所述聚氨酯层包裹，与所述加强筋构成中心管式的结构。
【文档编号】G01R33/09GK204086508SQ201420542763
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】万红军, 柳庆杰, 李鑫, 陈成财, 邵鹏, 王翔, 杜艳, 任涛 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司东营供电公司, 国网山东垦利县供电公司