基于无线传输技术的互感器信号采集装置

技术领域

本发明涉及电力系统检测技术领域，具体涉及基于无线传输技术的互感器信号采集装置。

背景技术

互感器是电力系统中是非常重要的测量设备，在电力系统各个电压等级中应用十分广泛，在测量和继电保护中起着不可替代的作用。随着电力系统电压等级的不断提高与用电容量的不断增大，对互感器各方面的性能要求也越来越高。尤其是互感器信号采集的准确性，直接影响到电力系统电能计量等电气测量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。

目前，互感器信号的传输主要依靠电缆与光纤进行传输，同时，现有互感器信号采集装置基本是采用总线的方式进行连接通信，因此需要大量的连接导线进行总线布局。

光纤通信虽然可以抗电磁干扰，信号干扰小，传输质量佳，但光纤的切断和接续需要专用的工具、设备和技术；质地脆，机械强度差，容易受外力破坏；一般工程现场光缆与电缆同坑敷设，运行环境差，维护困难；且光纤光缆的弯曲半径不能过小，分路、耦合不灵活，光缆制作对材料、工艺要求高，技术比较复杂，质量标准严格。以上不足都会不同程度的影响光纤通信的质量与传输效率。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供基于无线传输技术的互感器信号采集装置。

本发明的技术方案是：

基于无线传输技术的互感器信号采集装置，包括：

AD采集模块，用于对互感器信号进行采集；

FPGA控制模块，接收AD采集模块采集的互感器信号并对其进行处理；

无线通信模块，用于发送FPGA控制模块的控制信号给外围电气设备及接收外围电气设备的控制信号给FPGA控制模块；

上位机，用于接收无线通信模块传输的控制信号并向无线通信模块发送控制信号；

电源模块，为AD采集模块、FPGA控制模块和无线通信模块提供工作电压；

所述AD采集模块与FPGA控制模块电连接，所述FPGA控制模块与无线通信模块电连接，所述FPGA控制模块通过无线通信模块与上位机和外围电气设备进行通信，所述电源模块的输出端连接AD采集模块、FPGA控制模块和无线通信模块。

作为本发明的进一步技术方案为，所述AD采样模块采用选用TI公司的 ADS8365芯片。

作为本发明的进一步技术方案为，所述FPGA控制模块为LX产品XC6SLX9 型号的FPGA芯片。

作为本发明的进一步技术方案为，所述无线通信模块为CC3200无线通信芯片。

作为本发明的进一步技术方案为，所述电源模块包括3.3V供电电路和1.2V 供电电路。

本发明的有益效果为：

1、本发明实现了互感器信号的无线传输，减小了信号由光缆与电缆传输带来的一些问题；该装置灵活安装，大大降低了生产与人工成本。

2、采用无线传输互感器信号，可减小误接线概率，降低计量故障，减少计量系统环节、提高电气测量设备及继电保护装置的可靠性。

3、该装置可以通过无线通讯模块实现信号的双向传输，不仅互感器可以将信号发送给计量、保护等外围电气设备和上位机，该装置还可以接收外围电气设备与上位机发送的控制信号，从而实现信号的高效、准确、实时传输。

4、该模块通过无线通信将互感器信号传输到上位机等智能终端，可实现互感器信号的实时监测。

附图说明

图1为本发明提出的基于无线传输技术的互感器信号采集装置结构图；

图2为本发明提出的AD采集模块电路图；

图3为本发明提出的AD采集模块与FPGA控制模块连接示意图；

图4为本发明提出的电平转换电路图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明提出的基于无线传输技术的互感器信号采集装置结构图；

如图1所示，基于无线传输技术的互感器信号采集装置，包括：

AD采集模块101，用于对互感器信号106进行采集；

FPGA控制模块102，接收AD采集模块采集的互感器信号并对其进行处理；

无线通信模块103，用于发送FPGA控制模块的控制信号给外围电气设备107 及接收外围电气设备的控制信号给FPGA控制模块；

上位机104，用于接收无线通信模块传输的控制信号并向无线通信模块发送控制信号；

电源模块105，为AD采集模块、FPGA控制模块和无线通信模块提供工作电压；

所述AD采集模块与FPGA控制模块电连接，所述FPGA控制模块与无线通信模块电连接，所述FPGA控制模块通过无线通信模块与上位机和外围电气设备进行通信，所述电源模块的输出端连接AD采集模块、FPGA控制模块和无线通信模块。

本发明提供了一种基于无线传输技术的互感器信号采集装置，该装置由AD 采集模块获取互感器输入信号，并将模拟采样信号转换为数字采样信号，并输出数字信号；FPGA控制模块对AD采集模块输出的数字信号进行数据处理和运算，并控制AD采集模块采样；FPGA控制模块连接一个无线通信模块，将信号通过无线传输方式发送给计量、保护等外围电气设备和上位机，同时，该互感器信号采集模块还接收外围电气设备与上位机输出的控制信号，并根据这些控制信号控制互感器信号采集系装置的运行与工作，实现信号传输的双向控制，从而实现互感器信号的高效、准确、实时传输。

参见图2，为本发明提出的AD采集模块电路图；

本发明实施例中，AD采样模块采用选用TI公司的ADS8365芯片，ADS8365芯片内部设有6个独立的模数转换器，各通道之间的数据转换互不干扰，减少模拟信号和数字信号间的相互影响，提高了数据转换的可靠性；ADS8365各通道为采样率为250KSPS，ADS8365的16位数字信号并行输出，分辨率较高，可实现互感器信号的采样。

参见图3，为本发明提出的AD采集模块与FPGA控制模块连接示意图；

本发明实施例中，FPGA控制模块是一种可编程逻辑器件，具有很高的运行速度、丰富的数字接口，便于开发使用，本发明中FPGA选择LX产品XC6SLX9作为主要的数字信号处理单元，通过时序控制ADS8365采样模块，并对得到的数字信号进行滤波、编码处理，FPGA通过无线通信模块的反馈信息对处理后的数据进行串并转换并传输给无线通信模块。

本发明实施例中，无线通信模块选用CC3200无线通信芯片，CC3200可以与 FPGA控制模块采用并行数据传输的方式进行通信，是一款并集成了高性能 ARMCortex-M4内核的无线MCU，并具有Wi-Fi功能，可实现互感器的无线传输。

参见图4，为本发明提出的电平转换电路图。

本发明实施例中，FPGA控制模块的供电电平有3.3V、1.2V两个等级，供电电平的转换采用MP1482电压可调的电源芯片。ADS8365采用两种供电电源，模拟部分采用+5V，数字部分采用+3.3V；由于ADS8365数字部分输入输出引脚的电平为+3.3V，与FPGA控制模块的普通IO口电平一样，故ADS8365与FPGA的引脚之间可以直接通过排阻相连，无需电平转换芯片；无线通信模块CC3200由于其内部集成了DC－DC电压转换器，所以CC3200的供电电源可以选择相对不稳定的电池供电，也可由DC-DC电压转换芯片提供的3.3V的电压。

本发明基于无线传输技术设计了一种互感器信号采集模块，实现了互感器信号的无线传输，减小了信号由光缆与电缆传输带来的一些问题。该装置灵活安装，并可节约物料空间资源，大大降低了生产与人工成本。采用无线传输互感器信号，可减小误接线概率，降低计量故障，减少计量系统环节、提高电气测量设备及继电保护装置的可靠性。该装置可以通过无线通讯模块实现信号的双向传输，不仅互感器可以将信号发送给计量、保护等外围电气设备和上位机，该装置还可以接收外围电气设备与上位机发送的控制信号，从而实现信号的高效、准确、实时传输。该模块通过无线通信将互感器信号传输到上位机等智能终端，可实现互感器信号的实时监测。

本发明提出的人基于无线传输技术的互感器信号采集装置，互感器信号的传输采用无线通讯技术，通过无线模块将互感器信号传输到上位机等智能终端，可实现互感器信号的实时监测，可实现信号的双向传输与控制，便于安装，降低成本；在电能计量方面的应用，可减小误接线概率，降低计量故障，减少计量系统环节。

以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。