专利名称：基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，用于变压器绕组温度在线监测。
背景技术：
变压器绕组温度是反映电力变压器运行状态的最主要的参数之一，但是由于绝缘问题，大多采用钼电阻等接触式测温传感器测量变压器油中温度，根据不同测量点的温度分布，根据变压器绕组发热模型计算出绕组热点温度。由于不是直接测量，温度误差较大。突光光纤测温技术是突光测温技术与光纤技术的结合，既安全又不受强电磁场干扰，测量精度也较高。与其他测温方式相比荧光测温技术具有许多优点，如实现温度的绝对测量，测温精度不受被侧体表面发射率的影响，在中低温范围内有很高的灵敏度和测量精度等。而光纤材料天然的绝缘特性使得其在测量高压设备温度时不用额外设计监测装置的绝缘，从而使荧光光纤测温技术成为监测高压设备高压侧温度的首选方法。现有的荧光寿命型传感器的设计中，大多都使用锁相环加低通滤波器来完成对荧光信号的解调，但是由于模拟电路中各个通道的差异及滤波器的相移特性，使得传感器之间的差异性较大，在实际使用时需要一一校准。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置。按照本发明提供的技术方案，所述基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，包括光纤温度传感器、光电转换器、光源驱动�？�、放大器模块、光源触发�？椤⑼矫准疉D转换器、主控CPU�？椋扛龉庀宋露却衅髁右桓龉獾缱黄鳎扛龉獾缱黄鞯氖淙攵肆右桓龉庠辞？椋庠辞？榈氖淙攵送ü庠创シ⒛？榱又骺谻PU�？榈氖涑龆耍雒扛龉獾缱黄鞯氖涑龆送ü桓龇糯笃髁油讲杉疉D转换器的输入端，所述同步采集AD转换器与主控CPU�？橄嗔还庀宋露却衅鹘邮展獾缱黄鞣⒊龅募だ獠⒎⑸涑鲇胛露榷杂Φ挠猓獾缱黄鹘庠辞？榈牡缧藕抛怀晒庑藕挪⑼ü斯馄庑藕湃肷涞焦庀宋露却衅鳎苯庀宋露却衅鞣⒊龅耐还庾怀傻缧藕牛糯笃髂？榻獾缱黄鞯牡奈⑷醯缧藕欧糯螅还庠创シ⒛？榉⑸髦乒庠矗凰鐾讲杉疉D转换器，同时完成对一路基准信号和几路传感器信号的采集；主控CPU�？榻夹藕藕痛衅餍藕糯嫒肽诓炕捍妫直鸾夹藕拧⒋衅餍藕沤新瞬ù恚缓蠼宦坊夹藕欧聪嗪笞魑诙夹藕牛没夹藕庞氪衅餍藕畔喑说闹党缘诙夹藕庞氩杉藕畔喑说闹担玫降慕峁捶从吵龉庀宋露却衅鞑獾玫奈露戎�。所述主控CPU�？橛隝EC 61850通信规约转换�？橄嗔琁EC 61850通信规约转换�？楦涸鸾菀訧EC61850标准数据格式发出。所述光源触发�？槭遣捎弥骺谻PU�？橹卸ㄊ逼魃瓒ㄒ欢ㄊ奔渲芷诘闹卸闲藕挪欢ㄆ德实姆讲�。所述主控CPU�？榘ˋRM芯片LPC2292，所述方波通过LPC2292的第25脚输出。所述放大器�？榘ǖ谝辉朔诺氖涑龆肆幼陨淼姆聪嗍淙攵耍谝辉朔诺耐嗍淙攵送ü谝坏缱杞幽Ｄ獾兀谝辉朔诺氖涑龆嘶雇ü诙缱枇拥诙朔诺姆聪嗍淙攵耍诙朔诺耐嗍淙攵送ü胶獾缱杞幽Ｄ獾兀诙朔诺氖涑龆送ü涑銎ヅ涞缱韬偷谒牡缱枇拥诙朔诺姆聪嗍淙攵耍谒龅谒牡缱枭喜⒘邢辔徊钩サ缛荩黄渲械谝坏缱韬偷谝辉朔殴钩傻缌鞯缪棺坏缏罚獾缱黄骰袢〉奈⑷醯缌餍藕抛怀傻缪剐藕牛诙缱琛⒌谒牡缱韬偷诙朔殴钩煞聪喾糯蟮缏�。所述同步采集AD转换器采用AD7606-6芯片。 所述主控CPU�？榘ˋRM芯片LPC2292和存储器芯片IS61WV102416BLL，二者通过系统数据线和系统地址线相连，ARM芯片向存储器芯片输出读、写控制信号。本发明的优点是本发明使用ARM处理器产生基准激励脉冲，同时用其激励脉冲和其反向脉冲作为基准信号，用高速同步采样来完成对基准信号和荧光信号的采集，消除各个采集通道之间的延迟；并在ARM处理器中完成对荧光信号的解调，从而省去模拟锁相环及滤波器等模拟电路使得系统复杂性大大降低、可靠性大大增加，并且由于使用数字计算，使得采集装置一致性较好。
图I是本发明的总体结构图。图2是放大器�？榈缏吩硗�。图3是同步采集AD转换器电路原理图。图4是主控CPU�？橹蠥RM芯片引脚图。图5是主控CPU�？橹写娲⑿酒磐�。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I所示，本发明包括光纤温度传感器、光电转换器、光源驱动�？�、放大器�？椤⒐庠创シ⒛？�、同步采集AD转换器、主控CPU (LPC2292)�？椋扛龉庀宋露却衅髁右桓龉獾缱黄鳎扛龉獾缱黄鞯氖淙攵肆右桓龉庠辞？椋庠辞？榈氖淙攵送ü庠创シ⒛？榱又骺谻PU模块的输出端，所述每个光电转换器的输出端通过一个放大器连接同步采集AD转换器的输入端，所述同步采集AD转换器与主控CPU�？橄嗔�。光纤温度传感器接收光电转换器发出的激励光并发射出与温度对应的荧光，光电转换器将光源驱动�？榈牡缧藕抛怀晒庑藕挪⑼ü斯馄庑藕湃肷涞焦庀宋露却衅鳎苯庀宋露却衅鞣⒊龅挠庾怀傻缧藕牛糯笃髂？榻獾缱黄鞯牡奈⑷醯缧藕欧糯螅还庠创シ⒛？榉⑸髦乒庠矗凰鐾讲杉疉D转换器，同时完成对一路基准信号和几路传感器信号的采集；主控CPU�？榻夹藕藕痛衅餍藕糯嫒肽诓炕捍妫直鸾夹藕�、传感器信号进行滤波处理，然后将一路基准信号反相后作为第二基准信号，用基准信号与传感器信号相乘的值除以第二基准信号与采集信号相乘的值，得到的结果即可反映出光纤温度传感器测得的温度值。
所述主控CPU�？橛隝EC 61850通信规约转换�？橄嗔琁EC 61850通信规约转换�？楦涸鸾菀訧EC61850标准数据格式发出。其中光纤温度传感器、光电转换器和光源驱动�？槭褂猛ㄓ媚？槭迪郑咀ɡ辉僮甘�。所述光源触发�？椴捎弥骺谻PU�？橹卸ㄊ逼魃瓒ㄒ欢ㄊ奔渲芷诘闹卸闲藕挪欢ㄆ德实姆讲ǎ⑼ü齃PC2292 (U40)的第25脚输出。如图2所示，所述放大器�？榘ǖ谝辉朔臮lA的输出端连接自身的反 相输入端，第一运放UlA的同相输入端通过第一电阻Rl接模拟地，第一运放UlA的输出端还通过第二电阻R2连接第二运放UlB的反相输入端，第二运放UlB的同相输入端通过平衡电阻R3接模拟地，第二运放UlB的输出端通过输出匹配电阻R5和第四电阻R4连接第二运放UlB的反相输入端，在所述第四电阻R4上并联有相位补偿电容Cl ;其中第一电阻Rl和第一运放UlA构成电流电压转换电路,将光电转换器获取的微弱电流信号转换成电压信号，第二电阻R2、第四电阻R4和第二运放UlB构成反相放大电路。如图3所示，所述同步采集AD转换器采用AD7606-6芯片。图中3、4、5号引脚为过采样选择端，分别与主控CPU�？橹蠰PC2292对应的过采样选择输出引脚相连，进行过采样选择；6号引脚为AD7606-6接口方式选择，接低电平时选择并行输出方式，接高电平选择串行输出方式，本设计中接低电平选择并行方式；7号引脚为挂起引脚，由主控CPU�？榭刂艫D7606-6是否挂起，低电平有效；8号引脚为RANGE选择输入端，接100K电阻R500接地，同时与主控CPU�？長PC2292的AD_RangeSel引脚相连，当RANGE输入端为低电平时，采样范围为±5V，当RANGE输入端为高电平时，采样范围为土 IOV ;23号引脚为VDRIE引脚，采用
3.3V ;9、10号引脚为前三路、后三路采样频率输入引脚；11号脚为RST引脚，当AD7606-6正常工作前，需要对其进行复位操作，由主控CPU�？榻锌刂疲�12、13脚分别为读取控制数据时AD7606-6的读信号输入引脚以及片选信号输入引脚；14号脚为中断输出引脚，每次采样完成，AD7606-6将输出中断信号通知LPC2292采样结束；15号脚为FirstData标志引脚，用于串行输出方式中起标记作用；44、45脚分别为前三路、后三路参考电容引脚，接IOuF电容C504后接46号脚AGND，保证采样过程中参考电压波形稳定。如图4、5所示，所述主控CPU�？橹饕葾RM芯片LPC2292、存储器芯片IS61WV102416BLL 组成。图4中，接插件140、电阻1 40、1 41、1 41、1 45和电容040共同组成1^02292 U40的程序下载接口及系统上电复位电路。42和49脚为串口通信端口，主要与61850规约转换�？橥ㄐ�。33脚和99脚为触发信号输入端口，当有触发信号时，由LPC2292启动数据采样程序，59、61、68和12脚构成SPI通信端口，主控CPU主要通过SPI端口向DA转换器输出设定阀值。100脚为AD转换完毕信号，当其为低电平时，表明AD转换结束，ARM可按照规定时序读取AD转换值。电容C43、C44、晶振JT40和电阻R45构成ARM的振荡时钟，为系统提供稳定时钟。图 4、5 中，Exi_DATA0-15 系统数据线，AD_RangeSel、AD_RST、AD_nSTBY、AD_OverSmplO-2及AD_FstData在同步采集AD转换器部分已经介绍。Exi_ADD0_23为系统地址线。Exi_nRD、Exi_nWR分别为读、写控制信号。CS_SRAM和AD_CS分别为存储器和同步采集AD转换器的选通线。
权利要求
1.基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是包括光纤温度传感器、光电转换器、光源驱动模块、放大器�？�、光源触发�？�、同步米集AD转换器、主控CPU�？椋扛龉庀宋露却衅髁右桓龉獾缱黄鳎扛龉獾缱黄鞯氖淙攵肆右桓龉庠辞？椋庠辞？榈氖淙攵送ü庠创シ⒛？榱又骺谻PU�？榈氖涑龆耍雒扛龉獾缱黄鞯氖涑龆送ü桓龇糯笃髁油讲杉疉D转换器的输入端，所述同步采集AD转换器与主控CPU�？橄嗔还庀宋露却衅鹘邮展獾缱黄鞣⒊龅募だ獠⒎⑸涑鲇胛露榷杂Φ挠猓獾缱黄鹘庠辞？榈牡缧藕抛怀晒庑藕挪⑼ü斯馄庑藕湃肷涞焦庀宋露却衅鳎苯庀宋露却衅鞣⒊龅挠庾怀傻缧藕牛糯笃髂？榻獾缱黄鞯牡奈⑷醯缧藕欧糯� ；光源触发�？榉⑸髦乒庠矗凰鐾讲杉疉D转换器，同时完成对一路基准信号和几路传感器信号的采集；主控CPU�？榻夹藕藕痛衅餍藕糯嫒肽诓炕捍妫直鸾夹藕�、传感器信号进行滤波处理，然后将一路基准信号反相后作为第二基准信号，用基准信号与传感器信号相乘的值除以第二基准信号与采集信号相乘的值，得到的结果即反映出光纤温度传感器测得的温度值。
2.如权利要求I所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述主控CPU�？橛隝EC 61850通信规约转换�？橄嗔琁EC 61850通信规约转换�？楦涸鸾菀訧EC61850标准数据格式发出。
3.如权利要求I所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述光源触发�？槭遣捎弥骺谻PU�？橹卸ㄊ逼魃瓒ㄒ欢ㄊ奔渲芷诘闹卸闲藕挪欢ㄆ德实姆讲�。
4.如权利要求3所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述主控CPU�？榘ˋRM芯片LPC2292，所述方波通过LPC2292的第25脚输出。
5.如权利要求I所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述放大器�？榘ǖ谝辉朔�(UlA)的输出端连接自身的反相输入端,第一运放(UlA)的同相输入端通过第一电阻(Rl)接模拟地，第一运放(UlA)的输出端还通过第二电阻(R2)连接第二运放(UlB)的反相输入端，第二运放(UlB)的同相输入端通过平衡电阻(R3)接模拟地，第二运放(UlB)的输出端通过输出匹配电阻(R5)和第四电阻(R4)连接第二运放(UlB)的反相输入端，在所述第四电阻(R4)上并联有相位补偿电容(Cl);其中第一电阻(Rl)和第一运放(UlA)构成电流电压转换电路,将光电转换器获取的微弱电流信号转换成电压信号,第二电阻(R2)、第四电阻(R4)和第二运放(UlB)构成反相放大电路。
6.如权利要求I所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述同步采集AD转换器采用AD7606-6芯片。
7.如权利要求I所述的基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，其特征是，所述主控CPU�？榘ˋRM芯片LPC2292和存储器芯片IS61WV102416BLL，二者通过系统数据线和系统地址线相连，ARM芯片向存储器芯片输出读、写控制信号。
全文摘要
本发明提供了一种基于荧光光纤技术的变压器绕组温度测量装置，它包括光纤温度传感器、光电转换器、光源驱动�？�、放大器�？�、光源触发�？椤⑼讲杉疉D转换器、主控CPU�？楹虸EC61850通信规约转换�？�。本发明的优点是本发明使用ARM处理器产生基准激励脉冲，同时用其激励脉冲和其反向脉冲作为基准信号，用高速同步采样来完成对基准信号和荧光信号的采集，消除各个采集通道之间的延迟；并在ARM处理器中完成对荧光信号的解调，从而省去模拟锁相环及滤波器等模拟电路使得系统复杂性大大降低、可靠性大大增加，并且由于使用数字计算，使得采集装置一致性较好。
文档编号G01K11/32GK102636289SQ20121012722
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者朱俊 申请人:江苏骏龙电力科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
