[發(fā)明專利]一種4-20mA專用模擬采集模塊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110354631.X
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102506909A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張杭;盧鑫;嚴(yán)結(jié)實;古海生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G01D5/244
• 分類號: G01D5/244
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力設(shè)備及其工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，涉及一種4-20mA專用模擬采集模塊，特別運用于高壓GIS?SF6氣體的狀態(tài)檢測，將高壓GIS的傳感器傳輸?shù)母?-20mA的模擬量進行采集、輸出，并且判斷高壓GIS?SF6氣體的狀態(tài)情況。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字化變電站技術(shù)已運用于電力電網(wǎng)輸配電各環(huán)節(jié)，現(xiàn)代數(shù)字化變電站技術(shù)采用新型的GIS(氣體隔離開關(guān))替代以往的AIS(空氣隔離開關(guān))，因此SF₆絕緣氣體的應(yīng)用就不可避免并將發(fā)揮重大作用。

SF₆具有優(yōu)異的電氣絕緣和滅弧性能，其特性是采用使得它作為絕緣滅弧介質(zhì)的電氣設(shè)備具有絕緣強度高、滅弧能力強、開端容量大、防護防爆、體積小、占地面積和占用空間小、重量輕、噪音小、運行溫度低、安裝方便、全密封電器安全可靠、無氧化問題、維修周期長等諸多優(yōu)點。因此，對SF₆氣體的狀態(tài)檢測直接關(guān)系到數(shù)字化變電站的正常運行，甚至關(guān)系到整個電力電網(wǎng)的安全運行。

雖然SF₆氣體作為電氣絕緣、滅弧介質(zhì)具有很大的優(yōu)越性，但是SF₆氣體狀態(tài)的變化對設(shè)備電氣性能及人的生存環(huán)境有很大影響。具體體現(xiàn)在壓力、溫度、濕度、密度、空氣、電弧分解物等對電氣設(shè)備的電氣特性的影響。因此，SF₆氣體的電氣特性與電氣的狀態(tài)緊密相關(guān)，為了保證SF₆氣體的穩(wěn)定可靠運行，需要對SF₆氣體的狀態(tài)進行檢測。高壓GIS包含高精度的傳感器，將SF₆氣體的狀態(tài)檢測并轉(zhuǎn)換成4-20mA的模擬量。所以，本發(fā)明將該傳感器的輸出模擬量4-20mA進行采集并發(fā)送到后臺控制模塊。

在本發(fā)明技術(shù)提出之前，對高壓設(shè)備SF₆氣體檢測基本采用離線技術(shù)。然而本發(fā)明主要將4-20mA的模擬量進行在線檢測采集，通過CPLD可編程器件輸出，達(dá)到穩(wěn)定、可靠、智能的現(xiàn)代在線檢測效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)確、可靠、智能的4-20mA專用模擬采集模塊。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種4-20mA專用模擬采集模塊，包括I/V轉(zhuǎn)換單元、V/F轉(zhuǎn)換單元、光耦隔離單元、CPLD核心控制單元、多路供電單元，4-20mA的模擬量首先通過I/V轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成1-5V電壓信號，該電壓信號再經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成10K-50KHz的頻率信號，頻率信號經(jīng)過光耦隔離單元和CPLD核心控制單元隔離，CPLD核心控制單元對采集的頻率脈沖進行計數(shù)、采集和運算，最后通過CPLD核心控制單元的I/O口和后臺設(shè)備相連，將CPLD采集的信息上傳，多路供電單元向該模擬采集模塊供電，其中將+5V電源轉(zhuǎn)換成+3.3V，±12V向該模塊供電。

優(yōu)選地，所述I/V調(diào)理單元包括并聯(lián)在4-20mA模擬量兩端的電阻R2和防雷管GDT，分別連接在4-20mA模擬量兩端的電阻R1和電阻R4，其中，電阻R1的另一端分為兩路，一路經(jīng)電阻R3接地，另一路連接在放大器OP97的輸入端管腳3上，電阻R4的另一端連接在放大器OP97的另一個輸入端管腳2上；

優(yōu)選地，所述V/F轉(zhuǎn)換單元包括AD654轉(zhuǎn)換芯片，其管腳4與I/V調(diào)理單元的輸出端相連，管腳1與光耦隔離單元相連，管腳6和管腳7之間連接有調(diào)節(jié)電容C₄，該調(diào)節(jié)電容C₄和管腳1上連接的串聯(lián)電阻R6構(gòu)成該轉(zhuǎn)換單元的調(diào)理電路；

優(yōu)選地，所述調(diào)理電路的轉(zhuǎn)換公式為其中，F(xiàn)_OUT為V/F轉(zhuǎn)換單元的輸出頻率，V_IN為V/F轉(zhuǎn)換單元的輸入電壓；

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)電容和串聯(lián)電阻的取值為：C₄＝0.001uF，R₆＝1KΩ；

優(yōu)選地，所述光耦隔離單元包括光耦隔離器HCPL0601將頻率信號進行轉(zhuǎn)換成TTL電平并輸出給CPLD核心控制單元；