[發(fā)明專利]一種水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510428221.3
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105116875A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 寇攀高;吳長利;李長勝;付亮;肖劍;鄒桂麗
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發(fā)明涉及一種水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置及方法，其主要作用用于測定水電廠廠房內的電磁場強度及分布規(guī)律.

背景技術

隨著自動化水平的提高，目前水電廠基本按照“無人值班、少人值守”模式設計和運行，計算機監(jiān)控系統(tǒng)、調速器控制單元、勵磁調節(jié)裝置、振動擺度監(jiān)測系統(tǒng)等大量自動化控制裝置共同安裝于水電廠內，與控制設備相連的控制電纜、供電電纜通常埋藏于建筑物內，除此之外，水電廠內本身存在著雷電過電壓電磁場、三相/兩相短路引起的瞬態(tài)電磁場、高壓輸電線路表面會發(fā)生電暈放電產生的高頻電磁福射、工頻磁場等因素，因此水電廠中存在著復雜電磁場干擾源。盡管各電廠在設計階段采取隔離、提高硬件抗干擾能力、提高軟件的可靠性和抗干擾能力等技術措施，以降低水電廠電磁干擾的影響、提高設備運行的可靠性，但工程實踐表明由于空間電磁場導致水機事故停機時有發(fā)生。因此，各水電廠急需一款適合水電廠特點三維空間電磁場分布檢測裝置，檢測水電廠內電磁場分布狀態(tài)，標明電磁場強度較大空間區(qū)域，為降低電磁干擾、提高運行設備的抗電磁干擾能力提供指導，保障運行設備的可靠性與穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置及方法，該水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置及方法易于實施，能精確檢測水電廠三維空間電磁場分布情況。

發(fā)明的技術解決方案如下：

一種水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置，包括依次相連的電磁場天線及探頭、調理電路、微處理器和人機接口模塊；

所述的電磁場天線及探頭包括立體式磁場感應天線和立體式電場測量探頭；

所述的調理電路為雙通道信號處理電路，分別用于處理立體式磁場感應天線和立體式電場測量探頭輸出的信號，每路信號處理電路包括前級的隔離電路和濾波放大電路；

微處理器或調理電路中集成有對濾波放大電路輸出的信號進行模/數(shù)轉換的A/D轉換器。

所述的微處理器采用ARM嵌入式處理器。

隔離電路采用光耦，濾波電路為帶通濾波電路。

磁場天線采用多匝矩形線圈。

電場天線采用金屬平行板電容。

水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置還包括USB接口以及用于與上位機通信的串口接口電路；USB接口和串口接口電路均與微處理器相連。

所述的USB接口通過微處理器的IO端口和USB轉串口芯片CH340G實現(xiàn)。

所述的微處理器采用STM32F103主控芯片；所述的人機接口模塊包括觸摸顯示屏和鍵盤。

所述的水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置還包括與微處理器相連的存儲模塊；所述的存儲模塊為SD卡；人機接口模塊中設有TFT型LCD顯示屏；TFT型LCD顯示屏采用16位并聯(lián)接口與微處理器相連；隔離電路采用作為集成式隔離放大器ISO124P；濾波電路采用通用有源濾波器UAF42。

一種水電廠三維空間電磁場分布檢測方法，采用前述的水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置實現(xiàn)水電廠三維空間電磁場分布檢測；

采用立體式磁場感應天線和立體式電場測量探頭分別探測磁場和電場，形成磁場信號輸出和電場信號兩路輸出信號；

采用集成有兩個信號處理電路的調理電路對所述的兩路輸出信號進行隔離和濾波；

采用微處理器對調理電路輸出的信號進行采集；

采用SD卡對微處理器采集的數(shù)據(jù)進行存儲。

該水電廠三維空間電磁場分布檢測裝置包括立體式電磁場天線及探頭和信號分析儀器，集成有電磁波形監(jiān)測功能、電磁波形頻譜分析功能、數(shù)據(jù)管理功能、三維空間電磁場分布重構等功能。

所述信號分析儀器包括ARM嵌入式內核、模擬量輸入調整電路、存儲器、串口接口電路、USB接口電路、觸摸屏顯示器以及大容量電池。

分析儀器能實現(xiàn)電磁波形監(jiān)測功能、電磁波形頻譜分析功能、數(shù)據(jù)管理功能、對采集信號進行時域分析、頻域分析、電磁場分布重構(根據(jù)空間不同測點電磁場，重構出空間電磁場分布)，這些功能的實現(xiàn)技術為現(xiàn)有成熟技術。

信號分析儀器具有防水電廠電磁場屏蔽裝置，能夠避免水電廠空間電磁場對信號分析處理的干擾。

立體式電磁場天線及探頭能夠感應出空間三個正交方向的磁場與電場。

硬件具備串口接口電路，用于將采集的數(shù)據(jù)導出到PC機(上位機)。

ARM嵌入式內核能夠根據(jù)多匝矩形線圈感應電壓計算出磁鏈、磁通、磁通密度，還能夠根據(jù)金屬平行板電容計算出電場強度。涉及到的技術為現(xiàn)有成熟技術。