專利名稱：變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置及觸發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓輸變電工程電磁兼容技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置及觸發(fā)方法。
背景技術(shù)：
變電站中控制和保護等二次設備在復雜電磁環(huán)境中的正常運行是變電站甚至是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)。相對于500kV變電站而言，750kV變電站與IOOOkV變電站的電壓等級和運行電流都有大幅度提高，其電磁騷擾問題也更為復雜，這些高電壓等級、大容量的變電站對整個電網(wǎng)安全運行影響巨大。另外，當前我國正積極推動智能電網(wǎng)的建設，智能變電站測量保護的二次設備與常規(guī)變電站測量保護的二次設備存在較大差異，其電磁騷擾也需要專門進行測量和研究。因此開展750kV、1000kV常規(guī)變電站和智能變電站暫態(tài)電磁騷擾特性及其對智能設備的影響研究，對于指導超特變電站設備抗擾度設計及電磁兼容考核，保證超特變電站安全可靠運行具有重要的現(xiàn)實意義。對變電站暫態(tài)騷擾進行測量時，主要是測量二次設備上的電壓和電流信號，通常采用示波器進行。而采用示波器進行暫態(tài)測試時需要有一路觸發(fā)通道，在暫態(tài)過程發(fā)生的瞬時滿足示波器設置的觸發(fā)條件，使示波器記錄下瞬時騷擾。由于該電壓和電流通常為交流量，在電壓電流從無到有直接觸發(fā)可行，但在電壓電流信號從有到無和干擾較小甚至沒有受到干擾時，直接觸發(fā)往往無法實現(xiàn)，特別是智能變電站主要信號已是光信號直接觸發(fā)更是困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置及觸發(fā)方法，該裝置和方法能接收暫態(tài)過程中的光信號和電信號。為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設計的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，它包括電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和示波器，其中，所述電接收模塊和光接收模塊的信號輸出端分別連接比較器的信號輸入端，比較器的輸出端通過電光轉(zhuǎn)換模塊連接光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接示波器。所述電光轉(zhuǎn)換模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊均有至少一個，每個電光轉(zhuǎn)換模塊與對應的光電轉(zhuǎn)換模塊之間通過光纖連接。所述電接收模塊包括桿狀天線和與桿狀天線連接的調(diào)理電路，所述調(diào)理電路連接比較器的信號輸入端。所述光接收模塊包括紅外接收芯片和電阻Rl，所述紅外接收芯片的供電端VCC連接電源VCC，紅外接收芯片的光信號輸入端和供電端VCC之間連接電阻Rl，所述紅外接收芯片的接地端接地。上述技術(shù)方案中，它還包括放大器，所述比較器的信號輸出端通過放大器連接電光轉(zhuǎn)換模塊。
一種利用上述變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置的光電觸發(fā)方法，其特征在于它包括如下步驟步驟1:所述桿狀天線接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的電磁干擾信號，光接收模塊接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的紅外光信號；步驟2 :所述調(diào)理電路將桿狀天線接收到的電磁干擾信號進行限幅處理后傳輸給比較器，所述光接收模塊也將接收到得紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳輸給比較器；步驟3 :所述比較器將接收到的電磁干擾信號與設定的第一基準電平進行比較后輸出第一路觸發(fā)信號，所述比較器將接收到的紅外光電信號與設定的第二基準電平進行比較后輸出第二路觸發(fā)信號；步驟4 :所述放大器將比較器輸出的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號都接入放大器輸入端，進行放大處理后傳輸給電光轉(zhuǎn)換模塊；步驟5 :電光轉(zhuǎn)換模塊將接收到的放大后的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號轉(zhuǎn)換成光傳輸信號后在光纖內(nèi)進行傳輸；步驟6 :所述光電轉(zhuǎn)換模塊將上述光傳輸信號還原成第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號后傳輸給示波器，實現(xiàn)示波器的觸發(fā)。所述步驟3中，所述兩路觸發(fā)信號任何一個電平翻轉(zhuǎn)都可以使示波器觸發(fā)。本發(fā)明設計主要由上述電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和示波器構(gòu)成的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，該裝置能快速、準確、有效地接收暫態(tài)騷擾產(chǎn)生瞬間的空間電磁騷擾，為變電站暫態(tài)騷擾信號的測試提供了準確的觸發(fā)信號。本裝置采用光電隔離技術(shù)可以放置在高壓設備附近。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明中光接收模塊的電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明圖中f 3所示的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，它包括電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和示波器，其中，所述電接收模塊和光接收模塊的信號輸出端分別連接比較器的信號輸入端，比較器的輸出端通過電光轉(zhuǎn)換模塊連接光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接示波器。上述技術(shù)方案中，所述電光轉(zhuǎn)換模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊均有至少一個，每個電光轉(zhuǎn)換模塊與對應的光電轉(zhuǎn)換模塊之間通過光纖連接。為了確保可接收到開、合閘瞬間的電磁干擾，光電觸發(fā)器需要放置在高壓開關(guān)設備附近，從人身安全和地電位等考慮，需要進行隔離處理，本發(fā)明利用光纖通訊進行了光電隔離。電光轉(zhuǎn)換模塊將電信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，通過光纖將信號送出，光信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換模塊還原為電信號后輸出給示波器，提供觸發(fā)信號。上述電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和光纖實現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換隔離。上述技術(shù)方案中，電接收模塊包括桿狀天線和與桿狀天線連接的調(diào)理電路，調(diào)理電路連接比較器的信號輸入端。上述桿狀天線接收電磁干擾信號，經(jīng)過雙向5V的TVS管限幅后送入比較器的信號輸入端。上述技術(shù)方案中，光接收模塊包括紅外接收芯片和電阻R1，紅外接收芯片的供電端VCC連接電源VCC，紅外接收芯片的光信號輸入端和供電端VCC之間連接電阻Rl，所述紅外接收芯片的接地端接地。上述紅外接收芯片為高靈敏度的紅外接收芯片LF0038，該紅外接收芯片可以接收開、合閘瞬間產(chǎn)生電磁干擾信號中的紅外光信號，該信號在沒有干擾時輸出電平為VCC，在干擾產(chǎn)生時輸出電壓降低到接近于0，據(jù)此可以通過比較器與一個穩(wěn)定的電平進行比較，輸出為光比較輸出信號。上述技術(shù)方案中，它還包括放大器，比較器的信號輸出端通過放大器連接電光轉(zhuǎn)換模塊。上述技術(shù)方案中，比較器選擇美國ADI公司推出的超高速比較器AD8612，該超高速比較器的延遲時間約為4ns，相對于50Hz的交流輸電系統(tǒng)，周期20ms，延遲時間可以忽略，完全可以滿足開、合閘時刻的精確確定。上述技術(shù)方案中，電光轉(zhuǎn)換模塊采用Agilent公司高度集成的電光轉(zhuǎn)換芯片HFBR1414配合電阻實現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)換過程，電阻的大小根據(jù)所需要傳輸?shù)木嚯x確定。傳輸距離可達數(shù)百米，完全可以滿足實際測試過程的需要。上述技術(shù)方案中，光電轉(zhuǎn)換模塊采用Agilent公司高度集成的光電轉(zhuǎn)換芯片HFBR2412。本發(fā)明的工作電壓選用5V，由不低于7V的鋰電池供電，經(jīng)電源芯片LM7805轉(zhuǎn)換為5V提供電源。本裝置功耗較低，采用大容量的電池可長時間連續(xù)穩(wěn)定工作。為避免操作過程中電磁干擾影響，電路部分都要置于屏蔽良好的金屬盒中。本發(fā)明的工作過程為光電觸發(fā)器通過桿狀天線和紅外接收芯片接收變電站開關(guān)設備(斷路器或隔離開關(guān))操作(分閘或合閘)瞬間空間的電磁干擾，產(chǎn)生一個電平突變，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換隔離后為示波器測量其他信號的暫態(tài)過程提供一個觸發(fā)信號。一種利用上述變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置的光電觸發(fā)方法，它包括如下步驟步驟1:所述桿狀天線接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的電磁干擾信號，光接收模塊接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的紅外光信號；步驟2 :所述調(diào)理電路將桿狀天線接收到的電磁干擾信號進行限幅處理后傳輸給比較器，所述光接收模塊也將接收到得紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳輸給比較器；步驟3 :所述比較器將接收到的電磁干擾信號與設定的第一基準電平進行比較后輸出第一路觸發(fā)信號，所述比較器將接收到的紅外光電信號與設定的第二基準電平進行比較后輸出第二路觸發(fā)信號；步驟4 :所述放大器將比較器輸出的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號都接入放大器輸入端，進行放大處理后傳輸給電光轉(zhuǎn)換模塊；步驟5 :電光轉(zhuǎn)換模塊將接收到的放大后的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號轉(zhuǎn)換成光傳輸信號后在光纖內(nèi)進行傳輸；步驟6 :所述光電轉(zhuǎn)換模塊將上述光傳輸信號還原成第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號后傳輸給示波器，實現(xiàn)示波器的觸發(fā)。
上述方案的步驟3中，兩路觸發(fā)信號任何一個電平翻轉(zhuǎn)都可以使示波器觸發(fā)。本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其特征在于它包括電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和示波器，其中，所述電接收模塊和光接收模塊的信號輸出端分別連接比較器的信號輸入端，比較器的輸出端通過電光轉(zhuǎn)換模塊連接光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接示波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述電光轉(zhuǎn)換模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊均有至少一個，每個電光轉(zhuǎn)換模塊與對應的光電轉(zhuǎn)換模塊之間通過光纖連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述電接收模塊包括桿狀天線和與桿狀天線連接的調(diào)理電路，所述調(diào)理電路連接比較器的信號輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其特征在于所述光接收模塊包括紅外接收芯片和電阻Rl，所述紅外接收芯片的供電端VCC連接電源VCC，紅外接收芯片的光信號輸入端和供電端VCC之間連接電阻Rl，所述紅外接收芯片的接地端GND接地。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其特征在于它還包括放大器，所述比較器的信號輸出端通過放大器連接電光轉(zhuǎn)換模塊。
6.一種利用權(quán)利要求1-5任一項所述變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，其光電觸發(fā)方法包括如下步驟步驟1:所述桿狀天線接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的電磁干擾信號，光接收模塊接收變電站開關(guān)設備分閘或合閘操作瞬間所產(chǎn)生的紅外光信號；步驟2 :所述調(diào)理電路將桿狀天線接收到的電磁干擾信號進行限幅處理后傳輸給比較器，所述光接收模塊也將接收到得紅外光信號轉(zhuǎn)換為電信號后傳輸給比較器；步驟3 :所述比較器將接收到的電磁干擾信號與設定的第一基準電平進行比較后輸出第一路觸發(fā)信號，所述比較器將接收到的紅外光電信號與設定的第二基準電平進行比較后輸出第二路觸發(fā)信號；步驟4 :所述放大器將比較器輸出的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號都接入放大器輸入端，進行放大處理后傳輸給電光轉(zhuǎn)換模塊；步驟5 :電光轉(zhuǎn)換模塊將接收到的放大后的第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號轉(zhuǎn)換成光傳輸信號后在光纖內(nèi)進行傳輸；步驟6 :所述光電轉(zhuǎn)換模塊將上述光傳輸信號還原成第一路觸發(fā)信號和第二路觸發(fā)信號后傳輸給不波器，實現(xiàn)不波器的觸發(fā)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電觸發(fā)方法，其特征在于所述步驟3中，所述兩路觸發(fā)信號任何一個電平翻轉(zhuǎn)都可以使示波器觸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明所設計的一種變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，它包括電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和示波器，其中，所述電接收模塊和光接收模塊的信號輸出端分別連接比較器的信號輸入端，比較器的輸出端通過電光轉(zhuǎn)換模塊連接光電轉(zhuǎn)換模塊，所述光電轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接示波器。本發(fā)明設計由主要上述電接收模塊、光接收模塊、比較器、電光轉(zhuǎn)換模塊和光電轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成的變電站暫態(tài)騷擾測試用光電觸發(fā)裝置，該裝置能快速、準確、有效地接收暫態(tài)騷擾產(chǎn)生瞬間的空間電磁騷擾，為變電站暫態(tài)騷擾信號的測試提供了準確的觸發(fā)信號。本裝置采用光電隔離技術(shù)可以放置在高壓設備附近。
文檔編號G01R31/00GK103033712SQ201210556919
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者張業(yè)茂, 張建功, 趙軍, 路遙, 謝輝春, 干喆淵, 劉興發(fā), 陳玉龍 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司