绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路，包括与绝缘子泄露电流采样铁磁芯连接电流采样模块，该电流采样模块经信号放大模块、波形翻转模块和模数转换模块后用于与微处理器的信号采集端连接；还包括与太阳能电池板连接的低功耗转换模块，该低功耗转换模块的电源驱动端与所述模数转换模块连接，所述低功耗转换模块的电源输出端向所述电流采样模块、信号放大模块、波形翻转模块、模数转换模块、微处理器供电。有益效果：实时检测绝缘子表面放电情况，及时合理的安排清洁，使绝缘子保持稳定的工作状态，有效提高了闪络预警功能。有效提高了闪络预警功能。有效提高了闪络预警功能。

【技术实现步骤摘要】
绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路


[0001]本技术涉及绝缘子表面微电流检测领域，具体地说，是一种绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路。

技术介绍

[0002]我国由于供电线路上大量使用绝缘子，尤其是铁路系统和变电站等场所，大量使用高压绝缘子，因而绝缘子工作状态的好坏，直接关系到供电线路是否安全。为供电线路提供高压绝缘子的运行状况，具有重大意义。
[0003]其中，绝缘子在使用过程中，常常出现闪洛现象(绝缘项目表面发生放电的现象)，绝缘子发生闪洛严重时会造成变电所跳闸，出现跳闸现象后，即使能够重新合闸，也会对用电造成影响。
[0004]为了避免因绝缘子闪洛引起的变电所跳闸，目前普遍采取定期清扫绝缘子的方法。以京沪高铁为例，重度污染区域一年清扫两次人工清洗；一般区段三年一次人工清洗，一年一次水冲洗。尽管该清扫频率已经大大高于铁标的要求，但是仍然无法有效杜绝绝缘子闪洛的情况发生。
[0005]由于没有有效的数据和方法作为支持，轻度污染区域绝缘子在比较干净的情况下进行清扫，大量浪费维护成本；在重度污染区域又存在清扫频率不足，以及清扫质量无法达到要求的情况。
[0006]基于上述缺陷，需要针对绝缘子表面闪络的严重情况进行检测和监管，以制定合理、有依据的清扫计划，进行靶向清洁。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本技术提出一种绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路，对绝缘子表面发生闪络的现象进行电流采集和检测，有效提高了闪络预警功能。有效合理的预测绝缘子是否需要清洁，制定有效的清洁计划，靶向清洁。
[0008]为达到上述目的，本技术采用的具体技术方案如下：
[0009]一种绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路，其关键技术在于：包括与绝缘子泄露电流采样铁磁芯连接电流采样模块，该电流采样模块经信号放大模块、波形翻转模块和模数转换模块后用于与微处理器的信号采集端连接；
[0010]还包括与太阳能电池板连接的低功耗转换模块，该低功耗转换模块的电源驱动端与所述模数转换模块连接，所述低功耗转换模块的电源输出端向所述电流采样模块、信号放大模块、波形翻转模块、模数转换模块、微处理器供电。
[0011]通过上述设计，根据电磁感应原理，根据磁芯产生微弱电流，采用磁芯进行采样并获取的电流信号，经采样、放大、波形反转、模式转换后，传输至微处理器，实现低功耗电流采集。其中微处理器采用的型号是STM32L152C8T6，虽然在本技术中，涉及了处理器，但是在电流信号采集过程中，处理器作为信号接收端，不作任何运算和处理，则本电路属于实
用新型的保护范畴。
[0012]进一步的，所述电流采样模块包括运算放大器U14，该运算放大器U14的反相输入端经电阻R2、采样电阻R28接地，所述电阻R2与所述采样电阻R28的公共端作为所述电流采样模块采样输入端，该电流采样模块采样输入端用于连接所述绝缘子泄露电流采样铁磁芯，所述运算放大器U14的正相输入端经电阻R1接地，所述运算放大器U14的输出端经电阻R33后与所述运算放大器U14反相输入端连接，所述运算放大器U14的输出端与电容C11的一端连接，所述电容C11的另一端作为所述电流采样模块的采样输出端。
[0013]采用上述方案，其中，R28为采样电阻，调节可以调节电流大小。R33和R2的比值为放大倍数，C1滤波电容，滤除直流偏置电压。经上述采集电路后，可将绝缘子泄露电流采样铁磁芯的放电信号转化成微弱的电流信号。并且可以根据绝缘子所处的环境对采样电阻的大小进行设定和调节，以精准的获取微弱电流。
[0014]再进一步的技术方案为：所述信号放大模块包括运算放大器U13，所述运算放大器U13的正相经电阻R23与电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端作为所述信号放大模块的放大输入端，该信号放大模块的放大输入端用于与所述电流采样模块的采样输出端连接，所述电阻R23与所述电阻R22的公共端经电容C39接地，所述运算放大器U13的反相输入端经电阻R25接地，所述运算放大器U13的输出端经电阻R26与所述运算放大器U13的反相输入端连接，所述运算放大器U13的输出端与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端作为所述信号放大模块放大输出端。
[0015]采用上述方案，由于绝缘子表面放电量小，则采用铁磁芯产生的采样电流也非常的小，故经上述信号放大模块进行放大后，可得到更容易处理的电信号。
[0016]再进一步的技术方案为：所述波形翻转模块包括比较器U15、运算放大器U1与模拟开关芯片U11，所述比较器U15的正相输入端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端与电阻R31的一端、电阻R18的一端为三者公共端，该公共端作为所述波形翻转模块的波形信号输入端；所述比较器U15的正相输入端、反相输入端之间并联有反向连接的二极管D2和二极管D1，所述比较器U15的反相输入端接地，所述比较器U15的输出端经电阻R17与所述比较器U15的高电平电源端连接，所述比较器U15的输出端经电阻R32与所述模拟开关芯片U11的数字控制输入端连接，所述模拟开关芯片U11的第一常开开关输入端NO1与电阻R31的另一端连接，所述运算放大器U1的正相输入端接地，所述运算放大器U1的反相输入端与电阻R18的另一端连接，所述运算放大器U1的反相输入端还经电容C3接地，所述运算放大器U1的输出端经并联连接的电阻R19和电容C4连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端经电阻R30与所述模拟开关芯片U11的第一常闭开关输入端连接，所述模拟开关芯片U11的信号输出端作为所述波形翻转模块波形信号输出端，用于连接所述模数转换模块模拟信号输入端。
[0017]采用上述翻转电路，将采集到的正弦波形负轴侧的波形翻转到正轴侧，将正弦波变形成“馒头波”，便于后续对信号进行处理和比较。对于较小的采用电流可以忽略不计，对于较大的尖峰电流，由于可能存在误差采集等因素，则做进一步的处理。使处理信号均为正值，可有效简化处理步骤和内容。
[0018]再进一步的技术方案为：所述模数转换模块包括模数转换芯片U3和运算放大器U4，所述模数转换芯片U3的型号为AD7091R_5；所述运算放大器U4的正相输入端作为所述模
数转换模块模拟信号输入端，用于与所述波形翻转模块波形信号输出端连接，所述运算放大器U4的输出端与所述运算放大器U4的反相输入端连接，所述运算放大器U4的输出端经电阻R15、电容C23接地，所述电阻R15、电容C23的公共端经电阻R74与所述运算放大器U4的正相输入端连接，所述电阻R74、电容C23的公共端与所述模数转换芯片U3的第一信号输入端VIN0连接，所述模数转换芯片U3的数字输出端作为所述模数转换模块的数字信号输出端，用于与所述微处理器连接；所述模数转换芯片U3的第四信号输入端VIN4与所述低功耗转换模块的电源驱动端连接。
[0019]采用上述步骤，可以对采样得到的模拟信号进行数字化转换，以转化成微处理器可以识别的数据，便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘子漏电电流低功耗信号采集电路，其特征在于：包括与绝缘子泄露电流采样铁磁芯(C)连接电流采样模块(1)，该电流采样模块(1)经信号放大模块(2)、波形翻转模块(3)和模数转换模块(4)后用于与微处理器(5)的信号采集端连接；还包括与太阳能电池板(T)连接的低功耗转换模块(6)，该低功耗转换模块(6)的电源驱动端与所述模数转换模块(4)连接，所述低功耗转换模块(6)的电源输出端向所述电流采样模块(1)、信号放大模块(2)、波形翻转模块(3)、模数转换模块(4)、微处理器(5)供电；所述电流采样模块(1)包括运算放大器U14，该运算放大器U14的反相输入端经电阻R2、采样电阻R28接地，所述电阻R2与所述采样电阻R28的公共端作为所述电流采样模块(1)采样输入端，该电流采样模块(1)采样输入端用于连接所述绝缘子泄露电流采样铁磁芯(C)，所述运算放大器U14的正相输入端经电阻R1接地，所述运算放大器U14的输出端经电阻R33后与所述运算放大器U14反相输入端连接，所述运算放大器U14的输出端与电容C11的一端连接，所述电容C11的另一端作为所述电流采样模块(1)的采样输出端；所述信号放大模块(2)包括运算放大器U13，所述运算放大器U13的正相经电阻R23与电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端作为所述信号放大模块(2)的放大输入端，该信号放大模块(2)的放大输入端用于与所述电流采样模块(1)的采样输出端连接，所述电阻R23与所述电阻R22的公共端经电容C39接地，所述运算放大器U13的反相输入端经电阻R25接地，所述运算放大器U13的输出端经电阻R26与所述运算放大器U13的反相输入端连接，所述运算放大器U13的输出端与电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端作为所述信号放大模块(2)放大输出端；所述波形翻转模块(3)包括比较器U15、运算放大器U1与模拟开关芯片U11，所述比较器U15的正相输入端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端与电阻R31的一端、电阻R18的一端为三者公共端，该公共端作为所述波形翻转模块(3)的波形信号输入端；所述比较器U15的正相输入端、反相输入端之间并联有反向连接的二极管D2和二极管D1，所述比较器U15的反相输入端接地，所述比较器U15的输出端经电阻R17与所述比较器U15的高电平电源端连接，所述比较器U15的输出端经电阻R32与所述模拟开关芯片U11的数字控制输入端连接，所述模拟开关芯片U11的第一常开开关输入端NO1与电阻R31的另一端连接，所述运算放大器U1的正相输入端接地，所述运算放大器U1的反相输入端与电阻R18的另一端连接，所述运算放大器U1的反相输入端还经电容C3接地，所述运算放大器U1的输出端经并联连接的电阻R19和电容C4连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述运算放大器U1的输出端经电阻R30与所述模拟开关芯片U11的第一常闭开关输入端连接，所述模拟开关芯片U11的信号输出端作为所述波形翻转模块(3)波形信号输出端，用于连接所述模数转换模块(4)模拟信号输入端。2.根据权利要求1所述的绝缘子漏电电流低功耗信号采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜小军，白利军，王铁环，孟静华，孔凡军，高文龙，绳贺，
申请(专利权)人：中铁建电气化局集团科技有限公司，
类型：新型
国别省市：